Diskussion:Brechungsindex/Archiv

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Abhängigkeit des Brechungsindexes von der Temperatur

Gibt es allgemeine Regeln zur Temperaturabhängigkeit des Brechungsindexes? Nimmt der Brechungsindex bei Temperaturerhöhung für alle Materialien immer mehr oder weniger ab? Für Polymere habe ich folgende Quellen gefunden: [1] [2] In der zweiten Quelle steht auch etwas zum Wassergehalt. Wie sähe das Ganze für die Doppelbrechung in Abhängigkeit von der Temperatur aus? Gäbe es dafür auch allgemeingültige Aussagen?--Salino01 (Diskussion) 12:32, 6. Apr. 2013 (CEST)

Das kommt stark auf die Struktur des Materials und dem Spektralbereich an. Ich könnte mir vorstellen, dass es einige übergreifende Gruppierungen gibt. Mir ist aber sowas nicht bekannt. --Cepheiden (Diskussion) 13:32, 8. Mai 2014 (CEST)

Vgl hierzu http://www.pharmazeutische-zeitung.de/index.php?id=5330 und den Wikipedia Artikel zum Brechungsindex. R. (nicht signierter Beitrag von 80.156.9.73 (Diskussion) 18:02, 19. Feb. 2015 (CET))

Fehlende Erklärung für n_α und n_γ

Im Artikel fehlt leider noch eine Erklärung für typische Symbole und Indizes, so wir beispielsweise in der Mineralogie offenbar häufig der Brechungsindex als n_α und n_γ angeben und per Infobox hierhergeleitet, vgl. Ulrichit. Aber weder hier noch unter Doppelbrechung wird dem Leser weitergeholfen. --Cepheiden (Diskussion) 13:28, 8. Mai 2014 (CEST)

Danach wollte ich auch gerade fragen:

Brechungsindices: nα = 1,9579; nβ = 2,0377 und nγ = 2,2452 (zweiachsig positiv)

in Schwefel#Lithosphäre --Diwas (Diskussion) 22:30, 22. Nov. 2014 (CET)

Danke für die Ergänzung, ich verstehe zwar kein Wort, aber es reicht mir eigentlich schon, dass sich, wenn ich richtig verstanden habe, die Indices auf verschiedene (Polarisations-)Ebenen beziehen, die nicht festgelegt, sondern in der Reihenfolge ihres jeweiligen Wertes sortiert sind. Grüße --Diwas (Diskussion) 01:27, 23. Nov. 2014 (CET)

Brechungsindex der Luft

Dieser Abschnitt ist dringend überarbeitungswürdig. Plausibel erscheint mir, dass der Brechungsindex vorrangig von der Zusammensetzung, insbesondere von der Luftfeuchte, und von der Dichte abhängt. Eine Temperaturabhängigkeit bei ansonsten gleichen Bedingungen würde ich dagegen nicht erwarten, solange die Temperatur nicht so hoch ist, dass Ionisierung eintritt. Ein Überarbeiten mit gleichzeitiger Literaturangabe (ein oder einige Einzelnachweise) könnte helfen. --Blauer elephant (Diskussion) 10:19, 6. Jul. 2017 (CEST)

Würd ich schon erwarten: Kalte Luft hat eine höhere Dichte als warme. Siehe Tabelle hier. Das eine Überarbeitung mit Quellenangaben wünschenswert wäre, da sind wir einig. d65_{sag's mir} 14:37, 7. Jul. 2017 (CEST)

Ich sehe nicht, wie Dein Beitrag was an der Lage ändern könnte. Wir wissen doch wohl alle, was ein Gasgesetz ist, d.h. wie sich ein Gas verhält, wenn sich Bedingungen ändern. Und diese Bedingungen haben dafür mehr Parameter, hier namentlich der Druck neben der Temperatur. Natürlich hängt die Dichte der Luft auch von der Temperatur ab, was ich auch gar nicht in Abrede stelle. Genau deshalb verwende ich die Worte "bei ansonsten gleichen Bedingungen". Ich würde also nicht erwarten, dass sich der Brechungsindex in einem weiten Temperaturbereich ändert, wenn ich ein Stückchen Luft in einen Kasten sperre und heize. Unter dem Taupunkt wird Wasser auskondensieren, ab einer absurd hohen Temperatur passieren andere Dinge. Dazwischen erwarte ich keine Änderung des Brechungsindex. Also zurück zur Sache: Der Brechungsindex hängt also von Zusammensetzung und Dichte der Luft, die Dichte weiterhin unter anderem von Druck und Temperatur ab. Wie wir gelernt haben, gibt es im "zugänglichen" Parameterbereich Verdampfung, Kondensation und Wind, die alle drei Parameter verändern.

