Warum wird Licht im Wasser gebrochen?

Warum biegt Licht im Wasser ab?

Licht verändert seine Richtung, wenn es von einem Medium in ein anderes übergeht, wie zum Beispiel von Luft in Wasser. Dieser Effekt, die Brechung, ist kein magischer Trick, sondern eine Folge der unterschiedlichen Lichtgeschwindigkeit in verschiedenen Medien. Die Geschwindigkeit des Lichts ist nicht überall gleich, sondern hängt vom Material ab, durch das es sich bewegt.

Betrachten wir das Beispiel Luft und Wasser. Licht breitet sich in der Luft schneller aus als im Wasser. Stellen Sie sich einen Lichtstrahl vor, der schräg von der Luft ins Wasser eintritt. Der Teil des Lichtstrahls, der zuerst ins Wasser gelangt, verlangsamt sich. Der Teil des Lichtstrahls, der noch in der Luft ist, bewegt sich weiterhin schneller. Dadurch entsteht ein Ungleichgewicht, das den gesamten Lichtstrahl in eine neue Richtung lenkt. Diese Änderung der Richtung ist die Brechung.

Man kann sich das auch so vorstellen: Der Lichtstrahl stürzt auf eine “Steigung” von unterschiedlichen Geschwindigkeiten. So wie ein Wanderer die Richtung ändern muss, wenn er auf einen Berg oder eine Ebene stößt, muss sich auch das Licht anpassen, wenn es auf eine Veränderung der Geschwindigkeit trifft.

Ein wichtiger Faktor ist der Einfallswinkel. Wenn der Lichtstrahl senkrecht zur Wasseroberfläche eintritt, ändert er seine Richtung nicht. Je größer der Einfallswinkel, desto stärker ist die Brechung.

Die Brechung ist nicht nur ein faszinierendes Phänomen, sondern auch essentiell für unsere Wahrnehmung der Welt. Sie ermöglicht uns, Objekte unter Wasser zu sehen, obwohl sie nicht in der gleichen Position zu liegen scheinen, wie sie in Wirklichkeit sind. Durch die Brechung kann man zum Beispiel Fische nicht an der exakten Stelle sehen, an der sie sich tatsächlich befinden.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Brechung des Lichts ein unmittelbare Folge der unterschiedlichen Lichtgeschwindigkeit in verschiedenen Medien ist. Der Teil des Lichtstrahls, der in ein Medium mit geringerer Lichtgeschwindigkeit eintritt, verlangsamt sich und ändert seine Richtung, um die neue Geschwindigkeit zu “befolgen”. Dies gilt für alle Arten von Wellen, nicht nur für Licht.