Refraktion
Refraktion
Synonym(e)
Lichtbrechung; Brechung
Englischer Begriff
refraction
Definition
Bezeichnet die Richtungsänderung (Brechung), die ein Lichtstrahl beim Durchtritt durch die Grenzfläche zwischen Medien mit unterschiedlichen Brechungsindizes erfährt.
In der nachfolgenden Abbildung ist dargestellt, wie beim Einfall eines Lichtstrahls von einem optisch dichteren Medium mit der Brechzahl n1 auf die Grenzfläche gegen ein optisch dünneres Medium mit der Brechzahl n2 (n2 < n1) dieser vom Einfallslot weggebrochen wird. Trifft das Licht unter dem Grenzwinkel αg auf, wird der Austrittswinkel β mit 90° maximal. Der gebrochene Strahl tritt dann streifend zur Grenzfläche aus (nach Latscha et al. 2004).
Beschreibung
Abgesehen von den reflektierten Lichtanteilen (Reflexion) wird das Licht nach dem Brechungsgesetz von Snellius vom Einfallslot weg gebrochen, wobei folgender Zusammenhang gilt:
$$ \frac{\sin \upalpha}{\sin \upbeta}=\frac{{\mathrm{c}}_1}{{\mathrm{c}}_2}={\mathrm{n}}_{\mathrm{D}}^{20} $$
Dabei sin α und sin β der Eintritts- bzw. Austrittswinkel, c1 und c2 die Ausbreitungsgeschwindigkeiten des Lichts in Medium 1 und 2 und \( {\mathrm{n}}_{\mathrm{D}}^{20} \) die relative Brechungszahl (Brechungsindex) des Stoffs 2 gegen den Stoff 1 bei einer Temperatur von 20 °C und für eine Wellenlänge von 589 nm (D-Linie des Natriumlichts). Der Brechungsindex ist substanzspezifisch und konzentrationsabhängig. Verfahren zur Messung von Brechungsindizes können deshalb zur Bestimmung der Art und der Konzentration von Probenbestandteilen genutzt werden. Diese Verfahren werden unter dem Begriff Refraktometrie zusammengefasst. Zur Funktionsweise eines Abbe-Refraktometers sei auf die Spezialliteratur verwiesen.
Im klinisch-chemischen Labor wird die Refraktometrie, im Gegensatz zur Reflexionsmessung (Reflektometrie), kaum angewandt.
Literatur
Latscha HP, Linti GW, Klein HA (2004) Analytische Chemie Chemie-Basiswissen III. Springer, Berlin/Heidelberg/New York