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Licht

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Einführung

Leben ohne Licht wäre nicht vorstellbar. Es gäbe keine Pflanzen, Tiere und Menschen erst recht nicht. Doch was genau ist eigentlich Licht? Mit dieser Frage haben sich Wissenschaftler über Jahrtausende lang auseinander gesetzt, von den Philosophen in der Antike bis zu Galileo Galilei im 17. Jahrhundert bis zur heutigen Zeit.

Was ist Licht?

Licht sind die elektromagnetischen Wellen, die wir mit dem Auge wahrnehmen können. Da bei jedem von uns die Empfindlichkeit des Auges variiert, können wir die Grenzen des Lichts nur ungefähr angeben. Elektromagnetische Strahlung, deren Wellenlänge zwischen etwa $380$ nm und $780$ nm liegt, nennt man also Licht. Ultraviolettstrahlung, deren Wellenlängebereich unterhalb von $380$ nm liegt, und Infrarotstrahlung, deren Wellenlängenbereich oberhalb von $780$ nm liegt, wird noch ebenso zum Licht dazugezählt. Um dieses Licht jedoch für uns sichtbar zu machen, benötigen wir spezielle Geräte. Da Licht eine Zusammensetzung aus elektromagnetische Wellen ist, beträgt die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht im Vakuum
$c = 299.792.458 ~ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}.$
$c = 299.792.458 ~ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}.$

Schatten

Objekte, die Licht aussenden, bezeichnet man als Lichtquellen. Trifft Licht auf ein Objekt, welches es nicht durchdringen kann, so ensteht hinter diesem Objekt ein Schattenraum, wo kein Licht auf direktem Weg von der Lichtquelle hingelangt. Gibt es zwei Lichtquellen, so entsteht hinter dem Objekt zum einen, ein Kernschatten, wo weder Licht von der einen, noch von der anderen Lichtquelle auftrifft, und zum anderen, ein Halbschatten, wo nur das Licht einer Lichtquelle auftrifft.
Optik: Licht
Abb. 1: Zwei Lichtquellen
Optik: Licht
Abb. 1: Zwei Lichtquellen

Wechselwirkung mit Materie

Trifft das Licht auf bestimmte Materien, so ändert sich das Verhalten des Lichts. Dabei gibt es verschiedene Möglichkeiten.
Bei einer Reflexion trifft der einfallende Strahl auf die Oberfläche und wird im selben Winkel zum Lot zurückgeworfen. Ein Beispiel dafür ist der Spiegel.
Optik: Licht
Abb. 2: Reflexion
Optik: Licht
Abb. 2: Reflexion
Bei einer Streuung wird das einfallende Licht im Gegensatz zur Reflexion nicht in eine bestimmte Richtung gelenkt, sondern verbreitet sich diffus in alle Richtungen. Trifft Licht z.B. auf eine zerknittete Alufolie, so wird das Licht gestreut.
Optik: Licht
Abb. 3: Streuung
Optik: Licht
Abb. 3: Streuung
Trifft Licht auf bestimmte Materialien, so kann es sein, dass die Energie des Lichts einfach „verschluckt“ wird, d.h. das Material selbst wirft kein Licht mehr zurück. Dieser Vorgang wird als Absorption bezeichnet. Schwarze Gegenstände absorbieren Licht, deswegen ist es in einem schwarzen Auto an einem warmen Sommertag besonders heiß, wenn es vorher in der Sonne stand. Da das einfallende Licht in Wärme umgewandelt wird.
Optik: Licht
Abb. 4: Absorbtion
Optik: Licht
Abb. 4: Absorbtion
An der Grenze zwischen zwei Medien verschiedener optischer Dichte (z.B. Luft und Wasser), ändert sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts, sodass das Licht gebrochen wird. Diesen Vorgang bezeichnet man als Brechung.
Optik: Licht
Abb. 5: Brechung
Optik: Licht
Abb. 5: Brechung
Bildnachweise [nach oben]
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