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Was ist Licht?
Licht ist elektromagnetische Strahlung, die für das menschliche Auge sichtbar ist. Wir verraten dir, was du über das Licht und wichtige Eigenschaften wie seine Wellenlänge wissen solltest.
1. Was ist Licht?
Licht ist eine Art von elektromagnetischer Strahlung und breitet sich in Form von Wellen aus. Für Menschen sind Lichtwellen von etwa 390 bis 760 Nanometern sichtbar. Dieser Wellenlängenbereich befindet sich damit zwischen der kurzwelligen UV- und der langwelligen Infrarotstrahlung, die beide nicht vom menschlichen Auge wahrgenommen werden können.
Natürliche und künstliche Lichtquellen senden Lichtwellen aus, die von Gegenständen reflektiert werden. Damit ein Bild entsteht, arbeiten in der Netzhaut des Auges unterschiedliche Lichtrezeptoren zusammen: Die sogenannten Stäbchen verarbeiten die Informationen zur Helligkeit, wohingegen die Zäpfchen für die Wahrnehmung von Farben verantwortlich sind. Welche Lichtfarbe du siehst, hängt von der jeweiligen Wellenlänge ab.
Die Sonne ist die wichtigste natürliche Lichtquelle – der Regenbogen ein bekanntes Phänomen der Lichtbrechung. [Quelle: Pellinni – stock.adobe.com]
- Licht ist elektromagnetische Strahlung, die sich in Wellen ausbreitet.
- Für den Menschen sind Wellenlängen zwischen etwa 390 und 760 Nanometern sichtbar.
- Die Lichtfarbe hängt von der Wellenlänge ab: Kurzwelliges Licht erscheint violett oder blau, langwelliges Licht rot.
- Licht beeinflusst unter anderem den Schlaf-Wach-Rhythmus, weshalb ein Mangel daran negative Auswirkungen auf das Wohlbefinden haben kann.
2. Wellenmodell und Teilchenmodell
Licht kann als Welle und als Teilchen beschrieben werden, sodass in der Physik verschiedene Modelle genutzt werden, um seine Eigenschaften zu erklären. Die Quantenphysik spricht daher vom Welle-Teilchen-Dualismus des Lichts:
- Im Wellenmodell wird Licht als elektromagnetische Welle betrachtet, die sich in Wellenlängen und Frequenzen äußert. Hiermit lassen sich Phänomene wie die Interferenz (= Überlagerung von Wellen) und die Polarisation (Schwingungsrichtung) untersuchen und erklären.
- Im Teilchenmodell wird Licht dagegen als ein Strom von Teilchen verstanden. Solche Lichtteilchen oder Photonen übertragen Energie in Quanten.
3. Wellenlänge und Lichtfarbe
Die jeweilige Wellenlänge des Lichts bestimmt seine Farbe: Kurzwelliges Licht erscheint violett oder blau, während langwellige Strahlung als Rotton wahrgenommen wird. Durch die Mischung aller sichtbaren Farben entsteht weißes Licht, doch der exakte Farbeindruck hängt auch von der Farbtemperatur ab. Diese wird in Kelvin gemessen und gibt Auskunft darüber, ob die Beleuchtung als warm (hoher Rotanteil des Lichts) oder als kühl empfunden wird.
Wichtig: Die einzelnen Spektralfarben sind nur sichtbar, wenn beispielsweise ein Prisma genutzt wird, um weißes Licht in seine Bestandteile zu zerlegen.
Farbe und Wellenlänge von Licht
| Spektralfarbe | Wellenlänge in Nanometern |
|---|---|
| Violett | 380-430 nm |
| Blau | 430-490 nm |
| Grün | 490-570 nm |
| Gelb | 570-600 nm |
| Orange | 600-640 nm |
| Rot | 640-780 nm |
Die obigen Spektralfarben werden auch als Regenbogenfarben bezeichnet. Für das Phänomen des Regenbogens ist die Lichtbrechung verantwortlich: Die Regentropfen fungieren dabei wie ein Prisma, welches das weiße Licht der Sonne in die Spektralfarben zerlegt.
4. Infrarotes und UV-Licht
Die sichtbare Strahlung macht nur einen kleinen Teil des elektromagnetischen Spektrums aus: Infrarotes Licht und UV-Licht können vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen werden. Beide Arten von Lichtstrahlung bieten dennoch besondere Anwendungsmöglichkeiten.
- Infrarotes Licht (IR-Licht) liegt in einem Wellenlängenbereich von über 670 Nanometern und damit jenseits der roten Spektralfarbe. Es wird unter anderem in der Wärmetechnik und in der Astronomie genutzt. Für den Hausgebrauch sind vor allem Infrarotlampen als Wärmelampen beliebt. Die therapeutisch wirksame Infrarotstrahlung (IR-A-Strahlung) besitzt eine Wellenlänge von 780 bis 1.400 Nanometern. Sie regt die Durchblutung an, wodurch die Zellen im Körper besser mit Sauerstoff versorgt werden. Durch die Wärme können sich Muskeln entspannen, Verkrampfungen lösen und Schmerzen gelindert werden. Zusätzlich ist eine entzündungshemmende Wirkung möglich, da Stoffwechselabfälle abgetragen werden.
- Dagegen besitzt die kurzwellige ultraviolette Strahlung (UV-Licht) eine Wellenlänge von unter 390 Nanometern. Sie begrenzt somit das violette Ende des sichtbaren Lichts. UV-Strahlung wird beispielsweise für die Desinfektion von Oberflächen und Wasser eingesetzt.
- Sogenannte Tageslichtlampen ahmen zwar das Sonnenlicht nach, indem sie für eine besonders helle künstliche Beleuchtung sorgen, sie geben jedoch keine UV-Strahlung ab. Ihre positive Wirkung entfalten sie im Hinblick auf dein Wohlbefinden und den gewohnten Schlaf-Wach-Rhythmus: Während der lichtarmen Monate unterstützen sie die innere Uhr und helfen gegen Müdigkeit und Antriebslosigkeit. Daher werden sie auch als Therapiegeräte bei Winterdepressionen eingesetzt.
5. FAQ
Wie funktioniert die Brechung von Licht?
Das Phänomen tritt auf, wenn Licht von einem Medium in ein anderes übergeht und diese unterschiedliche optische Dichten aufweisen. Ein bekanntes Beispiel ist das Brechen von Lichtstrahlen, wenn sie auf Wasser treffen und so einen Regenbogen erzeugen.
Was sind Stäbchen in der Netzhaut?
Stäbchen sind die lichtempfindlichen Zellen in der Netzhaut des Auges. Sie verarbeiten Informationen zur Helligkeit und ermöglichen unter anderem das Sehen in der Dämmerung. Für die Wahrnehmung von Farben sind dagegen die sogenannten Zäpfchen verantwortlich.
Was ist Lichtgeschwindigkeit?
Die Lichtgeschwindigkeit beträgt im Vakuum etwa 299.792 Kilometer pro Sekunde und ist eine fundamentale Konstante in der Physik.
Wie hängen Licht und die spezielle Relativitätstheorie zusammen?
Die spezielle Relativitätstheorie von Albert Einstein beschreibt unter anderem die physikalischen Gesetze in Bezug auf die Lichtgeschwindigkeit. Sie zeigt, dass die Lichtgeschwindigkeit für alle Beobachter konstant ist.
Was bedeutet Lichtjahr?
Ein Lichtjahr ist die Entfernung, die Licht in einem Jahr zurücklegt, und beträgt etwa 9,46 Billionen Kilometer. Lichtjahre werden in der Astronomie verwendet, um große Entfernungen zu messen.