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Licht wird an Grenzflächen zwischen zwei lichtdurchlässigen Stoffen gebrochen. Dabei gilt das folgende Prinzip:
Das Ergebnis ist die Brechzahl. Alltagstauglich klingt das so:
Wenn Lichtstrahlen in dein Auge fallen, treffen sie aus der Luft auf die Pupille der Linse. Die Linse ist ein durchsichtiger Körper aus einer flexiblen Masse, die über Muskelstränge bewegt wird. Den Vorgang nennt man Akkommodation, er erlaubt dir, die Sicht auf „nah“ oder „weit“ zu stellen. Bei der Fernsicht (wenn du den Blick hebst und aus dem Fenster in die Ferne schaust) muss die Linse dünn sein, damit die Lichtstrahlen gebündelt auf die Makula fallen können. Bei der Nahsicht dagegen (beim Lesen dieses Textes) ist die Linse stark gewölbt und die Lichtstrahlen werden anders gebrochen. Allerdings befindet sich hinter der Linse der Glaskörper aus seiner geleeartigen Masse. Auch der Glaskörper ist durchsichtig. Die Lichtstrahlen passieren also im menschlichen Auge
Die einfallenden Lichtstrahlen werden von Hornhaut und Linse abgelenkt, nicht vom Glaskörper. Die Brechkraft nennt man Refraktion.
Genau genommen brechen niemals Stoffe das Licht, sondern das Licht wird an der Oberfläche, also am Übergang von einem Stoff zum anderen gebrochen. Das gilt nicht nur für Festkörper wie Linsen, Prismen oder andere Glaskörper. Die Lichtstrahlen werden auch an der Grenze von Luft und anderen Gasgemischen oder reinen Gasen gebrochen. Wichtig ist, dass die Stoffe lichtdurchlässig sind. Hier kommen die Begriffe der optisch dichten und optisch dünnen Stoffe ins Spiel, die auf einem Vergleich der Brechzahlen beruhen:
Zwei Beispiele: Wasser hat eine Brechzahl von 1,33, bei Plexiglas beträgt die Zahl 1,49. Plexiglas ist optisch dichter als Wasser, der Lichtstrahl wird im Übertritt zwischen den Stoffen gebrochen.
Allgemein gilt Willebrord Snellius als der Entdecker der Lichtbrechung, aber ganz korrekt ist das nicht. Denn die Grundlagen kannte man schon früher, und das Gesetz wurde bereits 1601 durch Thomas Harriot formuliert. Der Niederländer Willebrord van Roijen Snell, heute als Snellius bekannt, entdeckte es 1621 sozusagen „wieder“, aber er veröffentlichte seine Erkenntnisse nicht. Seine Entdeckung wurde 1632 von Jacob Golius bekannt gemacht und im 20. Jahrhundert besann man sich der Entdeckung der Lichtbrechung durch Thomas Harriot.
Das einfachste Experiment mit der Lichtbrechung kannst du zu Hause ohne besondere Zutaten durchführen: Stelle ein Glas, etwa zur Hälfte mit Wasser gefüllt, auf den Tisch. Stecke einen Strohhalm hinein und schau von der Seite ins Glas: Der Strohhalm bekommt einen Knick. Natürlich hat er das nicht, aber es sieht so aus. Weitere Experimente findest du im Internet auf verschiedenen Portalen für Kinder sowie in den Mediatheken und Bibliotheken der einschlägigen Fernsehprogramme.
