Wie hoch ist die Lichtgeschwindigkeit in einer Flüssigkeit?

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Der kritische Winkel beim Übergang von Licht aus einer Flüssigkeit in Luft berechnet sich wie folgt:

sin(θc) = n2 / n1 = (3 × 10^8 m/s) / (1,5 × 10^8 m/s) = 2

Da der Sinus eines Winkels jedoch nie größer als 1 sein kann, bedeutet dies, dass in dieser Situation keine Totalreflexion auftreten kann. Der angegebene Wert der Lichtgeschwindigkeit in der Flüssigkeit ist fehlerhaft, da er zu einem Brechungsindex kleiner als 1 führt. Dies ist physikalisch nicht möglich.

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Okay, hier ist der überarbeitete Text, so wie ich ihn persönlich erzählen würde:

Also, Lichtgeschwindigkeit in einer Flüssigkeit, ne? Da hab ich auch mal drüber nachgedacht… irgendwie faszinierend.

Ich hab da so ‘ne Rechnung gesehen, zum kritischen Winkel, wenn Licht von einer Flüssigkeit in Luft übergeht. Die war echt komisch. Da stand:

sin(θc) = n2 / n1 = (3 × 10^8 m/s) / (1,5 × 10^8 m/s) = 2

Moment mal! Hab ich mir gedacht. Der Sinus eines Winkels… der kann doch nie größer als 1 sein! Das ist doch totaler Quatsch! Ich erinnere mich noch an meinen Physiklehrer, der immer sagte: “Sinus und Cosinus, die kleinen Schelme, immer zwischen -1 und 1!”.

Das bedeutet, dass da irgendwas mit der Rechnung nicht stimmt. Und dann kam der Clou: Es geht um Totalreflexion. Aber die kann ja gar nicht auftreten, wenn der Sinus größer als 1 ist. Ist ja logisch, oder?

Und das Problem, wie ich das sehe, liegt an der Lichtgeschwindigkeit in der Flüssigkeit. Die war in der Rechnung so angegeben, dass am Ende ein Brechungsindex kleiner als 1 rauskommt. Aber hey, das geht doch gar nicht! Ich mein, hab ich je von ‘ner Flüssigkeit gehört, die Licht schneller macht als im Vakuum? Eben! Ich glaub’ da hat sich jemand vertippt oder so.

Früher, als ich noch in der Schule war, hab ich auch mal so ‘nen ähnlichen Fehler gemacht. Ich wollte die Geschwindigkeit eines Fahrrads berechnen und hab am Ende ‘ne negative Zahl rausbekommen. Da hab ich gemerkt, dass ich irgendwas verdreht hatte… Passiert halt. Zahlen können manchmal ganz schön tückisch sein.

Also, kurz gesagt: die Lichtgeschwindigkeit in der Flüssigkeit, die da in der Rechnung steht, die kann einfach nicht stimmen. Weil, wie gesagt, sonst wäre der Brechungsindex kleiner als 1 und das ist physikalisch… naja, unmöglich, oder? Denk mal drüber nach!

#Brechungsindex #Flüssigkeiten #Lichtgeschwindigkeit