Beim Versuch, die Lichtbrechung zu verstehen, wenn es auf ein langsameres Medium trifft, scheinen viele Menschen durch die Analogie „Marschkapelle“ oder „marschierende Soldaten“ erleuchtet zu sein, die „erklärt“, dass, wenn ein Zug in einer geraden Linie auf einem marschiert Betonstraße schräg auf den Straßenrand trifft und in einen Sumpf führt, beginnt der Soldat, der als erster den Sumpf erreicht, langsamer zu laufen, während die Soldaten, die sich noch auf der Straße befinden, mit der vorherigen Geschwindigkeit weitergehen. Dies erklärt angeblich intuitiv, warum die Blaskapelle die Richtung ändert.
Ich verstehe überhaupt nicht, wie das funktioniert, die Soldaten, die auf das langsamere Medium treffen, werden anfangen, langsamer zu gehen, aber warum um alles in der Welt sollten sie auch die Richtung ändern? Aus meiner Sicht wird die Frontlinie der Soldaten einen anderen Winkel zu der Richtung bilden, in die der Zug marschiert, nachdem er die Schnittstelle getroffen hat, aber der Zug sollte immer noch in genau die gleiche Richtung gehen, selbst wenn die Soldaten einander begegnen weil der Typ vorn langsamer wird. Übersehe ich etwas in der Analogie oder ist die Analogie wirklich schlecht (was ich langsam stark vermute)?
Stellen Sie sich nicht die Richtung der Spalte vor, sondern die Richtung der vorderen Reihe. Angenommen, die vordere Reihe von Soldaten würde einen horizontalen Balken tragen, der linke, der auf den Sumpf trifft, würde langsamer, während sich der rechte immer noch schnell bewegt, sodass der Balken (= Wellenfront) die Richtung ändern würde
Es ist eine etwas schlechte Analogie. Ein viel besseres ist:
Stellen Sie sich vor, Sie wären an einem Strand und müssten jemanden im Wasser erreichen. Sie könnten zum nächsten Punkt des Wassers laufen und diagonal schwimmen, aber vorausgesetzt, Sie schwimmen langsamer als Sie laufen, würde dies die meiste Zeit in Anspruch nehmen. Oder Sie könnten den ganzen Weg entlang des Strandes bis zum nächstgelegenen Punkt zur Person laufen und die kürzeste Strecke schwimmen, aber dies ist immer noch ein längerer Weg als nötig.
Aber es gibt einen Punkt am Strand, an dem Sie die Gesamtzeit minimieren würden, wenn Sie zu diesem Punkt laufen und dann schwimmen würden. Der Punkt würde nur vom Verhältnis Ihrer Geschwindigkeit beim Laufen und Schwimmen abhängen. Genau das macht Licht. Es heißt Fermatsches Prinzip und ist eines der grundlegendsten Dinge in der Physik.
Floris