Eine Reise in die Welt des Lichts - Photonik Forschung Deutschland

WAS IST LICHT?
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Licht ist maximal und absolut: Es breitet sich immer mit der maximalen, absoluten Geschwindigkeit
aus. Dies sind im Vakuum 300.000 km pro Sekunde oder anders ausgedrückt: in 0,1 Sekunden
um die Erde. Physikalisch gibt es keine höhere Geschwindigkeit als die Lichtgeschwindigkeit, es gibt
kein anderes Medium oder physikalisches Objekt, das so schnell sein kann.
Licht ist ein Teilchen: Dies zeigt z.B. der beschriebene Lichtentstehungsprozess. Ein Widerspruch
zu den Welleneigenschaften, wie es scheint, aber Lichtteilchen (Photonen) haben sowieso Eigenschaften
zum Wundern: Sie sind punktförmig, ohne Ausdehnung und Volumen, ladungsfrei und
masselos. Und doch sind es Teilchen!
Der alte Streit zwischen Christian Huygens und Isaac Newton, ob Licht aus Wellen oder Teilchen besteht,
geht unentschieden aus. Welle oder Teilchen sind nur zwei verschiedene Ansichten ein und
desselben Phänomens. Zu vergleichen mit einem leeren Zylinder: Von der Seite sieht er aus wie ein
Rechteck, von vorne betrachtet wie ein Kreis. Beides zusammen beschreibt erst das vollständige
Bild.
Das Spaltexperiment zeigt den Dualismus des Lichts. Das Licht einer Lichtquelle passiert einen
schmalen Spalt und trifft auf einen Bildschirm. Links: Im Wellenbild können sich die Wellen hinter
dem Spalt wieder in alle Richtungen ausbreiten: Licht fällt auch dorthin, wo eigentlich Schatten ist.
Dieses Phänomen heißt Beugung. Rechts: Würde man die Lichtquelle so weit abschwächen, dass die
Photonen sie einzeln verlassen, dann könnte man jedes einzelne Photon, das den Spalt durchläuft,
einzeln auf dem Schirm durch einen kleinen Lichtblitz auftreffen sehen. Jedes Photon trifft also einzeln
auf den Schirm. In der Summe vieler Photonen entsteht das gleiche Beugungsmuster wie im
Wellenbild, beide Vorstellungen beschreiben also die gleichen Beugungsphänomene (Grafik: Fh-
Institut für Lasertechnik (Fh-ILT)).
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