Licht

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

Licht ist eine besondere Strahlung. Licht nehmen wir mit unseren Augen wahr. Wir sehen aber nicht nur das Licht, das direkt von einer Lichtquelle kommt. Dies kann die Sonne sein, eine Lampe oder eine Kerze. Fällt das Licht aus einer Lichtquelle zum Beispiel auf ein Buch, dann wirft dieser Gegenstand einen Teil des Lichts wieder in seine Umgebung zurück. Dieses zurück gestreute 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. Dadurch erfährt das Gehirn, wo es auf der Netzhaut hell und wo es dunkel ist.

Bis in die Neuzeit wussten die Menschen noch nicht genau, wie 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.

Kann man sich Licht als Lichtstrahlen vorstellen?

Gekrümmte Spiegel verzerren die Lichtstrahlen.

Das kann man tatsächlich. Man stellt sich dabei sehr viele und sehr schmale, gerade Lichtstrahlen vor. Die Sonne wirft sie auf einen Gegenstand, dieser wirft sie zurück und unsere Augen können sie sehen.

Ein gekrümmter Spiegel verzerrt die Lichtstrahlen, so dass lustige Bilder entstehen. Auch wenn ein Lichtstrahl von Luft zum Beispiel auf einen Gegenstand aus Glas fällt, kann er abknicken. Dann sagt man: „Das Licht wird gebrochen“ Das machen Brillen, Mikroskope und Teleskope. Wir sehen dadurch einen Gegenstand schärfer, größer oder näher.

Die Vorstellung von Lichtstrahlen kann aber nicht alles erklären, was wir beim Licht beobachten können. Man kann sich so zum Beispiel die verschiedenen Farben nicht erklären.

Kann man sich Licht als Lichtwellen vorstellen?

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

Auch das geht und ist nützlich. Die Vorstellung von Licht als Wellen ist eine andere als die Vorstellung von Licht als Strahlen. 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 Wellenbergen voneinander 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 violettem Licht. Im Regenbogen sind die Farben sozusagen nach der Wellenlänge sortiert. Licht verschiedener Wellenlängen kann gemischt werden. Dadurch können auch Farben entstehen, die nicht im Regenbogen enthalten sind, zum Beispiel 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 nicht sehen. Bienen können das zum Teil schon. UV-Licht kann einen Sonnenbrand und andere Schäden an der Haut verursachen, wenn die Haut zu viel 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.

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

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 Mikrowellenofen, aber auch Mobiltelefone senden „Licht“ in diesem Bereich aus. Die Wellen von Radiosendern sind noch länger.

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.

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  In einem Regenbogen sind die Farben nach der Wellenlänge sortiert.

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

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