Naturphänomen Licht
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Einleitung
  • Licht ist eine elektromagnetische Strahlung und somit ein Teil des elektromagnetischen Spektrums
  • Charakteristische Wellenlänge des Lichts: zwischen 380 nm (= blau) und 780 nm (= rot)
  • Licht ist eigentlich eine quantenmechanische Erscheinung und hat daher einen dualen Charakter :
    • Quantenobjekte sind nie nur Teilchen oder nur Wellen, sie haben immer Eigenschaften von beiden
    • Typische Welleneffekte bei Licht: Brechung, Beugung, Dispersion und Streuung
    • Typische Teilcheneffekte: Absorption und Emission in Form von Lichtquanten oder Photonen
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Lichteigenschaften
Im Rahmen unserer Betrachtungen sind Teilchen- oder Quanteneffekte irrelevant - wir können uns in Hinblick auf die Lichtausbreitung auf folgende Gesetzmäßigkeiten beschränken:
  • Licht breitet sich geradlinig aus (" Lichtstrahlen")
  • Der Weg des Lichtstrahls ist invertierbar
  • Lichtstahlen besitzen keine Farbe, sondern eine spektrale Energieverteilung
  • Charakteristika von Oberflächen:
    • Reflexionskoeffizient (abhängig von der Wellenlänge),
    • Emissionskoeffizient (bei selbstleuchtenden Materialien) und
    • Rauhigkeit
  • Reflexion von Lichtstahlen: Einfallswinkel = Reflexionswinkel
  • Die optische Dichte eines Mediums wird durch den Brechungsindex n >1 spezifiziert
  • Brechung des Lichtstrahls beim Eintritt in optisch dichtere Medien: In Richtung des Lots.
  • Der Brechungswinkel gamma ist kleiner als der Einfallswinkel alpha gemäß dem Snellius’schen Brechungsgesetz:
sin(alpha) = n * sin(gamma)
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Schwarzkörperstrahlung und Farbtemperatur
"Schwarzer Körper"
  • nimmt Strahlung auf und wandelt sie in Wärme um (vgl. Gegenstand, der sich durch Sonnenlicht aufheizt)
  • kann Temperatur in Strahlung umwandeln (vgl. heiße Herdplatte, die Licht aussendet))
  • den meisten selbstleuchtenden Objekten kann eine Leuchtfarbe zugeordnet werden (aus vorgegebenen Empfindlichkeitskurve, z.B. des menschlichen Auges)
  • diese Leuchtfarbe würde ein schwarzer Körper bei einer bestimmten Temperatur haben (= Farbtemperatur)
  • das gelbliche Sonnenlicht im Sommer hat beispielsweise eine Farbtemperatur von 5500 K (entsprechend der Oberflächentemperatur der Sonne)

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Hannes Eichner (heichner@edu.uni-klu.ac.at)
IAS, Universität Klagenfurt