Das Brechungsgesetz beschreibt, wie stark ein Lichtstrahl beim Übergang zwischen zwei lichtdurchlässigen Stoffen abgelenkt wird.
Dabei befinden sich der einfallende Strahl, der gebrochene Strahl, der reflektierte Strahl und das Einfallslot immer in einer gemeinsamen Ebene.
Die Formel zur Berechnung des Brechungsgesetzes lautet:
Die Winkel α und β musst du zum Einfallslot messen — nicht zur Grenzfläche! Das Einfallslot ist eine gedachte Linie, die senkrecht zur Grenzfläche steht.
Der Brechungsindex n gibt an, wie stark ein Medium das Licht im Vergleich zum Vakuum verlangsamt.
Die Lichtgeschwindigkeit c beschreibt, wie schnell sich das Licht in einem bestimmten Medium ausbreitet. Generell kannst du statt dem Verhältnis der Brechungsindizes auch das Verhältnis der Lichtgeschwindigkeiten nutzen: 
Inhaltsübersicht
Wie bestimmst du die Biegerichtung?
Die Größe von β hängt davon ab, ob das zweite Medium optisch dichter oder dünner ist. Ist es optisch dichter, biegt sich der Lichtstrahl zum Lot hin. Ist es optisch dünner, biegt er sich weg.
Um zu bestimmen, ob sich der gebrochene Lichtstrahl zum Lot hin oder davon weg bewegt, benötigst du das Verhältnis von n2 zu n1.
| Verhältnis | Bedeutung | Biegerichtung |
 |
Medium 2 ist optisch dichter | zum Lot hin (α > β) |
 |
Medium 2 ist optisch dünner | vom Lot weg (α < β) |
Übrigens: Diese Regel kannst du aus dem Brechungsgesetz ableiten. Aus n1 · sin α = n2 · sin β folgt, dass bei n2 > n1 der Sinus von β kleiner sein muss als der von α. Also ist auch β kleiner als α.
Wichtige Übergänge zwischen Luft, Wasser und Glas
In Aufgaben ist der genaue Wert für n meist angegeben. Oft reichen diese drei Brechungsindizes aber aus:
- nLuft ≈ 1,00
- nWasser ≈ 1,33
- nGlas ≈ 1,5
Mit diesen Werten ergibt sich auch die Biegerichtung für die häufigsten Übergänge:
| Übergang |  |
Biegerichtung |
| Luft → Wasser |  |
zum Lot hin (α > β) |
| Luft → Glas |  |
zum Lot hin (α > β) |
| Wasser → Glas |  |
zum Lot hin (α > β) |
Wenn du den Übergang umdrehst, bewegt sich der gebrochene Strahl also genau in die andere Richtung.
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Wie rechnest du mit dem Brechungsgesetz?
Das Vorgehen ist bei jeder Aufgabe gleich:
1. Formel nach der gesuchten Größe umstellen
2. Einsetzen und berechnen
3. Plausibiltätscheck — Vergleiche α und β und prüfe, ob das Ergebnis zur Übergangsrichtung passt
Wichtig: Stelle deinen Taschenrechner auf Gradmodus (DEG), bevor du die Winkel in die Sinusfunktion einsetzt.
➡️ Beispiel:
Gegeben: α = 40°, n1 = 1,00, n2 = 1,33
Gesucht: β
Lösung:
Plausibilitätscheck: Da β < α, wird der Strahl zum Lot hin gebrochen. Das passt zu n2 > n1, also einem Übergang in ein dichteres Medium.
Totalreflexion
Du kennst nun das Brechungsgesetz und wie Licht in dichteren Medien abgelenkt wird. Doch was passiert bei extrem steilen Einfallswinkeln?
Je größer du α wählst, desto größer wird auch sin β. Bei sehr großen Einfallswinkeln kann sin β aber den Wert 1 überschreiten — das ist mathematisch nicht lösbar. Das bedeutet, es gibt keinen gebrochenen Strahl mehr.
Diesen Fall nennst du Totalreflexion. In unserem Video dazu, erfährst du unter welchen Umständen das passiert und wie groß α dafür sein muss.
