Hauptunterschied – Einfallswinkel vs. Brechungswinkel
Der Hauptunterschied zwischen Einfallswinkel und Brechungswinkel ist die sequentielle Reihenfolge der beiden Winkel, die durch eine Welle an einer Medienschnittstelle erzeugt wird.
Refraktion ist eine Eigenschaft von Wellen. Eine Welle kann für verschiedene Medien unterschiedliche Geschwindigkeiten haben. Die Geschwindigkeitsänderung an einer Grenze eines Mediums bewirkt eine Brechung einer Welle. Dieser Artikel konzentriert sich der Einfachheit halber besonders auf Lichtstrahlen.
Definition von Einfallswinkel und Brechungswinkel
Einfallswinkel ist der Winkel zwischen der Normalen an der Grenzfläche und dem einfallenden Strahl.
Brechungswinkel ist definiert als der Winkel zwischen der Normalen an der Grenzfläche und dem gebrochenen Strahl. Winkel können in jeder Einheit gemessen werden, aber hier werden Grad verwendet. Werfen wir zunächst einen Blick auf die Brechungsgesetze.
- Einfallender Strahl, gebrochener Strahl und die Normale an der Grenzfläche liegen in einer Ebene.
- Sinus des Einfallswinkels(i) zu dem des Brechungswinkels(r) an der Grenzfläche bleibt in konstantem Verhältnis. Diese Konstante wird Brechungsindex des zweiten Mediums relativ zum ersten Medium genannt.
Beachte die Eigenschaft der Umkehrbarkeit von Licht. Wenn wir einfach die Richtung des Lichtstrahls umkehren, indem wir das gegenwärtige Ende als Start und den gegenwärtigen Anfang als Ende betrachten, wird der Lichtstrahl denselben Weg verfolgen.
Bildung von Einfallswinkel und Brechungswinkel
Der Unterschied zwischen einfallendem und gebrochenem Strahl hängt davon ab, ob der Lichtstrahl auf die Grenzfläche trifft oder die Grenzfläche verlässt. Stellen Sie sich einen Lichtstrahl als einen Strom von Photonen vor. Der Partikelstrom trifft auf die Grenzfläche und bildet einen bestimmten Winkel zur Normalen, dann sinkt er in das andere Medium und bildet im Wesentlichen einen anderen Winkel zur Normalen.
Der Einfallswinkel kann manuell variiert werden, da er unabhängig vom Medium ist. Aber der Brechungswinkel wird durch die Brechungsindizes der Medien definiert. Je größer der Unterschied zwischen den Brechungsindizes, desto größer der Unterschied zwischen den Winkeln.
Lage des Einfalls- und Brechungswinkels relativ zur Grenzfläche
Geht ein Lichtstrahl von Medium1 nach Medium2, liegt der Einfallswinkel im Medium1 und der Brechungswinkel im Medium2 und umgekehrt bei Vertauschung der Medien.
Beide Winkel werden mit der Normalen an der Grenzfläche der Medien gemacht. Abhängig vom relativen Brechungsindex kann der gebrochene Lichtstrahl einen größeren oder kleineren Winkel als der einfallende Lichtstrahl bilden.
Werte von Einfallswinkel und Brechungswinkel
Brechung von einem selteneren zu einem dichteren Medium
Jeder Wert zwischen 0 und 90 Grad kann als Einfallswinkel zugewiesen werden, aber der gebrochene Strahl kann keinen Wert nehmen, wenn der Lichtstrahl aus dem dünneren Medium kommt. Für den gesamten Bereich des Einfallswinkels erreicht der Brechungswinkel einen Maximalwert, der genau gleich dem nachfolgend beschriebenen kritischen Winkel ist.
Brechung von einem dichteren zu einem dünneren Medium
Das Obige gilt nicht für eine Situation, in der der Lichtstrahl aus einem dichteren Medium kommt. Wenn wir den Einfallswinkel allmählich erhöhen, werden wir sehen, dass der Brechungswinkel ebenfalls schnell zunimmt, bis ein bestimmter Wert des Einfallswinkels erreicht ist. Bei diesem kritischen Winkel (c) des einfallenden Strahls erreicht der gebrochene Lichtstrahl seinen Maximalwert von 90 Grad (der gebrochene Strahl geht entlang der Grenzfläche) und verschwindet für einen Moment. Wenn wir versuchen, den Einfallswinkel weiter zu vergrößern, werden wir ein plötzliches Erscheinen eines reflektierten Strahls im dichteren Medium sehen, der gemäß den Reflexionsgesetzen denselben Winkel bildet. Der Einfallswinkel an diesem Punkt wird kritischer Winkel genannt, und es gibt keine Brechung mehr.
Zusammenfassend könnte man sehen, dass diese beiden Phänomene, wenn auch unterschiedlich kategorisiert, nur ein Ergebnis der Umkehrbarkeit des Lichts sind.
Hauptunterschied
Der Hauptunterschied zwischen Einfallswinkel und Brechungswinkel ist die sequentielle Reihenfolge der beiden Winkel, die durch eine Welle an einer Medienschnittstelle erzeugt wird.
Image Courtesy: „Snells law2“von Oleg Alexandrov – Ich habe gerade das Original angepasst – Gedrehte und optimierte Version von en:Image:Snells law.svg, gleiche Lizenz. (Public Domain) via Commons „RefractionReflexion“von Josell7 – Eigene Arbeit. (CC BY-SA 3.0) über Commons
