Licht - Physik.

« Bei Sammellinsen laufen die einfallenden Strahlen des Gegenstandes zusammen – sie konvergieren.

Dieses Beispiel zeigt auf derlinken Seite eine Bikonvexlinse.

Je nach Abstand des Gegenstandes von der Linse (Gegenstandsweite) entsteht bei diesem Linsentypein reelles, umgekehrt stehendes Bild, das verkleinert oder auch vergrößert sein kann.

In einem Fall kann auch ein virtuelles Bildentstehen.

Die Tabelle darunter liefert verschiedene Beispiele.

Im Gegensatz dazu erzeugt eine Zerstreuungslinse (rechts im Bild),unabhängig von der Gegenstandsweite, immer ein virtuelles, aufrecht stehendes und verkleinertes Bild.© Microsoft Corporation.

Alle Rechte vorbehalten. Sonnenlicht wird z.

B.

von grünen Pflanzen für die Photosynthese benutzt.

Licht übt auch eine wichtige Wirkung auf viele Chemikalien aus.

Einige Chemikalien, die Silberenthalten, färben sich in der Gegenwart von anderen Chemikalien dunkel, wenn sie Licht ausgesetzt werden.

Diesen Vorgang nutzt man beispielsweise in der Photographie. 2 WESEN DES LICHTES Lichtabsorption und -emission (stark vereinfacht)Photonen geeigneter Energie sind in der Lage chemische Stoffe bzw.

Atome in einen so genannten „angeregten Zustand” zuüberführen.

Bei diesem Vorgang wird ein Teil der Energie des einfallenden Photons absorbiert und im günstigsten Fall Elektronen –wie auf der linken Seite angedeutet – von einem niedrigen Energieniveau (1 oder 2) auf ein höheres Niveau angehoben.

Umgekehrtvermag ein angeregtes Atom unter Emission von Photonen vom angeregten Zustand wieder in seinen Ausgangszustand (1 oder 2)zurückzukehren, wobei Elektronen eines höheren Energieniveaus auf ein niedrigeres Niveau fallen – rechtes Bild.© Microsoft Corporation.

Alle Rechte vorbehalten. Licht wird von einer Quelle in Form von Strahlen abgegeben und breitet sich auf seinem Weg immer weiter aus, wobei die Leuchtstärke pro Flächeneinheit mit dem Quadratder Entfernung abnimmt.

Wenn Licht auf einen Körper trifft, wird es entweder absorbiert oder reflektiert.

Nach der Reflexion an einer rauen Oberfläche wird das Licht in alleRichtungen gestreut.

Einige Frequenzen werden stärker reflektiert als andere, was den Körpern ihre charakteristische Farbe verleiht.

Weiße Oberflächen reflektieren alleWellenlängen des Lichtes gleichermaßen, und schwarze Oberflächen absorbieren das Licht fast vollständig.

Abbildende Reflexion erfordert hingegen eine sehr glatteOberfläche wie z.

B.

einen Spiegel. Das Wesen des Lichtes zu bestimmen war immer ein grundlegendes Problem der Physik gewesen.

Isaac Newton beschrieb Licht als ein Aussenden von Teilchen.

ImGegensatz dazu entwickelte Christiaan Huygens die Theorie, dass sich Licht in Form einer Welle ausbreitet.

Heute ist bekannt, dass Licht – wie jede andereelektromagnetische Strahlung auch – einen Doppelcharakter besitzt (Dualismus des Lichtes; Wellen- und Korpuskelmodell).

Siehe auch Quantentheorie Bei einigen Experimenten verhält sich Licht wie eine Reihe von Teilchen und bei anderen Experimenten wie eine Welle.

In den Situationen, in denen es sich in Wellenformbewegt, schwingt es im rechten Winkel zur Ausbreitungsrichtung.

Daher kann Licht in zwei zueinander senkrechten Ebenen polarisiert werden ( siehe Optik). 3 GESCHWINDIGKEIT Die Lichtgeschwindigkeit wurde erstmals in einem Laborversuch von dem französischen Physiker Armand Hippolyte Fizeau gemessen (um 1850).

Auch frühereastronomische Beobachtungen hatten ungefähr die richtige Geschwindigkeit ermitteln lassen (z.

B.

Ole Römer, 1676).

Heute ist die Lichtgeschwindigkeit sehr genau mit299 792 458 Metern pro Sekunde im Vakuum bekannt.

Man verwendet sie, um große Entfernungen anhand der Zeit zu messen, die ein Lichtimpuls oder Radiowellen für denWeg zu einem Ziel und zurück benötigen.

Dies ist z.

B.

auch das Prinzip, nach dem Radar und Sonar funktionieren.

Genaue Kenntnisse der Lichtgeschwindigkeit und derWellenlänge von Licht erlauben auch genaue Messungen von Längen.

Daher wird der Meter heute auch als die Länge des Weges definiert, den Licht im Vakuum in einer Zeitvon 1/299 792 458 Sekunde zurücklegt. 3.1 Verringerung der Lichtgeschwindigkeit Die Geschwindigkeit des Lichtes ändert sich beim Durchgang durch optisch dichtere Medien (z.

B.

Wasser oder Glas).

Durchschnittlich beträgt sie in Luft 3 Prozent wenigerals im Vakuum, im Wasser ist sie um 25 Prozent geringer und in Glas um 33 Prozent. Wissenschaftlern gelang es 1998 erstmals mit Hilfe eines so genannten Bose-Einstein-Kondensats die Geschwindigkeit des Lichtes auf 60 Kilometer pro Stunde zu drosseln.Anfang 2000 war es britischen Forschern sogar möglich, die Geschwindigkeit noch weiter auf 1,6 Kilometer pro Stunde zu reduzieren. Unabhängig voneinander gelang es zwei amerikanischen Forscherteams im Januar 2001, das Licht eines Lasers in einem Medium zu stoppen und anschließend wiederfreizusetzen.

Die Charakteristik des Lichtstrahls, also die darin enthaltene Information, blieb dabei erhalten.

Beide Teams sendeten einen Laserstrahl genau definierterFrequenz in einen Versuchsbehälter mit Alkalimetallgas.

Normalerweise wird Laserlicht von den Alkaliatomen absorbiert, d.

h.

die Energie der Laserpulse geht auf die Atomeüber.

Um das zu verhindern, schickten die Forscher einen zweiten Kontrollstrahl in einem etwas versetzten Winkel durch das Medium.

Die Frequenz dieses Kontrollstrahlswar nur geringfügig höher als die des ersten Strahls.

Durch diesen Vorgang – elektromagnetisch induzierte Transparenz – gelang es den Forschern, das Gas für den erstenStrahl transparent zu machen. Beim eigentlichen Versuch schalteten die Forscher den Kontrollstrahl ab, wodurch der erste Laserstrahl schlagartig zum Stillstand kam.

Nach einer Millisekunde schaltetendie Physiker den Kontrollstrahl wieder an.

Der erste Strahl wurde reaktiviert und verließ den Gascontainer mit der Charakteristik, die er auch vor der Abschaltung besaß, soals hätte er nie stillgestanden.

Die Physiker erklärten dies folgendermaßen: Es fand nach der Abschaltung keine wirkliche Absorption statt, vielmehr blieben Energie und imStrahl enthaltene Information in den Atomen gespeichert.

Das Versuchsergebnis wurde bereits 1999 von dem deutschen Physiker Michael Fleischhauer (UniversitätKaiserslautern) theoretisch vorhergesagt. Siehe auch elektrische Beleuchtung; Interferenz; Interferometer; Laser Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation.

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