Die Totalreflexion ist spannend: Hier dreht der Lichtstrahl quasi um. Aber wie kommt es zu einer kompletten Änderung der Richtung? Die Ursache liegt im Einfallswinkel. Du beobachtest eine Totalreflexion von Lichtstrahlen, wenn der Einfallswinkel grösser ist als der Grenzwinkel. Und das ist der Fall, wenn das Licht aus einem optisch dünneren Stoff in einen optisch dichteren Stoff übertritt. In der Technik wird die Totalreflexion zum Beispiel im Glasfaserkabel genutzt:
Die Totalreflexion entsteht grundsätzlich nur, wenn der Brechungswinkel grösser ist als der Einfallswinkel. Das Licht wird in diesem Fall an der Grenzfläche reflektiert. Das ist dann der Fall, wenn das Licht von einem dichteren Stoff in einen dünneren Stoff gelangt. Tatsächlich besteht in der Praxis keine totale Reflexion, sondern ein Teil des Lichts geht immer in den dünneren Stoff über. Aber da der überwiegende Teil des Lichtstrahls reflektiert wird, sieht es so aus, als würde alles Licht reflektiert. Tritt Licht von einem dünneren Stoff in einen dichteren Stoff über, findet laut Brechungsgesetz keine Totalreflexion statt:
Mit Adleraugen die Umgebung wahrzunehmen, bleibt immer ein Traum. Menschen schaffen es auf eine maximale Sehschärfe von zehn. Leider liegt bei einem Drittel der Schweizer der Wert darunter. Etwa 30 Prozent der Bevölkerung leidet unter Sehschwächen. Sie machen sich vielfältig bemerkbar, meist in einem schleichenden Prozess. Eine nachlassende Sehkraft ist kein Grund zur Panik. Die meisten Fehlsichtigkeiten sind harmlos. Sehschwächen lassen sich durch Sehhilfen wie Brillen oder Kontaktlinsen leicht korrigieren. Besonders wichtig ist die frühzeitige Korrektur der ein- oder beidseitigen Schwachsichtigkeit (Amblyopie) bei Kindern. Erfahre hier alles Wesentliche zu den häufigsten Sehschwächen und was dagegen hilft.
Die eigene Brille ist ein eigenständiges Persönlichkeitsmerkmal. Sie wirkt durch eine moderne Brillenfassung optisch eindrucksvoll und erhöht gleichzeitig den Tragekomfort. Die Materialien, die Farbe und die Form spielen dabei eine wichtige Rolle. Dazu lässt sich die Brille exakt auf die Gesichtsform abstimmen. Alles Wissenswerte über Brillenfassungen gibt es hier.
Kontaktlinsen sind oft eine ideale und willkommene Alternative zur Brille. Vor allem sportlich aktive Menschen profitieren von Kontaktlinsen, denn mit ihnen sind sie besonders flexibel. Grundsätzlich sind Kontaktlinsen gut verträglich. Allerdings solltest du auf eine umfassende Hygiene achten und die Linsen regelmässig säubern. Hältst du dich nicht an die Pflegeanleitung, riskierst du Augenentzündungen oder gar Schäden an der Hornhaut. Achte also deiner Augengesundheit zuliebe beim Einsetzen und Herausnehmen der Linsen auf eine penible Hygiene.
Mit zunehmendem Alter nimmt das Risiko für Sehstörungen und Krankheiten an den Augen deutlich zu. Um vor allem schwerwiegende Krankheiten, wie die bis zur Erblindung führende Makuladegeneration, frühzeitig zu erkennen, sind regelmässige Untersuchungen beim Augenarzt empfehlenswert. Du kannst dein Sehvermögen aber auch selbst testen: Der Amsler-Gitter-Test ist aufgrund seiner Einfachheit schnell zu Hause durchzuführen. Was das Amsler Gitter ist, wann sich ein Test lohnt, welche Erkrankungen du damit erkennst und bei welchen Symptomen eine ärztliche Behandlung notwendig ist, erfährst du im folgenden Ratgeber. Ausserdem erläutern wir, welche Behandlungsoptionen es bei der Makuladegeneration gibt.
Die Volkskrankheit Diabetes kann vielfältige Folgen haben. Eine von ihnen ist die häufigste Ursache, wenn Erwachsene in Europa erblinden: die diabetische Retinopathie. Der hohe Blutzucker sorgt für Veränderungen von Gefässen überall im Körper und hat auch auf die Augen Einfluss. Was genau verbirgt sich hinter der lateinischen Bezeichnung? Welche Symptome weisen auf diese Erkrankung hin, und wie kannst du dich vor der Erblindung schützen? Diese und andere wichtige Fragen rund um die Diabetikerkrankheit schauen wir uns einmal näher an.
Eine in der Physik vorkommende Lichtbrechung nennt sich Totalreflexion, wenn verschiedene Schichten und Medien betroffen sind, über die das Licht reflektiert und abgeleitet wird. Die Totalreflexion lässt sich dabei im Einfallswinkel durch das Brechungsgesetz berechnen. Beispiel für eine Totalreflexion ist ein Prisma, das Licht in seine spektralen Bestandteile zerlegt. Auch die Prismenbrille macht sich dieses Gesetz zunutze.