$pV=Nk_{B}T\Leftrightarrow {\frac {p}{T}}=k_{B}{\frac {N}{V}}$

${\frac {N}{V}}$ ist genau proportional zur Dichte, von der der Brechungsindex neben der Zusammensetzung auch noch abhängt. Links steht eben nicht die Temperatur, sondern der Druck geteilt durch die Temperatur (und eine Konstante steht noch rum). Wenn das System nicht abgeschlossen ist, wird es noch komplizierter, weil sich die Zusammensetzung auch noch ändert.

Wo ist jetzt aber der Brechungsindex der Luft beobachtbar?

• Verzerrung horizontnaher Gestirne. Hier sind die Unterschiede so groß, dass das sichtbar wird (Bild rechts)
  

  Sonnenaufgang mit der Venus vor der Sonne: Dresden, 6. Juni 2012, 4:53 Uhr (UTC+2). Auffällig ist die starke Abweichung des verzerrten Sonnenbildes von der Kreisform
• Brechungseffekte, beispielsweise die Rotfärbung der totalen Mondfinsternis durch Brechung in der Erdatmosphäre

Gemeinsam ist beiden Effekten, dass dabei sehr weit ausgedehnte Atmosphärenschichten durchleuchtet werden, also sowohl Druck als auch Temperatur der beteiligten Luftschichten über einen weiten Bereich variieren. Ich denke, es ist unstrittig, dass eine isolierte Betrachtung der Abhängigkeit des Brechungsindes von der Temperatur hier offensichtlich beim Verständnis nicht weiter hilft, mit anderen Worten, eine derartige Hervorhebung der Abhängigkeit des Brechungsindex von der Temperatur, wie sie im Artikel derzeit zu lesen ist, nicht gerechtfertigt ist. --Blauer elephant (Diskussion) 11:27, 10. Jul. 2017 (CEST)

Leider kenne ich mich damit nicht aus, daher sind die folgenden Bemerkungen nur Fragen. Könnte es sein, dass für Gase allgemein der Brechungsindex einer einfachen Formel genügt, die nur das Produkt νδ einer Materialkonstante ν mit der Dichte δ enthält, etwa $1+\nu \delta$ oder $e^{\nu \delta }$? Dann müsste man nicht lange vom Druck reden: Der verändert einfach die Dichte nach dem Gasgesetz. Falls „Ja“, würde mich weiter interessieren, ob auch die Temperatur nur über die Veränderung der Dichte wirkt, oder ob ‚heiße Luft‘ eben ein besonderes Material ist. Schließlich wäre eine Mischungsregel plausibel, die den Brechungsindex einer Mischung aus den Partialdrucken der gemischten Gase zusammensetzt. All das wahrscheinlich nicht genau, aber in guter Näherung, wenn die einzelnen Brechungsindexe sehr dicht bei Eins liegen, wie eben bei den Komponenten der Luft. Falls das alles nicht reine Phantasie ist, wäre ein Abschnitt ‚Brechungsindex von Gasen‘, der die Luft als Beispiel nimmt, bestimmt eine Bereicherung des Artikels.--- Binse (Diskussion) 02:44, 11. Nov. 2017 (CET)

