8. Effekte durch variable Brechung#
Wie bereits beschrieben hängt der Brechungsindex von verschiedenen Einflussfaktoren ab. Im Kapitel zir Dispersion wurde bereits beschrieben, welche Effekte die Wellenlängenabhängigkeit des Brechungsindex hat. In diesem Kapitel wird beschrieben, welche Effekte durch die Dichteabhängigkeit entstehen können. Hierbei gibt es im Wesentlichen zwei Varianten, die als Luftspiegelung oder Fata Morgana bezeichnet werden.
8.1. Spiegelung nach unten#
Bei der Spiegelung nach unten entsteht ein zweites gespiegeltes Bild unterhalb des ersten Bildes. Der Grund für die Enstehung ist in Abbildung 8.3 dargestellt.
Fig. 8.3 Fata Morgana, scheinbar ist ein See in der Wüste zu sehen, Quelle: Vinzenz, Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=15269637#
Der Brechungsindex heißer Luft ist geringer als jener der kälteren Luft. Lichtstrahlen, die zunächst eine kalte Luftschicht durchqueren und anschließend in flachem Winkel auf wärmere Luftschichten stoßen, werden vom optisch dünneren Medium bis hin zu einer Totalreflexion weggebrochen. Daher scheint es ein zweites gespiegeltes Bild zu geben (siehe Abbildung 8.4).
Fig. 8.4 Luftspiegelung eines Bergrückens, Quelle: Gerd Mueller, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=312887#
8.2. Spiegelung nach oben#
Ist die Schichtung der Luft genau umgekehrt, entsteht ebenfalls eine Luftspiegelung, hier allerdings in der Form, dass das Bild am Horizont zu sehen ist und ein zweites Mal in den Himmel gehoben gesehen wird (siehe Abbildung 8.5).
Fig. 8.5 Totalreflexion am der Grenzfläche der Luftschichten führt zu einer Spiegelung nach oben, wenn sich eine kalte Luftschicht unterhalb einer warmen Luftschicht befindet.#
Hier befindet sich eine kalte Luftschicht unterhalb einer warmen Luftschicht. Die an der Grenze der Luftschichten stattfindende Totalreflexion sorgt dafür, dass das gespiegelte Bild in diesem Falle aufrecht und überhalb des realen Gegenstandes zu sehen ist. Hierdurch kann es auch passieren, dass Objekte zu sehen sind, die eigentlich weit hinter einer Erhebung sind. In diesem Fall ist das reale Objekt nicht zu sehen, nur das Bild des Objektes (siehe Abbildung 8.6).
Fig. 8.6 Fata Morgana, scheinbar ist ein See in der Wüste zu sehen, Quelle: Vinzenz, Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=15269637#