Wie berechnet man die Lichtgeschwindigkeit in einem Medium, wenn der Brechungsindex gegeben ist?

Die Lichtgeschwindigkeit in einem Medium berechnet man, indem man die Vakuumlichtgeschwindigkeit durch den Brechungsindex teilt. Konkret: Für Wasser mit gilt .

Warum ist Licht in Luft fast genauso schnell wie im Vakuum, aber in Wasser und Glas deutlich langsamer?

Licht ist in Luft fast genauso schnell wie im Vakuum, weil der Brechungsindex von Luft für sichtbares Licht nur etwa beträgt und deshalb nur sehr wenig geteilt wird. In Wasser () und Glas () ist deutlich größer, daher ist die Geschwindigkeit viel kleiner.

Welche typischen Brechungsindizes haben Luft, Wasser und Glas ungefähr?

Typische Brechungsindizes sind: Luft , Wasser und Glas . Luft liegt damit fast bei 1, während Wasser und Glas deutlich größere Werte haben. Diese Werte reichen meist für Schulaufgaben, wenn keine genaueren Angaben gegeben sind.

Rechnet man bei der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum in Meter pro Sekunde oder in Kilometer pro Sekunde?

Bei der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum kann man in oder in rechnen, weil beide Einheiten dieselbe Größe ausdrücken. beträgt , das sind . Man wählt die Einheit passend zur Aufgabe, denn beim Rechnen mit bleibt die Einheit von erhalten.

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Lichtgeschwindigkeit in verschiedenen Medien

Wie hoch ist die Lichtgeschwindigkeit in verschiedenen Medien? Alles Wichtige dazu erfährst du hier und im Video dazu!

Inhaltsübersicht

Lichtgeschwindigkeit in verschiedenen Medien einfach erklärt

Die Lichtgeschwindigkeit variiert je nach Medium, durch das es sich bewegt. Deshalb ist die Geschwindigkeit des Lichts unterschiedlich, je nachdem, ob es sich in Glas, Wasser oder der Luft bewegt.

Wichtig dafür ist der Brechungsindex . Er gibt an, wie stark das Medium das Licht bremst, wenn es hindurchgeht. Die Formel für den Brechungsindex n lautet:

$n= \frac{c}{v}$

Hierbei steht c für die Vakuumlichtgeschwindigkeit von 299.792.458 m/s bzw. 299.792 km/s. Dahingegen steht v für die Geschwindigkeit des Lichts im Medium.

Mit den Brechungsindizes der Medien kannst du mit der umgeformten Formel die abgebremste Geschwindigkeit des Lichts berechnen.

$v = \frac{c}{n}$

Lichtgeschwindigkeit c Luft

In Luft ist dieser Brechungsindex für sichtbares Licht 1,00028. Daher bewegt sich Licht in Luft ungefähr 84 Kilometer pro Sekunde langsamer als im Vakuum.

$\frac{c}{1,00028} \approx 299.708\, \frac{\rm{km}}{\rm{s}}$

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Lichtgeschwindigkeit c in Wasser

In Wasser beträgt der Brechungsindex ungefähr 1,33. Die Geschwindigkeit des Lichtes reduziert sich somit auf ungefähr 225.407 Kilometer pro Sekunde.

$\frac{c}{1,33} \approx 225.407\, \frac{\rm{km}}{\rm{s}}$

Lichtgeschwindigkeit c in Glas

In Glas beträgt der Brechungsindex 1,5. Berechnest du das wie zuvor, erhältst du eine Geschwindigkeit von rund 200.000 Kilometer pro Sekunde.

$\frac{c}{1,5} \approx 199.861\, \frac{\rm{km}}{\rm{s}}$

Brechungsindex

Jetzt weißt du, wie du die Lichtgeschwindigkeit in verschiedenen Medien mit dem Brechungsindex bestimmen kannst. Was dieser im Detail ist und wofür er sonst noch angewendet werden kann, erfährst du in diesem Video dazu!

Lichtgeschwindigkeit in verschiedenen Medien — häufigste Fragen

(ausklappen)

Wie berechnet man die Lichtgeschwindigkeit in einem Medium, wenn der Brechungsindex gegeben ist?

Die Lichtgeschwindigkeit in einem Medium berechnet man, indem man die Vakuumlichtgeschwindigkeit durch den Brechungsindex teilt. Konkret: Für Wasser mit $n \approx 1{,}33$ gilt $\frac{c}{1{,}33} \approx 225{,}407\,\frac{\text{km}}{\text{s}}$ .
Warum ist Licht in Luft fast genauso schnell wie im Vakuum, aber in Wasser und Glas deutlich langsamer?

Licht ist in Luft fast genauso schnell wie im Vakuum, weil der Brechungsindex von Luft für sichtbares Licht nur etwa beträgt und deshalb nur sehr wenig geteilt wird. In Wasser ( $n \approx 1{,}33$ ) und Glas ( $n \approx 1{,}5$ ) ist deutlich größer, daher ist die Geschwindigkeit viel kleiner.
Welche typischen Brechungsindizes haben Luft, Wasser und Glas ungefähr?

Typische Brechungsindizes sind: Luft $n \approx 1{,}00028$ , Wasser $n \approx 1{,}33$ und Glas $n \approx 1{,}5$ . Luft liegt damit fast bei 1, während Wasser und Glas deutlich größere Werte haben. Diese Werte reichen meist für Schulaufgaben, wenn keine genaueren Angaben gegeben sind.
Rechnet man bei der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum in Meter pro Sekunde oder in Kilometer pro Sekunde?

Bei der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum kann man in $\text{m/s}$ oder in $\text{km/s}$ rechnen, weil beide Einheiten dieselbe Größe ausdrücken. beträgt $299{,}792{,}458\,\text{m/s}$ , das sind $299{,}792\,\text{km/s}$ . Man wählt die Einheit passend zur Aufgabe, denn beim Rechnen mit bleibt die Einheit von erhalten.

Optik verstehen

Die Lichtgeschwindigkeit in verschiedenen Medien ist ein typisches Thema der Optik. Wer sich mit Optik beschäftigt, vergleicht, wie sich Licht in Luft, Wasser oder Glas ausbreitet und wie es an Grenzflächen seine Richtung ändert. So kannst du den Brechungsindex als Maß dafür einordnen, wie stark ein Stoff Licht im Vergleich zum Vakuum verlangsamt. Weitere Videos dazu findest du in unserem Ingenieurwissenschaftenbereich.

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