Hallo Conny,
Ein vierseitiger Aufsatz über das Licht in einer Geisteswissenschaft… Dann sollst du sicherlich beim Physikalischen Wissen nicht in’s Detail gehen, oder?
Es gibt viel interessantes zum Thema Licht zu erzählen, ohne dabei stark in’s Detail gehen zu müssen.
Zum einen hast du sicherlich schon von der Relativitätstheorie gehört. Diese geht von der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit aus. Aus dieser Konstanz der Lichtgeschwindigkeit folgt dann, dass die Zeit nicht mehr konstant ist.
Wo du dich da genauer und ohne viele Formeln informieren kannst weiß ich gerade leider auch nicht. Vielleicht kann ich dir dazu mehr erklären, wenn du möchtest. Je nachdem, wie viel Zeit du noch bis zur Abgabe hast. Eventuell können wir ja auch mal telefonieren… Aber natürlich nur, wenn du daran interesse hättest.
So, was ich aber noch zum Licht sagen kann, was vielleicht noch nicht jeder weiß, ist folgendes:
Vielleicht noch einmal kurz ausgeholt: Licht besteht aus einer elektromagnetischen Welle, d.h., dass sich abwechselnd ein elektrisches und ein magnetisches Feld gegenseitig erzeugen und vernichten.
Nun hat Licht zwar eine konstante Geschwindigkeit, kann aber viele verschiedene Frequenzen und damit Wellenlängen annehmen. Ein kleiner Frequenzbereich dieses großen Frequenzspektrums ist das sichtbate Licht. Nun hat es die Natur so eingerichtet, dass Wasser in einem kleinem Frequenzbereich gerade für elektromagnetische Wellen durchlässig ist.
Das ist eine sehr spannende Info! Denn: Vermutlich (ohne Quellen, sondern von mir vermutet) können unsere Augen aus genau diesem Grund das sichtbare Licht sehen. Denn das Leben entstand unter Wasser. Da unter Wasser nur der Teil des Frequenzspektrums bemerkbar war, der im Sichtbaren bereich liegt, und man (als Zelle oder Fisch) durch dieses „Licht“ vielleicht auch auf Nahrung aufmerksam wurde haben sich die ersten Augen, bzw. Lichtempfindlichen Zellen gebildet, die dann später als die Lebewesen an Land gingen nicht mehr (im Frequenzbereich) weiterentwickelt wurden, weil sie ja so ausreichend waren.
Für die Tatsache, dass das Licht im sichtbaren Bereich wesentlich mehr Licht durchlässt kann ich dir eine Quelle nennen: Torsten Fließbach, Elektrodynamik, Lehrbuch zur Theoretischen Physik II (4. Auflage) S. 317. Dort ist eine Abbildung zum Absorptionskoeffizienten, und dadrunter in der Beschreibung steht:" (…) Im Bereich des sichtbaren Lichts (…) sinkt der Absorptionskoeffizient um viele Größenordnungen ab."
Zum Absorptionskoeffizient: Je größer er ist, desto mehr vom Licht wird absorbiert, desto weniger kommt also durch.
Falls du auch etwas zum rot des Sonnenuntergangs wissen möchtest, gibt es bestimmt viele Internetseiten mit Erklärungen dafür.
Ausserdem findest du bestimmt auch Seiten über die Entstehung von Regenbogen.
Desweiteren gibt es den Welle-Teilchen Dualismus, d.h., dass Licht zwar zum einen aus den bereits erwähnten elektromagnetischen Wellen besteht, in manchen Experimenten aber auch als Teilchen nachgewiesen werden kann. Dazu gibt es ein sehr spannendes Video bei Youtube:
http://www.youtube.com/watch?v=to2QMNtolQs&feature=r…
Falls der Link nicht als ganzes angezeigt wird, kopiere ihn bitte ganz.
Ansonsten: Das Video hat den Titel „Quantenphysik | Teil 1/3“
Schau dir natürlich auch noch die Teile 2 und 3 an.
In dem Video geht es aber noch über den Welle-Teilchen Dualismus hinaus, und zwar um Verschränkte Photonen. Dazu kann ich aber leider nicht viel sagen.
Licht ist das spannendste Physikalische Objekt überhaupt!
Denn Licht ist auch sehr wichtig zur Beobachtung des Weltalls, da es eine theoretisch unendliche Reichweite hat. Andere Teilchen, die eine Masse haben kommen nicht so weit wie das Licht. Daher können wir mit Hilfe des Lichtes sehr weit in die Vergangenheit gucken. Wenn wir z.B. durch das Fernrohr auf Alpha Centauri gucken, das nächste Nachbarsternsystem der Sonne, dann sehen wir 4,34 Jahre in die Vergangenheit. Was jetzt zur Zeit bei Alpha Zentauri passiert können wir erst in 4,34 Jahren sehen.
So ähnlich (nur nicht ganz so stark ausgeprägt) ist es auch mit der Sonne. Das Licht von der Sonne kommt erst nach 8 Minuten bei uns an. Wenn wir also am Abendhimmel die letzten Sonnenstrahlen beobachten, ist in wirklichkeit die Sonne bereits seit ca. 8 Minuten hinter dem Horizont verschwunden.
Der Mond ist ca. eine Lichtsekunde von uns entfernt.
