Strom aus Licht - Institut für naturwissenschaftliche Grundlagen

Kapitel 2: Was ist Licht? 8
2.1 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 verschieden 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 verantwortlich, 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. Wie wir alle Lichtarten einfach charakterisieren können,
werden Sie im nächsten Kapitel erfahren.
Merken Sie sich die folgenden Punkte:
• Weisses Sonnenlicht besteht aus Licht verschiedener Farbe.
• Mit einem Glasprisma, im Tautropfen usw. kann das Licht in seine Spektralfarben
zerlegt werden. Verschiedenfarbiges Licht wird verschieden stark gebrochen.
• Sonnenlicht enthält auch unsichtbares Licht. UV und IR sind Beispiele dafür.
2.2 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 Beobachtungen 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
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