2015 ist das Internationale Jahr des Lichts! Für Astronomen ist Licht natürlich von besonderer Bedeutung. Licht ist alles, was wir haben, wenn wir etwas über die fernen Sterne, Planeten und Galaxien lernen wollen. Wir können die Himmelsobjekte nicht aus der Nähe untersuchen; uns bleibt nichts anderes übrig, als sie nur anzusehen. Und trotzdem hat es die Astronomie geschafft, wahnsinnig viele Informationen über das Universum aus dem bisschen Licht zu extrahieren, das bei uns auf der Erde ankommt. Aber Licht spielt selbstverständlich auch anderswo eine Rolle. In der Physik, in der Biologie, in der Technik. Genauso wie in Kunst, Kultur und im restlichen Alltag. Es gibt genug über Licht zu erzählen und ein ganzes Jahr ist dafür wahrscheinlich viel zu wenig.
Ich werde mich natürlich nächstes Jahr auch verstärkt mit diesem Thema auseinandersetzen und habe mir schon Gedanken gemacht, wie ich das am besten machen werde und welche Themen man hier behandeln kann. Aber es bleibt ja noch ein bisschen Zeit, um sich vorzubereiten und daher dachte ich, ich frage einfach mal: Was wollt ihr über Licht wissen? Und denkt dabei vielleicht nicht unbedingt an klassische Fragen wie „Was ist Licht?“ oder „Ist Licht ein Teilchen oder eine Welle?“ oder „Warum kann nichts schneller als das Licht sein?“. Licht ist ein so vielfältiges Phänomen und abseits der Fundamentalphysik gibt es noch so viel zu erfahren. Vom Klimawandel über Speichermedien bis hin zur Energiesparlampe. Sonnenaufgang, Sonnensegel, Sonnencreme – Mondlicht, Spiegel, Biolumineszenz, Kalender, Photosynthese, und so weiter: Es gibt so viel zu erfahren, dass die Auswahl schwer fällt. Was interessiert euch besonders? Ich freue mich über eure Anregungen! Und als Inspiration gibt es hier noch den offiziellen Trailer zum Internationalen Jahr des Lichts, der kürzlich veröffentlicht worden ist:
Und wer noch mehr Informationen möchte: Es gibt einen IYL-Blog, eine IYL-Facebookseite, einen IYL-Twitteraccount und hier noch eine Übersicht über alle Events in Deutschland.
Spannendes Thema! Für mich gehört unbedingt auch die Lichtverschmutzung dazu, Tag-/Nachtrhythmus und die Dunkelheit.
Geht es nur um den sichtbaren Teil der elektromagnetischen Strahlung oder sind auch Fragen zu anderer Strahlung sinnvoll?
@Dominik: „Licht“ ist mMn auch die nicht sichtbare elektromagnetische Strahlung.
Ok welche verschiedenen arten der Lichterzeugung gibt es (z.B.:Glühlampe, Tiefseeleuchtfisch, Nordlicht, Tscherenkow Strahlung bzw. Chemisch ,Elektrisch oder was auch immer. Also auf welche grundlegend verschiedenen arten kann (sichtbares) Licht erzeugt werden) und gibt es da physikalische Unterschiede (zb: in polarisation oder möglichen Wellenlängen.
Und desweiteren wo und warum sind die physikalischen Randextrema des Elektromagnetischen Spektrums (kleinst und größtmögliche Wellenlänge)
So das ist das was mich so spontan interessieren würde ohne recherchiert zu haben wie komplex oder trivial die antwort darauf ist.
Also mich würde alles zum Thema Photosynthese sehr interessieren!
Mich würde interessieren, wie die Eigenschaften des Lichtes, des Teleskops und der zu beobachtenden Objekte in der Astronomie die Auflösung der Bilder beeinflussen.
Oh, da gibt es bestimmt viele interessante Themen allein bei der Astronomie. Spontan fallen mir außer den schon genannten ein:
– Zusammenhang zwischen Sterntemperatur und Lichtfarbe (verrückterweise sind blaue Sterne nicht kälter als rote)
– Absorptionsspektren (der Fingerabdruck der Moleküle)
– Nebensonne, Halo und alle möglichen ähnliche Effekte
– historische Annahmen über die Natur des Lichts
Oh, Florian besucht ein Dunkelrestaurant und erklärt, was uns die Abwesenheit von Licht zeigen kann?^^
Licht im Zusammenhang mit dem menschlichen Körper. Verwertung für Vitamin D Produktion, oder der Einfluss auf die Hautpigmentierung z.B.
Hm, mich beschäftigt eine Sache besonders, schwer zu formulieren, aber ich versuche es mal.
Wenn ich in den Nachthimmel schaue und viele Sterne auf einmal sehe, heißt das ja, dass das Licht jedes einzelnen Sterns so viele Photonen raushaut, dass davon noch genügend auf meiner Netzhaut landen, um ein Bild zu erzeugen. das heißt, der Abstand zwischen den Photonen eines einzelnen Sterns ist hier auf der Erde immer noch weit geringer als der Durchmesser meiner Pupille. Da das Licht ja in Kugelform vom Stern ausgeht (also in alle Richtungen) muss ja diese „Lichtkugel“ am Anfang so groß wie der Stern sein. Wenn der Stern jetzt, sagen wir tausend Lichtjahre von mir entfernt ist muss also die „Lichtkugel“, wenn sie mich erreicht, einen Durchmesser von 2000 Lichtjahren haben, die Dichte der Lichtteilchen immer noch hoch genug um ein Bild in meinem Auge zu erzeugen. Das das Licht aber über die lange Strecke aufgefächert wurde, muss ja die Dichte am Anfang, also direkt beim Stern noch unglaublich viel höher sein als hier in meinem Auge …
Und wenn die Lichtstrahlen sich auffächern, wieso kann ich überhaupt die Kontur der Sterne erkennen? Der Stern schießt das Licht ja nicht als winzigen Strahl gezielt in mein Auge, sondern als „Lichtfläche“, die mit zunehmendem Abstand immer größer wird, so dass ich den selben Stern auch vom Mond aus sehen kann.