Lichtbrechung ist eine Materialeigenschaft, und Temperatur sollte viel zu langsam und niederenergetisch sein, um bei der Brechung alleine was zu bewirken. Das heisst, die Elektronen, die an die Moleküle in der Luft gebunden sind, und die alleine mit dem Licht wechselwirken, stehen für die Wechselwirkung mit dem Licht praktisch, und zwar egal, ob die Luft -100 Grad Celsius hat oder +200 Grad Celsius. Das heisst, dass in guter Näherung Dein ν weder von der Dichte (aufgrund der Konstruktion Deiner Formel), und nicht von der Temperatur abhängt, jeweils, wenn man alles andere konstant hält. Das ist aber leider weder besonders erstaunlich noch für sich alleine in den Artikel einbringbar (wäre Theoriefindung WP:TF). Was es dafür braucht, ist ein (guter) Literaturbeleg. Ich stimme Dir zu, dass das sinnvoll wäre, einzubauen. --Blauer elephant (Diskussion) 09:21, 14. Nov. 2017 (CET)

Änderungen im Brechungsindex der Luft sieht man nicht nur bei der Beobachtung von Sonne, Mond und Sternen. Sie sind auch die Ursache einer Fata Morgana. Dazu zählen vergleichsweise alltägliche Phänomene wie die scheinbaren Pfützen auf heißem Asphalt. Außerdem in der vor Hitze "flirrenden" Luft, wenn man in der Wüste knapp über den Horizont schaut. Ebenso in den Verzerrungen in beim Blick durch die Luft über einer Bunsenbrennerflamme. Als technische Anwendung gibt es die Schlierenfotografie. -<)kmk(>- (Diskussion) 04:35, 31. Aug. 2018 (CEST)

Link

Als historisch interessierter Laie bin ich zwischen Snelliussches Brechungsgesetz, Terrestrische Refraktion, Brechung und Brechungsindex herumgestolpert. Ist meine Annahme richtig, dass es sich bei all dem immer um das Gleiche handelt?

Andererseits wird nirgends erläutert, dass die Brechung sich mit der Änderung von Temperatur und Luftdruck ändert, wie von Jean Picard ca. 1671 in seiner Mesure de la Terre (S. 55) mit entsprechenden Tabellen dargestellt wurde (wenn ich es richtig verstanden habe, war damals noch nicht bekannt, dass diese Änderungen = Dichteänderungen sind. Grüße --AHert (Diskussion) 10:17, 14. Jul. 2017 (CEST)

Die vier Begriffe behandeln in dem Sinne nicht das gleiche, als sie vier unterschiedliche Begriffe der geometrischen Optik sind. Es ist natürlich zu erwarten, dass sich die Artikeliohalte überschneiden.

Die Änderung des Brechungsindex der Luft mit der Dichte ist ein sehr kleiner Effekt und im Labor mit damaligen Mitteln mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit nicht messbar. Man braucht riesige Mengen an Luft, wie man sie nur bei der Beobachtung horizontnaher Gestirne zur Verfügung hat (siehe weiter oben in dieser Diskussion die Fotos der horizontnahen Sonne).

Picard wird Experimente mit der Montgolfiere gemacht haben und damit die ersten paar Kilometer (eher nur 2-3) der barometrischen Höhenformel beobachtet haben. Man muss _weit_ höher hinaus, um auch nur die Drücke zu sehen, die man für sichtbare Brechung an der Luft braucht. Seine Messungen waren also nicht wirklich geeignet, Brechungsverzerrungen an Luft zu erklären.

Durch seinen Aufstieg ist der Brechuingsindex der Luft, der in Laborexperimenten seiner Zeit nicht von 1 unterscheidbar gewesen wäre, um ein so winziges Stück näher an 1 gerückt, dass der Unterschied zwischen Boden und Gipfelhöhe des Ballonflugs noch weniger messbar gewesen wäre.

Einen solch kleinen Effekt in die geometrische Optik einzuarbeiten, wäre aus meiner Sicht absolut nicht sinnvoll. Die geometrische Optik behandelt schließlich Brechungsindizes, die um Grö0ßenordnungen weiter von der 1 weg sind als der der Luft.

