Das Hebungsgesetz von Snellius
Das Brechungsgesetz, auch als Snelliussches Gesetz bekannt, beschreibt die Richtungsänderung von Licht beim Übergang zwischen Medien mit unterschiedlicher optischer Dichte. Snellius leitete es 1621 nicht aus einem theoretischen Lichtmodell ab – wie später Descartes (1627) –, sondern entwickelte es durch experimentelle Untersuchungen zur optischen Hebung. Dabei analysierte er das Verhältnis zwischen optischer und haptischer Position unter Wasser getauchter Objekte in Abhängigkeit vom Blickwinkel. So entdeckte er eine Beziehung, die dem Sinusgesetz der Brechung entspricht, jedoch direkt aus dem beobachteten Phänomen abgeleitet ist: das „Hebungsgesetz“.
Zur Geschichte des Hebungsgesetzes
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Quick,T. & Grebe-Ellis, J. (2025): Snellius‘ Brechungsgesetz und das Phänomen der optischen Hebung, PhyDid B – Didaktik der Physik. Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung, 2025 in Göttingen. (in Vorbereitung)
Abstract: Das Brechungsgesetz, auch als Snelliussches Gesetz bekannt, beschreibt die Änderung der Ausbreitungsrichtung von Licht beim Übergang zwischen Medien unterschiedlicher optischer Dichte. Snellius leitete dieses Gesetz im Jahr 1621 nicht aus einem Lichtmodell ab – wie später Descartes (1627) –, sondern formulierte es auf der Grundlage explorativer Untersuchungen der optischen Hebung. Indem er das Verhältnis optischer und haptischer Positionen unter Wasser getauchter Objekte für gegebene Blickwinkel untersuchte, identifizierte er eine Beziehung, die dem Sinusgesetz der Brechung entspricht, aber näher am Phänomen formuliert ist: das „Hebungsgesetz“. In unserem Beitrag zeigen wir, wie sich experimentelle, fachliche und erkenntnismethodische Untersuchungen zur optischen Hebung im historischen Kontext von Snellius‘ Entdeckung auf Mittelstufen- und Oberstufenniveau integrieren lassen. Wir analysieren Snellius´ Hebungsgesetz, zeigen dessen Äquivalenz zum Sinusgesetz der Brechung, präsentieren das „experimentum elegans“ in einer modernen Form und diskutieren seine „Kathetus-Regel“ für die vertikale Hebung. Dies mündet in eine verallgemeinerte Theorie der Bildentstehung, die sagittale und meridionale Abbildungen unterscheidet. Abschließend erörtern wir die „Refractaria“ (Hebungskonchoide), die Kurve, welche die optische Hebung einer unter Wasser liegenden horizontalen Gerade beschreibt.