Andererseits … wenn ein Stern dichter dran ist, zB. die Sonne – dürfte ich dann nicht eigentlich nur die Lichtstrahlen sehen, die direkt auf mich gerichtet sind? wieso kann ich eigentlich die „Polkappen“ der Sonne sehen, deren Licht müsste doch nach oben, also über mich hinweggehen. Oder strahlt das Licht von jedem Punkt der Sonne aus in alle Richtungen?
Shit, das ist wirklich schwer zu erklären, eigentlich müsste ich ne Zeichnung machen.
Ich hoffe, das ist hier ansatzweise klargeworden, jedenfalls beschäftigt mich das schon lange und jedesmal verknotet’s mir das Hirn … B)
grz
Dampier
@Dampier
Natürlich. Jedes Atom emittiert Photonen in einer zufälligen Richtung (außer bei einer Spiegelung), und wenn Du eine große Menge Atome hast, leuchten die in alle Richtungen.
Stell Dir das Licht aber ruhig als Wellenfront vor, die in alle Richtungen ausgesendet wird, wie die Wellen im Wasser, die ein hineingeworfener Stein verursacht (nur in 3 Dimensionen). Viele Photonen verhalten sich in Summe so. Auf Dein Auge trifft immer eine (nahezu) ebene Wellenfront. Erst die Augenlinse verbiegt diese Wellenfront und bündelt das Licht auf einen Punkt auf der Netzhaut, wo Du dann den Stern mit irgendeiner Sehzelle wahrnimmst.
Verschiedene Sterne senden ihr Licht aus unterschiedlichen Richtungen auf das Auge, d.h. ihre Wellenfronten sind nicht parallel zu dem Licht des ersten beschriebenen Sterns, deswegen bildet die Augenlinse sie jeweils auf einen anderen Punkt im Auge ab (eine ideale Linse lenkt solches Licht, das exakt durch ihre Mitte geht, nicht ab, man kann also Linien von dem jeweiligen Stern durch die Mitte der Augenlinse bis zur Netzhaut ziehen: dahin bildet die Linse den Stern ab).
Genau so nimmt man ausgedehnte Objekte wahr. Jeder Punkt des Objekts sendet eine ebene Wellenfront aus einer anderen RIchtung ins Auge und wird daher auf einen anderen Punkt der Netzhaut fokussiert.
Eine Leselupe kann das auch: Du kannst damit ein Bild des von vorne einfallenden Lichts auf eine glatte Fläche projizieren. So funktionieren auch Objektive von Kameras.
Je größer die Pupille ist, desto mehr Licht schneidet die Pupille aus einer Wellenfront heraus, deswegen weiten sich Pupillen im Dunklen. Und deswegen sind Fernrohre so groß.
Es gibt Objekte am Himmel, die sind so schwach, dass wirklich nur noch ab und zu mal ein einzelnes Photon in das Teleskop fällt. Dann muss man das Licht mit einem elektronischen Sensor sammeln. Die haben heute Quanteneffizienzen von an die 80%, d.h. von 100 Photonen lösen 80 ein Elektron im Chip, das sich auslesen lässt. Wenn man also lange Licht auf den Sensor fallen lässt, hat man nachher auch ein abgebildetes Bild. Das kann das Auge nur sehr begrenzt.
@Alderamin, Dampier:
„Stell Dir das Licht aber ruhig als Wellenfront vor, die in alle Richtungen ausgesendet wird, wie die Wellen im Wasser, die ein hineingeworfener Stein verursacht (nur in 3 Dimensionen). Viele Photonen verhalten sich in Summe so.“
Das muss man sich gar nicht so „vorstellen“. Das ist tatsächlich so. Jedes emmitierte Photon ist eine Kugelwelle.
Erst die Messung legt das Photon auf eine „Richtung“ fest.
Darum musst du gar nicht mit vielen Atomen argumentieren, die zufällig Photonen in verschiedene Richtungen aussenden.
Die Intensität des abgestrahlten Lichts fällt deshalb auch mit 1/r^2 ab.
„Das das Licht aber über die lange Strecke aufgefächert wurde, muss ja die Dichte am Anfang, also direkt beim Stern noch unglaublich viel höher sein als hier in meinem Auge …“
Das ist halt verdammt viel Licht, dass so ein Stern abstrahlt 🙂
„Wenn man also lange Licht auf den Sensor fallen lässt, hat man nachher auch ein abgebildetes Bild. Das kann das Auge nur sehr begrenzt.“
Das stimmt, hat aber mehr mit der „Bildverarbeitung“ im Sehnerv zu tun.
Ein Stäbchen in der Netzhaut zB sendet schon ein Signal an den Sehnerv wenn es von 2 oder 3 Photonen getroffen wurde …. die Teile sind ganz erstaunlich empfindlich.
Wow. Danke euch beiden, das hilft mir schonmal sehr viel weiter (werde es noch ein paarmal lesen ;).
Wissenschaft rockt 😀
grz
Dampier