Brechung © Siemens Stiftung 2018 CC BY-SA 4.0 international

Brechung

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Grafik, beschriftet:
Das Wellenfrontmodell der Brechung an einer Grenzschicht macht die Ursache der Änderung der Ausbreitungsrichtung klar.

Deutsch, Spanisch, Englisch
Bild (188,6 kByte)
22.04.2018
Beim Übertritt von Wellen aus einem Medium in ein anderes ändert sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle. Als Folge haben die Wellennormalen der einfallenden und der gebrochenen Wellen verschiedene Richtungen. Bei Lichtwellen ist die Änderung des Brechnungsindexes an der Grenzfläche die Ursache, bei Schallwellen die Änderung der Dichte.
Die Grafik zeigt den Fall, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit beim Übergang vom ersten ins zweite Medium langsamer wird: Die Welle wird zum Lot der Grenzfläche hin gebrochen.
Eine Erklärung dieses Verhaltens liefert das Huygen’sche Prinzip: Jeder Punkt einer Wellenfront ist Ausgangspunkt einer neuen Welle, einer sog. „Elementarwelle“. Die Einhüllende der Elementarwelle ergibt die neue Wellenfront.


Hinweise und Ideen:
Auch bei Schallwellen tritt Brechung an Grenzflächen auf (z. B. in der Atmosphäre beim Übergang von warmen in kalte Luftschichten).

Unterrichtsbezug:
Schall/Akustik: Kenngrößen
Schwingungen und Wellen
Sachinformation
Physik
Klasse 7 bis 9; Klasse 10 bis 13
Berufliche Bildung; Weiterführende Schulen
Licht; Lichtbrechung; Optik; Schall; Welle (Physik)
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