Lichtbrechung

Die Lichtbrechung (Englisch: refraction) ist ein charakteristisches Merkmal zur Bestimmung von Mineralen im einfach polarisierten Licht (orthoskopischer Strahlengang). Relief, Becke-Linie und Chagrin sind auf Unterschiede in der Lichtbrechung zurückzuführen.

Da jedes Mineral eine definierte Brechzahl n (Englisch: refractive index) hat, wird das Merkmal der Lichtbrechung als Kriterium der relativen Unterscheidung zweier Minerale eingesetzt. Man vergleicht hier die Brechzahl nebeneinanderliegender Minerale miteinander (höhere/niedrigere Brechzahl). Ein anderes Wort für Brechzahl ist auch Brechungsindex. Anisotrope Minerale haben, da sie doppelbrechend sind, mehrere unterschiedliche Brechzahlen, z.B. nx, ny und nz.

Erklärung

Die Lichtbrechung wird durch den Brechungsindex n ausgedrückt. Die Berechnung der Lichtbrechung beruht auf dem Gesetz von Snellius. Dabei beschreibt die Lichtbrechung den Unterschied zwischen der Lichtgeschwindigkeit durch ein Medium und der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum. Der Brechungsindex wird durch die Messung der Brechungswinkel α und β ermittelt. Trifft das Licht in einem Winkel ungleich 90° auf eine Phasengrenze, ändert es dort seine Ausbreitungsgeschwindigkeit. Die Geschwindigkeit des Lichts ist von dem Mineral abhängig, durch das es sich bewegt.

${\frac {sin\alpha }{sin\beta }}={\frac {v_{Vakuum}}{v_{Mineral}}}={\frac {n_{Mineral}}{n_{Vakuum}}}$

Weil n_Vakuum = 1 ist und die Geschwindigkeit des Lichts in jedem anderen Material kleiner als vVakuum ist, ergeben sich für die materialspezifischen Brechungsindizes stets Werte größer als 1.

Die Brechzahl n ist bei anisotropen Kristallen für verschiedene Schnittlagen unterschiedlich. Auf diesen Eigenschaften basiert das Phänomen der Doppelbrechung.

Mineralbeispiele

Es ist nützlich, die Lichtbrechung häufig vorkommender Minerale relativ zueinander einordnen zu können. Von niedriger zu hoher Lichtbrechung:

Beispiel:
Fluorit (n≈1,4) < Foide < K-Feldspat < Albit < Quarz (n=1.55) < Kunstharz (n≈1.54) < Apatit < Muskovit < Amphibol (n≈1,65) < Pyroxen (n≈1,7) < Olivin < Granat (n≈1,84) < Zirkon (n≈1,95) < Diamant (n=2,4)

Minerale, bei denen die hohe Lichtbrechung bemerkenswert ist:

Beispiel:
Zirkon, Titanit, Rutil

Autor:innen

Dieser Artikel wurde geschrieben und gegengelesen von:

Paula Dörfler, Theresa Mond

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