Brechungsindex | Definition und Berechnung | Jetzt informieren

Brechungsindex - Alles Wissenswerte

Was ist ein Brechungsindex?

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Gerät zur Messung der Brechzahl
Phänomen der Brechung erklärt
Das Refraktometerprinzip auf Grundlage des Snelliusschen Gesetzes
Messung des Brechungsindex
Einfluss der Temperatur auf die Bestimmung des Brechungsindex
Einflüsse auf die Messung des Brechungsindex
Messung des Brechungsindex
Leitfaden zur Messung des Brechungsindex
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Glossar

  • Wellenlänge: Länge einer einzigen Welle, gemessen von einem Wellenpeak zum nächsten.
  • Vakuum: Ein abgeschlossener Raum, aus dem Materie und Luft teilweise entfernt wurden.
  • Frequenz: Anzahl der pro Sekunde erzeugten Wellen. Die Frequenzeinheit ist Hertz (Hz).
  • Brechungsindex: Index, der beschreibt, wie schnell sich ein Lichtstrahl in einem bestimmten Medium im Verhältnis zu einem anderen Medium ausbreitet. Das Verhältnis wird durch die Formel n = c/v, beschrieben, wobei c die Geschwindigkeit von Licht in einem Vakuum und v die Phasengeschwindigkeit von Licht in dem Probenmedium darstellt.
  • Einfallswinkel: Winkel zwischen der Normale und dem einfallenden Strahl.
  • Reflexionswinkel: Winkel zwischen dem reflektierten Strahl/der reflektierten Welle und einer imaginären Linie, die im 90-Grad-Winkel zur Reflexionsoberfläche gezeichnet wird.
  • Einfallendes Licht: Lichtstrahl, der sich in Richtung einer Oberfläche oder Grenze ausbreitet.
  • Reflektiertes Licht: Lichtstrahl, der eine Oberfläche oder Grenze verlässt.
  • Brechung: Prozess, in dem eine Welle ihre Geschwindigkeit und gelegentlich auch Richtung beim Eintreten in ein dichteres oder weniger dichtes Medium ändert, z. B. ein Lichtstrahl, der seine Richtung bei Brechung durch eine Linse ändert.

Typische Substanzen und Referenzproben/-materialien und ihre ungefähren Brechungsindizes

Substanz

Brechungsindex

Vakuum

1,0000

Luft

1,0002

Flüssigkeiten bei 20 °C, Wellenlänge von 589,3 nm

1-Propanol

1,3848

2,4-Dichlortoluol

1,5463

Aceton

1,3588

Aloe-Extrakt

1,334

Bier

1,346

Bromnaphthalin

1,6578

Butter

1,450

Kokosöl

1,440

Kaffee

1,345

Kuhmilch

1,359

Dodecan

1,4218

Ethanol

1,3338

Glycerin

1,477

Honig

1,520

Ketchup

1,385

Naturkautschuk

1,540

Erdnussöl

1,469

Naturjoghurt

1,345

Propylenglykol

1,432

Natriumchlorid

1,334

Natriumhydroxid

1,333

Sojamilch

1,350

Schwefelsäure

1,335

Sonnenblumenöl

1,474

Natives Olivenöl

1,469

Wasser (entionisiert)

1,333

Feststoffe bei Raumtemperatur

Diamant

2,417

Glas

1,517

 

Applikationen

Anwendungen zum Brechungsindex – Kostenlose PDFs

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FAQ

Was beschreibt der Brechungsindex?

Ein hoher Brechungsindex bedeutet, dass sich ein Lichtstrahl in einem Medium langsam ausbreitet (siebe folgende Abbildung). In der Praxis bedeutet das: Je konzentrierter ein Zweikomponentengemisch, desto höher der Brechungsindex.
 

Wie vermeidet man Störungen durch Festkörperpartikel bei der Messung des Brechungsindex?

Bei pastösen Proben wie z. B. Tomatenmark können sich Luftblasen zwischen Prisma und Probe bilden. Vergewissern Sie sich, dass das Prisma vollständig von der Probe bedeckt wird:

  • Rühren Sie vor der Probennahme daher gut um. Stellen Sie sicher, dass beim Rühren keine neuen Luftblasen in die Probe gelangen.
  • Wenn die Probe nicht vollständig homogenisiert werden kann, sollte die Messung mehrmals wiederholt und der Mittelwert der einzelnen Messungen berechnet werden.
  • Geben Sie die Probe auf das Prisma und warten Sie einige Sekunden, bis sich dispergierte Feststoffe auf dem Prisma absetzen. Wenden Sie für alle Messungen die gleiche Wartezeit an.
     

Inwiefern nehmen Verunreinigungen Einfluss auf den Brechungsindex?

Zur Beeinträchtigung der Messung durch Verunreinigungen existieren in der Refraktometrie zwei Szenarien:

  1. Bei flüssigen Verunreinigungen, die einen höheren Brechungsindex als Ihre Probenflüssigkeit aufweisen, gilt: Die Geschwindigkeit von Licht in dem Medium nimmt ab, wodurch der Brechungsindex steigt.
  2. Bei flüssigen Verunreinigungen, die einen niedrigeren Brechungsindex als Ihre Probenflüssigkeit aufweisen, gilt: Die Geschwindigkeit von Licht in dem Medium nimmt zu, wodurch der Brechungsindex sinkt.
     

Möchten Sie mehr über den Umgang mit Proben mit Verunreinigungen erfahren? Diesen Leitfaden herunterladen

 

Inwiefern nehmen Feststoffpartikel Einfluss auf den Brechungsindex?

Wenn Ihre flüssige Probe feste Schwebeteilchen enthält, ist es ratsam, die Probe in den Refraktometer-Probenraum zu schütten und vor Beginn der Messung eine bestimmte Zeit abzuwarten (z. B. 10 Sekunden).
 

Ist es möglich, den Brechungsindex von festen Proben zu messen?

Ja, schwarze, dunkle und farbige Proben können mit einem digitalen Refraktometer von METTLER TOLEDO innerhalb von Sekunden gemessen werden. Zur Messung des Brechungsindex von Folien, Granulaten oder Gummis empfehlen wir die Verwendung eines Folienstempels.
 

Wieso kann eine Brechungsindexmessung zur Identifizierung einer Probe verwendet werden?

Mit dem Brechungsindex kann eine reine Probe mühelos identifiziert werden, da jeder Stoff einen einzigartigen Brechungsindex aufweist. Nach einer Messung kann der Index der Brechung der jeweiligen Probe nachgeschlagen werden, um nachzusehen, um was für eine Probe es sich handelt. Ausserdem kann der Brechungsindex mithilfe eines automatischen Refraktometers automatisch in andere Einheiten umgerechnet werden (u. a. Brix, % Gewicht/Gewicht, % Volumen/Volumen).