Um zu ermitteln, warum Medium B Luft sein muss, und um die korrekte Rechnung durchzuführen, nutzen wir das Snellius'sche Brechungsgesetz. Dieses Gesetz lautet $n_1 \cdot \sin(\alpha_1) = n_2 \cdot \sin(\alpha_2)$, wobei $n_1$ und $n_2$ die Brechungsindizes der Medien sind und $\alpha_1$ und $\alpha_2$ die entsprechenden Einfall- und Brechungswinkel.
Um zu ermitteln, warum Medium B Luft sein muss, und um die korrekte Rechnung durchzuführen, nutzen wir das Snellius'sche Brechungsgesetz. Dieses Gesetz lautet $n_1 \cdot \sin(\alpha_1) = n_2 \cdot \sin(\alpha_2)$, wobei $n_1$ und $n_2$ die Brechungsindizes der Medien sind und $\alpha_1$ und $\alpha_2$ die entsprechenden Einfall- und Brechungswinkel.
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Das Licht bewegt sich von Medium A nach Medium B. Wird das Licht in ein Medium mit einem höheren Brechungsindex gebrochen, verringert sich der Winkel (zum Lot hin). Wird es in ein Medium mit einem niedrigeren Brechungsindex gebrochen, vergrößert sich der Winkel (vom Lot weg). Da der Winkel von 30° in Medium A auf 45° in Medium B ansteigt, bedeutet dies, dass Medium B einen niedrigeren Brechungsindex haben muss als Medium A. Da Luft im Allgemeinen einen der niedrigsten Brechungsindizes (ungefähr 1) hat, ist es plausibel anzunehmen, dass Medium B Luft ist.
Da wir nun wissen, dass Medium B Luft ist (mit einem Brechungsindex $n_B = 1$), können wir das Snellius'sche Brechungsgesetz anwenden, um $n_A$ zu finden. Der Einfallswinkel in Medium A ist $\alpha_A = 30°$ und der Brechungswinkel in Medium B (Luft) ist $\alpha_B = 45°$.
Unter der Annahme, dass Medium B Luft ist und somit einen Brechungsindex von 1 hat, lässt sich das Snellius'sche Brechungsgesetz wie folgt anwenden, um den Brechungsindex von Medium A zu finden:
$nA * sin(30°) = 1 * sin(45°)$
Mit $sin(30°) = 0,5$ und $sin(45°) = etwa 0,707$, ergibt sich:
$nA * 0,5 = 0,707$
Um nA zu berechnen, teilen wir beide Seiten durch 0,5:
$nA = 0,707 / 0,5$
nA ist ungefähr $1,414$.
Das bedeutet, der Brechungsindex von Medium A ist etwa 1,4, was zeigt, dass Medium A einen höheren Brechungsindex als Luft hat und Medium B somit Luft ist. Dies entspricht der korrekten Antwort, dass Medium A einen Brechungsindex von etwa 1,4 hat und Medium B Luft ist.
Ein hilfreicher Ansatz bei Aufgaben zur Lichtbrechung ist es, sich zuerst die Richtung der Winkeländerung anzuschauen. Ein zunehmender Winkel deutet auf einen Übergang zu einem Medium mit niedrigerem Brechungsindex hin. Dieses Wissen kann dir helfen, die Situation schnell zu analysieren, ohne sofort in komplexe Berechnungen einzusteigen.