Was ist Licht?

Das Licht

Was ist Licht? Diese einfache Frage beschäftigt die Menschen seit Jahrhunderten. Man kann es mit den Händen nicht fassen, es scheint immateriell. Philosophen und Naturwissenschaftler von der Antike bis ins 20. Jahrhundert versuchten Modelle zu finden, mit denen sie die Erscheinungen des Lichts zu erklären hofften.

Spektralfarben

Sicher haben auch Sie schon einen prächtigen Regenbogen oder farbige Wolken gesehen. Solche Naturphänomene haben die Menschen schon seit langer Zeit fasziniert und sie veranlaßt, über die Natur des Lichts nachzudenken. Schon früh erkannte man, daß auch aus einem mit Sonnenlicht beschienenen Glasprisma ein regenbogenähnlich gefärbtes Lichtband austritt ("Spektrum" = Erscheinung). Die Farben kommen dabei immer in der gleichen Reihenfolge vor, von Rot über Gelb und Grün bis hin zum Violett.

Der berühmte englische Physiker Isaac Newton (1643-1727) führte eine Reihe von Versuchen mit Glasprismen durch. Dabei kam er zum folgenden Ergebnis: Weißes Licht ist eine Mischung aus vielen farbigen Lichtsorten. Diese Spektralfarben sind unzerlegbar. Weil die Spektralfarben ver-schieden stark gebrochen werden, kann man Sonnenlicht mit einem Glasprisma auffächern. Es entsteht so ein Spektrum mit den Hauptfarben Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau und Violett. Rot wird am schwächsten gebrochen, Violett am stärksten. Der Regenbogen und die farbigen Wolken kommen auf die gleiche Art und Weise zustande: In Wassertropfen oder Eiskristallen werden die Spektralfarben unterschiedlich stark gebrochen.

Seit 150 Jahren wissen wir, daß auch noch andere Arten von Licht von der Sonne ausgestrahlt werden. Heutzutage ist viel von den ultravioletten (UV) Strahlen die Rede. Sie sind dafür verant-wortlich, daß unsere Haut braun wird, aber im Übermaß unter Sonnenbrand leidet. Auch diese UV Strahlen sind ein Teil des Sonnenlichts. Wir können sie jedoch nicht sehen, ebensowenig wie das Infrarotlicht.

Licht: Welle oder Teilchen?

Ist Licht als Welle zu beschreiben, oder soll man es sich eher als Teilchenhagel vorstellen? Diese Frage wurde jahrhundertelang kontrovers diskutiert. Lange Zeit stellte man sich vor, Licht bestehe aus kleinen, unwägbaren Teilchen, die mit großer Geschwindigkeit geradeaus fliegen. Viele Beo-bachtungen konnten mit dieser Vorstellung erklärt werden. Mit der Zeit jedoch häuften sich die Experimente, die damit nicht verstanden werden konnten. Deshalb setzte sich die Vorstellung durch, daß Licht eine Welle sei. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts wurde jedoch deutlich, daß die Wellentheorie des Lichts nicht alles erklärt. Insbesondere weist die Wechselwirkung von Licht mit Materie darauf hin, daß sich Licht unter Umständen wie ein Teilchenhagel benimmt: Das Licht kann Elektronen in Metallen in Bewegung bringen und manchmal sogar hinausstoßen. Diese Ei-genschaft erlaubt es uns, Sonnenlicht in elektrische Energie umzuwandeln.

Heute wissen wir, daß Wellen und Teilchen sich nicht ausschließen müssen. Licht zeigt beide Er-scheinungsweisen; Licht ist beides: Welle und Teilchen. Es kommt ganz darauf an, welche Situationen wir betrachten. Um die Ausbreitung von Licht zu beschreiben, müssen wir Licht als Welle betrachten. Wenn uns hingegen die Wechselwirkung von Licht mit Materie interessiert, so ist die Beschreibung als Teilchen angebracht. Licht ist also beides - oder auch keines von beiden. In der Quantenphysik wird klar, daß das Wesen des Lichts nur mit abstrakter Mathematik umfassend beschrieben werden kann; alle anschaulichen Modelle sind unvollkommen. ...

Auszug aus einem Artikel auf dem Server Solarverkauf.