Liebe Freunde,
in verschieden Medien hat ja das Licht verschiedene Geschwindigkeiten. Gut und schön… aber warum ist es so? Tritt da das Licht in eine Interaktion mit dem Medium?
Eine weitere Frage betrifft die Farbe von verschiedenen Gegenständen. Da habe ich in Erinnerung, dass sie Elektronen zu tun haben die angeregt werden, und dann wieder Photonen mit charakteristischen Wellenlängen abgeben. Ist das überhaupt so? Ich wäre an guten Seiten interessiert…
Servus,
Euer Physikdilettant
Hallo!
in verschieden Medien hat ja das Licht verschiedene
Geschwindigkeiten. Gut und schön… aber warum ist es so? Tritt
da das Licht in eine Interaktion mit dem Medium?
Ja. Nach Maxwell besteht Licht ja aus elektromagnetischen Wellen, als aus elektrischen und magnetischen Wechselfeldern, die sich im Raum ausbreiten. So wie statische Felder von den Stoffen beeinflusst werden (E-Felder durch Dielektrika, B-Felder durch Dia-, Para- oder Ferromagnetika) gilt das auch für die Wechselfelder einer EM-Welle. Allerdings ist zu beachten, dass die magnetischen und elektrischen Eigenschaften von Stoffen Frequenzabhängig sind. Im Modell stellt man sich vor, dass geladene Teilchen in den Stoffen zu Schwingungen angeregt werden können. (Allerdings sie betont, dass das nur eine sehr klassische Modellvorstellung ist).
Mit der Elektrodynamik Maxwells kann man dann die sogannte Dispersionsrelation aufstellen, d. h. ein Zusammenhang zwischen Frequenz und Wellenlänge. Daraus ergibt sich dann, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit tatsächlich Frequenzabhängig ist. Bei sichtbarem Licht ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit von hochfrequenzem Licht (blau) kleiner als von niederfrequentem Licht (rot). Wenn ich mich recht erinnere, nennt man das „normale Dispersion“.
Eine weitere Frage betrifft die Farbe von verschiedenen
Gegenständen. Da habe ich in Erinnerung, dass sie Elektronen
zu tun haben die angeregt werden, und dann wieder Photonen mit
charakteristischen Wellenlängen abgeben. Ist das überhaupt so?
Ich wäre an guten Seiten interessiert…
Was Du beschreibst, ist Fluoreszenz: Ein Phänomen, das im Alltag eher weniger für die Farben verantwortlich ist, die wir sehen. In der Regel funktioniert es stattdessen so: Die Elektronen in einem Stoff können nur Licht bestimmter Wellenlängen absorbieren, weil sie genau durch diese Wellenlängen auf einen bestimmten energetisch höher gelegenenen Zustand gehoben werden. Der Rest des Lichts (also der Teil, der von den Elektronen nicht absorbiert wird), wird von der Oberfläche reflektiert bzw. gestreut und gelangt ins Auge, wo wir die Mischfarbe der verbleibenden Lichtanteile wahrnehmen. Wenn eine einzige Farbe absorbiert wird, sehen wir die Komplementärfarbe. Wird z. B. von einem Körper gelbes Licht absorbiert, so erscheint er blau.
Was passiert mit den angeregten Elektronen? Die geben ihre Energie wieder ab und fallen auf ihren ursprünglichen Zustand zurück. Die Energie wird in der Regel nicht in Form von Licht der gleichen Wellenlänge abgegeben. Stattdessen sind Übergänge über Zwischenstufen denkbar oder sogenannte strahlungslose Übergänge, bei denen die aufgenommene Energie einfach in Wärme umgewandelt wird.
Michael
Servus
PD
Herbert