Licht

Die Sonne scheint hell, nachdem es eben noch geregnet hat. Sogar die Wassertropfen leuchten dadurch.

Dinge, die Licht aussenden, heißen Lichtquellen. Eine der hellsten Lichtquellen, die wir kennen, ist die Sonne.

Licht ermöglicht es uns, etwas zu sehen. Dabei fällt das Licht aus einer Lichtquelle zum Beispiel auf einen Gegenstand, der einen Teil des Lichts wieder in seine Umgebung schickt. Dieses zurückgestreute Licht enthält dann wichtige Informationen über die Farbe des Gegenstandes, seine Form und wo genau er sich befindet. Wenn nur wenig Licht zurückgestreut wird, sagen wir: "Der Gegenstand ist dunkel." Wird viel Licht zurückgestreut, sagen wir: "Der Gegenstand ist hell." Damit wir einen Gegenstand sehen, muss Licht von ihm in unsere Augen fallen. Dort reizt es Zellen in der Netzhaut. Diese sind über Nerven mit dem Gehirn verbunden, das so davon erfährt, wo es auf der Netzhaut hell und wo es dunkel ist. Bis in die Neuzeit wussten die Menschen noch nicht genau, das Sehen funktioniert. Sie dachten zum Beispiel: Man sieht dadurch, dass Strahlen aus unseren Augen kommen. Diese Strahlen tasten die Dinge ab und gehen zurück in die Augen.

Eine Vorstellung von Licht: Lichtstrahlen

Viele Dinge, die wir bei Licht beobachten, können wir erklären, wenn wir uns vorstellen, dass Licht aus sehr sehr vielen und sehr sehr schmalen Lichtstrahlen besteht. Diese Strahlen sind normalerweise gerade. Wenn sie jedoch auf einen Spiegel fallen, werden sie in einer bestimmten Richtung zurückgeworfen: Man sagt: "Das Licht wird reflektiert". Auch wenn ein Lichtstrahl von Luft in einen anderen durchsichtigen Gegenstand (etwa aus Glas) fällt, kann er abknicken. Dann sagt man: "Das Licht wird gebrochen" Nur deshalb kann eine Brille oder ein Fernglas überhaupt funktionieren.

Eine andere Vorstellung von Licht: Lichtwellen

Die Vorstellung von Lichtstrahlen kann aber nicht alles erklären, was wir beim Licht beobachten können. So kann sie die verschiedenen Farben nicht erklären. Hierfür braucht man eine andere Vorstellung. Man sagt in der Physik auch: Man braucht ein anderes "Modell". Farben kann man besonders gut mit dem Wellenmodell erklären. Wellen kennen wir im Alltag vor allem bei Wasser. Taucht man den Finger in kurzen Abständen immer wieder ins Wasser, so entstehen kreisförmige Wellen. Die Stellen, wo das Wasser am höchsten ist, nennt man Wellenberge. Den Abstand von zwei benachbarten Wellenberge voneinander nennt man Wellenlänge.

Wellen laufen kreisförmig auseinander weg. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Kreisen nennt man Wellenlänge.

Die Farbe des Lichts hängt von der Wellenlänge ab: Zwar hat Licht immer eine sehr kleine Wellenlänge, bei rotem Licht ist sie aber größer als zum Beispiel bei violetten Licht. Im Regenbogen sind die Farben sozusagen nach der Wellenlänge sortiert.

In einem Regenbogen sind die Farben nach der Wellenlänge sortiert.

Licht verschiedener Wellenlängen kann gemischt werden. Dadurch können auch Farben entstehen, die nicht im Regenbogen enthalten sind (z.B. die Farbe Braun). Auch weißes Licht ist immer aus Licht verschiedener Farben gemischt.

Ist die Wellenlänge noch etwas kleiner als bei violett, so spricht man von ultraviolettem Licht. Man sagt auch kurz: UV-Licht. Menschen können UV-Licht kann man nicht sehen, Bienen zum Teil schon. UV-Licht kann einen Sonnenbrand und andere Hautschäden verursachen, wenn die Haut zuviel damit bestrahlt wird.

Auch Röntgenstrahlung ist so etwas wie Licht. Hier ist die Wellenlänge noch kleiner als beim UV-Licht. Diese Strahlen sind deshalb auch noch gefährlicher als UV-Licht. Röntgenstrahlen durchdringen den Körper, wobei die Knochen einen Schatten werfen.

Ist die Wellenlänge von Licht etwas länger als bei rotem Licht, spricht man von Infrarot-Licht. Auch Infrarot-Licht können wir nicht mehr sehen. Es wird zum Beispiel bei Fernbedienungen verwendet. Manche Handy-Kameras können allerdings Infrarot-Licht noch wahrnehmen. Wenn man dann mit einer Kamera-App auf die Vorderseite einer Fernbedienung schaut und einen Knopf der Fernbedienung drückt, sieht man es im Bild blinken. Kommt viel infrarotes Licht auf der Haut an, empfinden wir das als Wärme. Die Wärme, die wir empfinden, wenn wir die Hand in die Nähe eines Heizkörpers halten, ist vor allem das Infrarot-Licht. Noch größere Wellenlängen haben Mikrowellen. Man nutzt sie im Mikrowellenherd, aber auch Mobiltelefone senden "Licht" in diesem Bereich aus. Die Wellen von Radiosendern sind noch länger.

Feuer gibt nicht nur sichtbares Licht. Es sind auch Strahlen mit einer großen Wellenlänge dabei, die wir auf der Haut als Wärme spüren.

Hier sieht man die Symbole zum Text nebenan. Die Abkürzung "nm" steht für "Nanometer", das ist ein Milliardstel Meter. Das ist eine kaum vorstellbar kleine Länge.

Licht spielt auch in Kunstwerken eine Rolle, wie hier in München

Was ist die Lichtgeschwindigkeit?

Licht kann sich unglaublich schnell ausbreiten. In einer Sekunde legt das Licht 300.000 Kilometer zurück, das sind umgerechnet eine Milliarde Stundenkilometer. Das Licht braucht also von der Erde bis zum Mond nur etwas mehr als eine Sekunde.

Für uns Menschen ist diese Geschwindigkeit im Alltag nicht wahrnehmbar. Wenn wir zum Beispiel eine Lampe anknipsen, meinen wir, das Licht sei sofort da. Bei der Erforschung des Weltalls spielt die Lichtgeschwindigkeit aber eine sehr große Rolle.

Was ist ein Lichtjahr?

Ein Lichtjahr ist die Länge, die ein Lichtstrahl in einem Jahr zurücklegt. Ein Lichtjahr beträgt rund zehn Billionen Kilometer. Das ist eine Eins mit 13 Nullen. Mit „Lichtjahr“ misst man also nicht die Zeit, sondern eine Entfernung. Lichtjahre benutzt man vor allem, um große Entfernungen im Weltall anzugeben.

Wer von Lichtjahren spricht, kann auch andere Längen berechnen: Lichtstunden, Lichtminuten oder Lichtsekunden. Wenn die Sonne plötzlich nicht mehr leuchten würde, bekämen wir das erst acht Minuten später mit. Die Sonne ist also acht Lichtminuten von der Erde entfernt. Bis zum Mond beträgt der Abstand etwas mehr als eine Lichtsekunde.

Von anderen Sternen, die wir nachts am Himmel sehen, ist das Licht viele Jahre unterwegs. Wir sehen deshalb nicht die Sterne, wie sie heute aussehen, sondern wie sie früher ausgesehen haben.