Medium	Brechungsindex	Bemerkung
Vakuum	exakt =1
Luft	1,000292	aus dem Artikel
Wasser	1,33	Unterschied zur 1 über 1000x so groß wie bei Luft
Glas	um 1,5 rum

--Blauer elephant (Diskussion) 00:29, 9. Mär. 2018 (CET)

Glasquarz ist Siliziumdioxid, dass einen Brechungsindex von 1,48 hat. Nur Dünnschichten, die nicht völlig dicht sind (z.B. daran feststellbar, dass der Brechungsindex von der Luftfeuchtigkeit abhängt) weisen abhängig von der Abscheidemethode einen Brechungsindex von 1,46 auf. Verunreinigtes Quarzglas kann sogar einen Brechungsindex von >1,5 haben. (Referenz z.B. Thin Solid Films 410 (2002) 86-93)(nicht signierter Beitrag von 07:32, 19. Sep. 2018‎ (Diskussion | Beiträge) 153.96.128.5)

Verschiedene Stoffe haben verschiedene Brechungsindizes, und die räumliche Struktur (z. B. Kristallstruktur) hat Einfluss darauf. Das ist weder besonders neu noch besonders erstaunlich. Was möchtest Du mit diesen Angaben tun? --Blauer elephant (Diskussion) 14:46, 27. Sep. 2018 (CEST)

Negativer Brechungsindex

Ich verstehe nicht, wie ein Brechungsindex negativ sein kann. Da es das Verhältnis der Lichtgeschwindigkeiten in den unterschiedlichen Medien ist, müsste die Lichtgeschwindigkeit in einem Medium negativ sein, also sich nach dem Übergang ins zweite Medium genau in entgegengesetzter Richtung ausbreiten. Das ergibt für mich aber keinen Sinn. Kann das bitte im Artikel erklärt werden? (nicht signierter Beitrag von 87.170.167.166 (Diskussion) 13:39, 28. Mai 2013 (CEST))

Es ist noch schlimmer! Da das erwähnte Verhältnis, zumindest nach dem aktuellen Artikel, auch kleiner als Eins sein kann (ohne dabei jetzt auch noch auf die negative Seite zu schielen), muß in den dazu gehörenden Materialien (Plasma und Caesium) so ein Photon mit Überlichtgeschwindigkeit unterwegs sein. Ja womöglich gar mit unendlicher Geschwindigkeit! Oder es muß, alternativ und als schöner Gruß vom Perpetuum Mobile, fortwährend an Energie gewinnen! --84.166.36.143 01:12, 3. Jun. 2018 (CEST)

Kein Grund zur Sorge. Die Verhältnisse gelten für die Phasengeschwindigkeit, die Gruppengeschwindigkeit bleibt < c. --Rainald62 (Diskussion) 00:43, 4. Jun. 2018 (CEST)

Archivierung dieses Abschnittes wurde gewünscht von: Rainald62 (Diskussion) 00:43, 4. Jun. 2018 (CEST)

Einleitungssätze falsch?!

Die ersten beiden Sätze lauten: "Der Brechungsindex, auch die Brechzahl, ist eine optische Materialeigenschaft. Diese dimensionslose physikalische Größe gibt an, um welchen Faktor die Wellenlänge und die Phasengeschwindigkeit des Lichts kleiner sind als im Vakuum." Das ist falsch und irreführend zugleich. Nach allgemeiner Überzeugung ist der B. zwar von der Wellenlänge abhängig, jedoch verändert sich die Wellenlänge nicht von einem zum anderen Medium. Sieht wie eine falsche Übersetzung aus der engl. Wikipedia aus. Vgl.: "In optics the refractive index or index of refraction n of an optical medium is a dimensionless number that describes how light, or any other radiation, propagates through that medium" --Berta (nicht signierter Beitrag von 129.206.43.187 (Diskussion) 17:04, 16. Dez. 2014 (CET))

