Artikel über Wellenbrechung
Eine charakteristische Eigenschaft von Wellen ist die Brechung. Brechung tritt auf, wenn sich eine Welle, die sich ursprünglich durch ein Medium ausgebreitet hat, in ein anderes Medium eintritt. Beispielsweise breitet sich eine Schallwelle zunächst durch die Luft aus und trifft dann auf eine Wand. Ein Teil der Schallwellen wird von der Wand reflektiert, ein anderer Teil gebrochen. Brechung bedeutet, dass Schallwellen in der Wand absorbiert oder durchgelassen werden, sich aber ihre Ausbreitungsrichtung ändert. Diese Änderung der Ausbreitungsrichtung entsteht dadurch, dass sich die Schallgeschwindigkeit beim Übergang in ein anderes Medium ändert.
Der Winkel zwischen dem einfallenden Strahl und dem Lot wird als Einfallswinkel bezeichnet, der Winkel zwischen dem gebrochenen Strahl und dem Lot als Brechungswinkel.
Wenn sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Welle beim Eintritt in ein neues Medium erhöht, vergrößert sich auch der Brechungswinkel. Umgekehrt verkleinert sich der Brechungswinkel, wenn sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Welle beim Eintritt in ein neues Medium verringert.
Beispielsweise verringert sich die Schallgeschwindigkeit beim Übergang von Luft in Wasser. Auch Erdbebenwellen breiten sich vom Boden zum Gestein aus und werden dadurch langsamer. Umgekehrt erhöht sich die Geschwindigkeit einer Welle beim Übergang von einem dichteren zu einem weniger dichten Medium.
Hast du schon mal am Strand gespielt? Wenn du genau hinschaust, siehst du, dass die Wellen mitten im Ozean nicht immer in Richtung Strand laufen.
Je näher das Meer dem Strand kommt, desto paralleler verläuft seine Richtung. Dies geschieht aufgrund der Brechung der Meereswellen.
Das Brechungsgesetz
Im gleichen Zeitintervall bewegt sich die Wellenfront 1 um eine Strecke von l₁ = v₁t und die Wellenfront 2 um eine Strecke von l₂ = v₂t . Dabei ist v₁ die Geschwindigkeit der Welle im Medium 1, beispielsweise Luft, und v₂ die Geschwindigkeit der Welle im Medium 2, beispielsweise Wasser.
Da P gleich ist, vereinfachen sich beide Formeln zu:
