Einige Fakten über sichtbare Lichtwellen

Sichtbares Licht, das sich mit schwindelerregenden 186.282 Meilen pro Sekunde durch den Weltraum bewegt, ist nur ein Teil des breiten Spektrums des Lichts, das alle elektromagnetischen Strahlungen umfasst. Wir können sichtbares Licht aufgrund von kegelförmigen Zellen in unseren Augen erkennen, die für die Wellenlängen einiger Lichtformen empfindlich sind. Andere Lichtformen sind für den Menschen unsichtbar, weil ihre Wellenlängen entweder zu klein oder zu groß sind, um von unseren Augen wahrgenommen zu werden.

Was wir weißes Licht nennen, ist überhaupt keine einzelne Farbe, sondern das gesamte Spektrum des sichtbaren Lichts in Kombination. Für den Großteil der Menschheitsgeschichte war die Natur des weißen Lichts völlig unbekannt. Erst in den 1660er Jahren entdeckte Sir Isaac Newton die Wahrheit hinter weißem Licht mit Prismen – dreieckige Glasstäbe – um das Licht in all seine verschiedenen Farben zu zerlegen und dann wieder zusammenzusetzen nochmal.

Wenn weißes Licht durch ein Prisma geht, werden seine Komponentenfarben getrennt und zeigen Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau, Indigo und Violett. Dies ist der gleiche Effekt, den Sie sehen, wenn Licht durch Wassertropfen fällt und einen Regenbogen am Himmel erzeugt. Wenn diese getrennten Farben durch ein zweites Prisma scheinen, werden sie wieder zusammengeführt, um einen einzigen weißen Lichtstrahl zu bilden.

Weißes Licht und alle Farben des Regenbogens stellen einen kleinen Teil des elektromagnetischen Spektrums dar, sind aber aufgrund ihrer Wellenlängen die einzigen Lichtformen, die wir sehen können. Der Mensch kann nur Wellenlängen zwischen 380 und 700 Nanometer wahrnehmen. Violett hat die kürzeste Wellenlänge, die wir sehen können, während Rot die größte hat.

Obwohl wir andere Formen elektromagnetischer Strahlung normalerweise nicht als Licht bezeichnen, gibt es kaum Unterschiede zwischen ihnen. Infrarotlicht liegt knapp außerhalb unserer Sicht mit einer Wellenlänge größer als rotes Licht. Nur mit Instrumenten wie Nachtsichtbrillen können wir das von unserer Haut und anderen wärmeabgebenden Objekten erzeugte Infrarotlicht erkennen. Auf der anderen Seite des sichtbaren Spektrums sind ultraviolettes Licht, Röntgen- und Gammastrahlen kleinere als violette Lichtwellen.

Die Lichtfarbe wird normalerweise durch die Energie bestimmt, die von der Quelle erzeugt wird, die sie emittiert. Je heißer ein Objekt ist, desto mehr Energie strahlt es ab, wodurch Licht mit kürzeren Wellenlängen entsteht. Kühlere Objekte erzeugen Licht mit längeren Wellenlängen. Wenn Sie beispielsweise eine Lötlampe anzünden, werden Sie feststellen, dass ihre Flamme zuerst rot ist, aber wenn Sie sie aufdrehen, wird die Farbe blau.

Ebenso emittieren Sterne aufgrund ihrer Temperaturen unterschiedliche Lichtfarben. Die Sonnenoberfläche hat eine Temperatur von etwa 5.500 Grad Celsius, wodurch sie ein gelbliches Licht ausstrahlt. Ein Stern mit einer kühleren Temperatur von 3.000 C, wie Beteigeuze, strahlt rotes Licht aus. Heißere Sterne wie Rigel mit einer Oberflächentemperatur von 12.000 C emittieren blaues Licht.

Lichtexperimente im frühen 20. Jahrhundert haben gezeigt, dass Licht zwei Naturen hat. Die meisten Experimente zeigten, dass sich Licht wie eine Welle verhielt. Wenn Sie beispielsweise Licht durch einen sehr schmalen Spalt strahlen, dehnt es sich wie eine Welle aus. In einem anderen Experiment, dem sogenannten photoelektrischen Effekt, stößt das Metall beim Bestrahlen von Natriummetall mit violettem Licht Elektronen aus, was darauf hindeutet, dass Licht aus Teilchen besteht, die Photonen genannt werden.

Tatsächlich verhält sich Licht sowohl als Teilchen als auch als Welle und scheint seine Natur zu ändern, je nachdem, welches Experiment Sie durchführen. Beim inzwischen berühmten Zweispalt-Experiment verhält sich Licht, wenn es auf zwei Spalte in einer einzigen Barriere trifft wie ein Partikel, wenn Sie nach Partikeln suchen, verhält sich aber auch wie eine Welle, wenn Sie nach Partikeln suchen Wellen.