Formel Lichtausbreitung im Medium Lichtgeschwindigkeit im Medium Brechungsindex Vakuumlichtgeschwindigkeit
$$c_{\text m} ~=~ \frac{c}{n}$$ $$c_{\text m} ~=~ \frac{c}{n}$$ $$n ~=~ \frac{c}{c_{\text m}}$$ $$c ~=~ n \, c_{\text m}$$
Lichtgeschwindigkeit im Medium
\( c_{\text m} \) Einheit \( \frac{\text m}{\text s} \) Es ist die Geschwindigkeit, mit der sich das Licht in einem Medium (z.B. Luft, Wasser, Glas) ausbreitet. Da der Brechungsindex \( n \ge 1 \) ist, ist die Lichtgeschwindigkeit im Medium kleiner als im Vakuum.
Brechungsindex
\( n \) Einheit \( - \) Dieser ist charakteristisch für ein durchsichtiges Medium, durch welches das Licht geschickt wird. Vakuum hat den Brechungsindex \( n = 1 \). Luft hat näherungsweise \( n = 1.0003 \). Wasser \( n = 1.33 \). Quarzglas \( n = 1.46 \).
Brechungsindex ist nicht immer konstant, sondern kann beispielsweise von der Frequenz des verwendeten Lichts abhängen; aber auch von der Lichtintensität, von der Lichtpolarisation und vom Einfallswinkel. Im Allgemeinen ist der Brechnungsindex komplexwertig (im Sinne von komplexen Zahlen), wobei der imaginäre Anteil des Brechungsindex, Lichtabsorption beschreibt. Der imaginäre Anteil kann nur bei durchsichtigen Medien vernachlässigt werden, weil durchsichtige Medien das Licht quasi komplett durchlassen, ohne es zu absorbieren.
Vakuumlichtgeschwindigkeit
\( c \) Einheit \( \frac{\text m}{\text s} \) Vakuumlichtgeschwindigkeit ist eine Naturkonstante und gibt die Geschwindigkeit des Lichts an, mit der es sich im Vakuum (\( n = 1 \)) ausbreitet. Vakuumlichtgeschwindigkeit hat den Wert \( c = 2.99 \cdot 10^8 \, \frac{\text m}{\text s} \).