Hallo, der deutsche und der englische Satz haben eine andere Ausrichtung, so wird im englischen Satz nicht auf die Phasengeschwindigkeit oder Wellenlänge Bezug genommen. Das hat nicht mit einer vermuteten fehlerhaften Übersetzung zu tun. Nach allgemeiner Überzeugung, siehe übliche Werke zur Physik bzw. Optik, ist die Wellenlänge ein elektromagnetischen Welle bestimmter Energie (d.h. Frequenz) sehr wohl vom Brechungsindex des Ausbreitungsmediums abhängig. Irreführend ist hingegen die Aussage der Brechungsindex eines Materials sei von der Wellenlänge abhängig. Dies ist eine Vereinfachung die eigentlich die Vakuumwellenlänge und somit dessen Frequenz bzw. Energie betrifft. Falls du das bezweifelst bitte diese Zweifel mit Belegen zu untermauern. Grüße -- Cepheiden (Diskussion) 22:31, 17. Dez. 2014 (CET)

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Stichwortansetzung ist zu hinterfragen

Die Brechzahl ist eine Verhältnisgröße, also dimensionlos und sollte daher auch ...zahl und nicht Brechungsindex genannt werden. Brechungsindex ist die frühere Bezeichnung. Vermutlich ist die Bezeichnung Brechzahl sogar in einer DIN festgelegt. --Stockrose (Diskussion) 00:03, 28. Jan. 2019 (CET)

Für die extrem umfangreichen Lemma-Diskussionen bitte im Archiv nachlesen. --Orci Disk 01:07, 28. Jan. 2019 (CET)

Archivierung dieses Abschnittes wurde gewünscht von: Ist ausdiskutiert. ---<)kmk(>- (Diskussion) 08:54, 19. Okt. 2020 (CEST)

Brechungsindizes realer Materialien < 1

Die Aussage "im sichtbaren Bereich sind die Brechungsindizes realer Materialien so gut wie immer größer als 1" ist entweder falsch oder ziemlich irreführend. Viele Metalle haben im sichtbaren Spektrum Brechungsindizes (Realteil) < 1 (Al (<550nm), Mg, Cu, Ag, Au (>500nm)). Zählen diese nicht zu den "realen Materialien"? (nicht signierter Beitrag von 2.203.38.187 (Diskussion) 22:04, 9. Apr. 2015 (CEST))

Da hast du vollkommen Recht, hast du einen Vorschlag wie man diesen Punkt verbessern kann? --Cepheiden (Diskussion) 13:29, 12. Apr. 2015 (CEST)

Vermutlich waren ursprünglich transparente Materialien / Dielektrika gemeint. Diese haben im VIS glaube ich einen Wert > 1 (entsprechend der Cauchy-Gleichung). Daher habe ich "reale Materialien" durch "transparente Materialien" ersetzt. --153.96.12.26 18:49, 12. Apr. 2015 (CEST)

Ja, ich habe dennoch versucht es weiter abzugrenzen. --Cepheiden (Diskussion) 19:21, 12. Apr. 2015 (CEST)

Danke für die Ergänzung und die Korrektur. Jetzt sieht die Formulierung richtig aus. --88.128.80.180 08:24, 13. Apr. 2015 (CEST)

ich lese in wikipedia, gasförmiges caesium soll einen brechungsindex kleiner als 1(vakuum) haben . infosammlung --Konfressor (Diskussion) 04:08, 19. Okt. 2020 (CEST)

Das gilt für die Wellenlängen, bei denen die Cs-Atome resonant angeregt werden. Die Absorptionslinien von Cs sind etwa 7 MHz breit. Davon gibt es im nahen Infrarot (852 nm) sechs Stück - zwei um 9 GHz getrennte Gruppen von jeweils drei Resonanzen. Zusammen genommen nehmen sie also etwa 50 MHz des Lichtspektrums ein. Zum Vergleich: Das Spektrum des sichtbaren Lichts hat eine Breite von etwa 200 THz. Das ist 4 Millionen Mal breiter als die Resonanzen des Cs. Man muss mit einem Laser also schon recht gut die richtige Frequenz treffen, um den negativen Brechungsindex zu "sehen".

Wenn ich mich richtig erinnere, liegt der Dampfdruck von Cs bei Raumtemperatur irgendwo in der Nähe von 10e-5 mbar. Ob man so ein doch eher dünnes Gas als "Material" in dem in diesem Abschnitt gemeinten Sinn bezeichnen würde, ist zumindest diskussionswürdig. ---<)kmk(>- (Diskussion) 08:51, 19. Okt. 2020 (CEST)