Licht
Licht ist der sichtbare Teil der elektromagnetischen Strahlung und Voraussetzung für jede visuelle Wahrnehmung. Erst durch Licht wird unsere Umwelt sichtbar. Dieser Artikel erklärt, was Licht ist, wie es wirkt und wie es physikalisch beschrieben wird.
Licht ist der für das menschliche Auge sichtbare Teil der elektromagnetischen Strahlung. Ohne Licht wäre alles schwarz – erst durch Beleuchtung wird unsere Umwelt für uns sichtbar.
Licht ist der Sinnesreiz, auf den das Auge reagiert. Je intensiver das Licht ist, desto heller wird es wahrgenommen. Unterschiedliche Farben entstehen durch die spektrale Zusammensetzung des Lichts.
Licht im Alltag
Ursprünglich stand dem Menschen fast ausschließlich das Licht der Sonne sowie das indirekte Licht des Mondes zur Verfügung. Hinzu kamen natürliche Lichtquellen wie das Glühen von Lava oder das Leuchten von Glühwürmchen.
Mit der Nutzung des Feuers hielt künstliches Licht Einzug in die Nacht und in Höhlen. Heute ist Licht nahezu überall künstlich verfügbar – in unterschiedlichsten Formen, Farben und Intensitäten.
Auch sprachlich ist Licht meist positiv besetzt. Helles und klar Sichtbares wird dem Dunklen und Verborgenen vorgezogen. Man spricht vom „dunklen Mittelalter“ und vom „Licht der Aufklärung“. Menschen können „einen Raum erhellen“, während jemand als „nicht die hellste Kerze“ bezeichnet wird, wenn ihm Einsicht fehlt.
Doch Licht hat auch Schattenseiten: Zu viel Licht kann blenden oder als Lichtverschmutzung den natürlichen Tag-Nacht-Rhythmus von Menschen und Tieren stören.
Licht in der Physik
Die physikalischen Eigenschaften des Lichts werden durch verschiedene Modelle beschrieben. Jedes Modell ist für einen bestimmten Anwendungsbereich geeignet und ergänzt die anderen.
Strahlenoptik
In der Strahlenoptik (auch geometrische Optik genannt) wird Licht als geradlinig verlaufender Strahl betrachtet. Dieses Modell eignet sich besonders zur Beschreibung von Abbildungen, Spiegelungen und Linsen.
Die Grundannahmen der Strahlenoptik sind:
- Licht breitet sich geradlinig aus.
- Lichtstrahlen ändern ihre Richtung nur beim Auftreffen auf einen Körper.
- Licht kann reflektiert, gebrochen, gestreut oder absorbiert werden.
- Lichtstrahlen durchdringen einander, ohne sich zu beeinflussen.
- Der Lichtweg ist umkehrbar – alle Gesetze gelten auch in entgegengesetzter Richtung.
Wellenoptik
Die Wellenoptik beschreibt Licht als Welle. Mit diesem Modell lassen sich Phänomene wie Beugung, Interferenz und Farbzerlegung erklären.
Das Licht breitet sich dabei als Kugelwelle aus. Die Flächen gleicher Phase werden als Wellenfronten bezeichnet. Der Abstand zwischen zwei Wellenfronten entspricht der Wellenlänge, die wiederum die wahrgenommene Farbe bestimmt.
Die Wellenoptik widerspricht der Strahlenoptik nicht, sondern erweitert sie.
Photonen
In der Quantenphysik wird Licht als Strom von Teilchen, den Photonen, beschrieben. Ein Photon ist ein Elementarteilchen, das sich stets mit Lichtgeschwindigkeit bewegt.
Photonen werden entweder vollständig absorbiert oder emittiert – oder gar nicht. Sie sind damit „zählbar“ wie Teilchen. Gleichzeitig bleiben die Welleneigenschaften des Lichts weiterhin gültig.
Dieses Zusammenspiel von Wellen- und Teilcheneigenschaften macht Licht zu einem der faszinierendsten physikalischen Phänomene.