Versuch 1 Praktikum Optik und Atomphysik Thema „Licht und ...

3.1 Theorie
3.0 Licht im inhomogenen Medium
Inhomogenität bedeutet in den Naturwissenschaften eine ungleiche Verteilung von Masse
oder anderen Eigenschaften. Die Atmosphäre ist beispielsweise ein inhomogenes Medium, da
diese aus unterschiedlichen Luftschichten mit unterschiedlichen Dichten besteht. Optische
Effekte können auftreten, wenn Licht von irdischen oder außerirdischen Lichtquellen die
Lufthülle der Erde durchdringt. Solche Effekte werden „Luftspiegelungen“ bezeichnet. Die
Erscheinungen werden durch unstetige oder stetige Brechung des Lichtes an Luftschichten
unterschiedlicher Temperatur und damit unterschiedlicher optischer Dichte hervorgerufen.
Ein Beispiel ist das Flimmern der Fixsterne. Beobachtet man solche Fixsterne, lässt sich
häufig eine Zitterbewegung sowie Helligkeitsschwankungen feststellen. Es wird durch
zeitliche Änderung der mechanischen und damit auch der optischen Dichte der Luft
verursacht. Da die Brechung des Lichtes ungleichmäßig ist, schwankt in kurzen
Zeitintervallen die Menge des in unser Auge treffenden Lichtes. Bei der Raumfahrt konnte
nachgewiesen werden, dass dieser Effekt nicht außerhalb der Erdatmosphäre auftritt.
Häufig treten Luftspiegelungen am Meer auf. Gelegentlich lässt sich dort das umgekehrte Bild
z. B. eines weit entfernten Schiffes oder einer entfernteren Insel in der Luft schwebend
erkennen. Diese Erscheinung lässt sich durch ein geometrisches Modell erklären.
Abb. 8
Die vom Gegenstand AB ausgehenden Strahlen a und b werden durch die kontinuierlich nach
oben hin abnehmende optische Dichte kontinuierlich gebrochen. Dadurch wird der Lichtweg
gekrümmt. Verlängert man die ins Auge des Beobachters treffenden Strahlen geradlinig