Akademik

Brechzahl,

 

früher auch Brechungsindex, Brechungskoeffizient, eine für die Ausbreitung des Lichts u. a. elektromagnetischer Wellen in einem Medium maßgebende Materialkonstante. Die absolute Brechzahl ist das Verhältnis der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum zu der im Medium: n = c₀/c. Die Brechzahlen zweier Medien verhalten sich daher umgekehrt wie die Phasengeschwindigkeiten und die Wellenlängen von monochromatischem Licht in ihnen: n₁/n₂ = c₂/c₁ = λ₂/λ₁. Die relative Brechzahl (früher Brechungsquotient, -verhältnis) n₁₂ = n₁/n₂ = 1/n ₂₁ ist ein Maß für die Änderung der Ausbreitungsrichtung von Lichtwellen beim Übergang vom ersten in das zweite Medium (Brechung). Die Ausbreitung in absorbierenden Medien lässt sich mithilfe einer komplexen Brechzahl n̂ = n + ik = n (1 + iκ) beschreiben, wobei κ = k/n der Absorptionskoeffizient des Mediums ist. - Die infolge Dispersion im Allgemeinen von der Frequenz und Wellenlänge der hindurchlaufenden Wellen abhängige Brechzahl hat für Licht meist Werte zwischen 1 und 2 (Tabelle); nur in Gebieten starker Absorption ist n 1. Dies ist z. B. für Röntgenstrahlen beim Durchgang durch Glas der Fall, wobei aber die Brechzahl nur wenig vom Wert 1 abweicht: n = 1 — Δ n, mit Δ n = 1 · 10^-6 bis 8 · 10^-6 bei Wellenlängen von etwa 0,1 nm. Das Vakuum ist daher gegenüber Glas für Röntgenstrahlen das optisch dichtere Medium. - Darüber hinaus ist die Brechzahl eines Mediums temperaturabhängig und kann durch elektrische (Elektrooptik) und magnetische Felder (Magnetooptik) sowie durch hohe Strahlungsintensitäten (nichtlineare Optik) geringfügig verändert werden. (Maxwell-Beziehung)