Ein dort aufgestellter Spiegel kann benuzt werden, um die Entfernun zwischen Erde und Mond zu messen, indem man die Laufzeit eines Lichtimpulses misst, der auf den Spiegel geschossen und reflektiert wird. Dabei hat man bemerkt, dass der Mond sich langsam von der Erde entfernt. Ich glaube 4 Meter oder Centimeter pro Jahr. Musst du aber lieber noch mal nach lesen, wenn du das mit einbauen möchtest…
Nun gut, jetzt haben wir etwas zum Elektromagnetismus, etwas zur Relativitätstheorie (wenn auch nicht viel) und etwas zur Quantenmechanik.
Bleibt nur noch etwas zur Wärme:
Licht hat auch etwas mit der Temperatur zu tun. Dieses spezielle Licht nennt man dann thermische Strahlung, bzw. Wärmestrahlung (Quelle: Demtröder Experimentalphysik 1. Mechanik und Wärme, 3. Auflage, S.295). Man erkennt es an einer bestimmten Form des Frequenzspektrums, bzw. Wellenlängenspektrums. Am Maximum dieses Wellenlängenspektrums kann man sogar die Temperatur des Körpers ablesen, der das entsprechende Spektrum emmitiert (abstrahlt).
Dazu folgendes:
Ein schwarzer Körper (oft auch Schwarzkörper) ist ein Gedankengebilde, welches folgende Ideale eigenschaft haben soll: Das sogenannte „integrale Absorptionsvermögen“ soll gleich 1 sein. D.h., dass der schwarze Körper alle Strahlung jedes Frequenzbereiches vollständig absorbieren soll. Dazu kann ich leider nicht so schnell in’s Detail gehen.
Worauf ich aber hinaus möchte ist, dass die Sonne (obwohl sie nicht so aussieht) ein relativ guter schwarzer Körper ist, also diese gedachte Bedingung recht gut erfüllt. Aus dem Wellenlängenspektrum der Wärmestrahlung der Sonne kann man ablesen, dass die Sonne eine Oberflächen-Temperatur von 5800 K hat.
Das Maximum des Wellenlängenspektrums liegt ca. bei 500 nm, was grünem Licht entspricht. Nun kann ich dir leider nicht erzählen, dass Pflanzen gerade genau grünes Licht für die Photosynthese benötigen, da das nicht stimmt. Aber immerhin liegt Grün ziemlich in der Mitte des sichtbaren Lichtes, welches ja nun gerade von Wasser durchgelassen wird, daher hat das Maximum des Wellenlängenspektrums doch wieder etwas mit den Pflanzen und der Photosynthese zu tun. Hier ein Link, der dafür interessant ist und das genauer erklärt:
/t/warum-sind-die-pflanzen-gruen/777447
Somit hat auch die Wärmestrahlung der Sonne etwas mit der Entstehungszeit des Lebens auf der Erde zu tun.
Achja, das gesamte Weltall kann auch als schwarzer Körper angesehen werden. So hat man aus der Strahlung des Weltalls eine Temperatur von ungefähr 3 Grad Kelvin abgelesen. Genaueres dazu findest du hier:
http://www.geo.de/GEO/natur/kosmos/988.html.
Dort siehst du auch das sogenannte „Babyfoto“ des Universums. Das Foto musst du wie eine Himmelskarte lesen, die die Temperatur in den verschiedenen Himmelsrichtungen angibt. Dabei stellen die unterschiedlichen Farben unterschiedliche Temperaturen dar, die Abweichung von den durchschnittlich gemessenen 2,73 Kelvin ist aber sehr gering.
Ausser der Wärmestrahlung gibt es noch Laserlicht, welches nur aus einer scharfen Spektralline, also einer einzigen Wellenlänge besteht. Wenn man dieses Licht sehr stark bündelt, ist man in der Lage, sehr viel Energie auf einen einzigen Punkt zu bündeln. Dies ist aber nur mit Laserlicht möglich. Versucht man dagegen Licht der Wärmestrahlung zu bündeln, kann man nie eine höhere Temperatur erschaffen, als die zum Spektrum gehörige Temperatur. (5800 K von der Sonne z.B.) (Quelle: soweit ich mich erinnern kann mein Professor in der Vorlesung) Vielleicht findest du dazu auch etwas im Netz.
Wozu ich noch etwas sagen wollte: (das hat auch mit der Quantenmechanik zu tun)
Licht entsteht dadurch, dass die Elektronen im Atom von angeregten Zuständen in tiefere (Grund-)zustände fallen. Im angeregten Zustand haben sie bezüglich des Atoms eine höhere potentielle Energie, die beim Übergang in den niedrigeren (Grund-)zustand in Form eines Photons abgegeben wird. Photonen sind ja die Licht-Teilchen, die du im YouTube Video siehst, oder gesehen hast.
Wie du siehst, ist Licht eine äußerst wichtige und Spannende Sache.
Vielen Dank, dass du mir die Frage gestellt hast, denn dadurch habe ich mich selber erneut mit dem spannenden Thema beschäftigt.
Vielleicht habe ich dir noch ein paar Punkte genannt, die du mit einbauen kannst.
Ich hoffe es stört dich nicht, dass ich dich duze.
Den bisherigen Entwurf und das fertige Ergebnis würde ich natürlich gerne sehen, meine eMail Adresse lautet:
[email protected]
Über eine Rückmeldung würde ich mich sehr freuen. Auch weitere Fragen sind immer gerne willkommen.
Alle Gute,
Bernhard