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

Licht und Lichtausbreitung
1.0 Licht breitet sich in homogenen Medien
1.1 Theorie
geradlinig aus
Schon seit der Antike haben Gelehrte und Wissenschaftler sich bemüht eine allgemeingültige
Theorie über die Natur des Lichts aufzustellen. Dabei wurden viele grundlegende
Erkenntnisse gewonnen, die in die heutige moderne Physik eingeflossen sind.
300 v. Chr. hat Euklid sich in seiner Schrift über die Optik darum bemüht, seine
Überlegungen in eine exakte mathematische Form zu bringen. Hierauf gründete sich die
Theorie der geometrischen Optik, die besagt, dass Licht sich strahlenförmig auf geradlinigen
Bahnen im Raum ausdehnt. Die Ausbreitung von Licht lässt sich also mit dieser Theorie
geometrisch beschreiben.
Ende des 17. Jahrhunderts kamen mit der Emissions- und Wellentheorie zwei einander
widerstreitende Auffassungen über die Beschaffenheit des Lichts auf.
Die geradlinige Ausbreitung des Lichtes führte Isaac Newton dazu, die Emissionstheorie zu
begründen. Danach besteht Licht aus winzigen Partikeln, die von einer Lichtquelle aus
geradlinig durch den Raum geschleudert werden. Die Lichtteilchen können von Hindernissen
abprallen und die Richtung ihrer Flugbahn verändern. 1690 entwickelte Christian Huygens
die erste Wellentheorie des Lichtes. Das nach ihm benannte Huygenssche Prinzip besagt, dass
jeder Punkt einer bestehenden Wellenfront ein Ausgangspunkt einer neuen kugelförmigen
Elementarwelle ist, die die Ausgleichsgeschwindigkeit und Frequenz der ursprünglichen
Wellenfront hat. Die Einhüllende aller Elementarwellen ergibt die neue Wellenfront.
Die geometrische Optik beruht auf dem Modell von geradlinigen Lichtstrahlen, die nur bei so
genannter Brechung (beim Übergang in ein optisch dichteres oder dünneres Medium) oder
Reflexion ihre Richtung ändern. Alle Welleneffekte des Lichtes werden in der Strahlenoptik
vernachlässigt. Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum, oft mit c abgekürzt, beträgt 299.792,5
Kilometer pro Sekunde und wurde erstmals von dem dänischen Physiker Olaf Römer anhand
von Beobachtungen an den Jupitermonden bestimmt.