Natur des Lichts

Bisherige Erkenntnisse: Für die wissenschaftliche Betrachtung von Objekten benötigen wir ein Licht, dessen Spektralbereich und Intensität bekannt und jederzeit reproduzierbar ist.

Aber was ist Licht eigentlich? Im alltäglichen Sprachgebrauch bezeichnen wir damit ein etwas, das uns das Sehen ermöglicht. In der Dunkelheit, also ohne Licht sehen wir nichts. "Mach' doch bitte das Licht an, damit ich was sehen kann" heisst: schalte bitte eine (zumeist elektrische) Leuchtquelle ein, damit ich meine Umgebung mit meinem Sehsinn erfassen kann. Das selbst nicht sichtbare Medium Licht transportiert demnach Informationen zum menschlichen Auge. Dieses erfasst die Informationen (Stäbchen und Zapfen!) und gibt sie über den Sehnerv an das Gehirn weiter, wo sie verarbeitet und letztlich zu einem Bild der Umgebung geformt werden.

Damit wissen wir über die Natur des Lichts noch gar nichts. Der erste, der sich mit dem Phänomen Licht naturwissenschaftlich auseinander gesetzt hat, war Sir Isaac Newton (04.01.1643-31.03.1727), dessen Aufspaltung des Lichts in seine Spektralfarben mit einem Prisma allen bekannt sein dürfte. Seine geometrische Optik beruht auf der Annahme, dass Licht aus Teilchen besteht. Christiaan Huygens (14.04.1629-08.07.1695, der Name wird übrigens Houchens ausgesprochen, das ou klingt ähnlich wie "au" in aua!)postulierte fast gleichzeitig aber einen Wellencharakter für das Licht. Seine Vermutung wurde durch Thomas Young (13.06.1773-10.05.1829) und Augustin Jean Fresnel (10.05.1788-14.07.-1827) genährt, die unabhängig voneinander in optischen Experimenten Interferenzerscheinungen beobachteten. Mit der Aufstellung seiner Gleichungen untermauerte James Clerk Maxwell (13.06.1831-05.11.1879) Huygens Idee und machte sie zum physikalischen Allgemeingut. Bis Albert Einstein (14.03.1879-18.04.1955) auf den Plan trat. Aus seinen Studien zum Photoeffekt folgerte er, dass Licht aus Teilchen, den Photonen, bestehen müsse, da die transportierte Energie "quantisiert" ist, d.h. in diskreten Mengen vorliegt wobei sich jede Energiemenge aus der n-fachen Anzahl einer Grundmenge (dem Planckschen Wirkungsquantum) ergibt. Der offensichtliche Widerspruch des sogenannten Welle-Teilchen-Dualismus des Lichts, der später auch für massereiche Teilchen nachgewiesen wurde (durch Louis Victor de Broglie, 15.08.1892-19.03.1987), konnte erst durch die Quantenmechanik aufgelöst werden. Eine fundierte Erläuterung würde für unsere Zwecke zu weit führen. Nur soviel sei gesagt: ob wir etwas als Teilchen oder als Welle wahrnehmen hängt entscheidend vom Verhältnis zwischen Teilchengröße und Wellenlänge und von der sogenannten Dekohärenz des betrachteten Systems, einem quantenmechanischen Effekt, ab.

Für die Mikroskopie ist allein die Wellennatur des Lichts von Bedeutung. Deshalb wenden wir uns auf den nächsten Seiten den Grundeigenschaften von Wellen zu.

Aufgabe: Verfassen Sie eine Definition des Begriffs Licht.

[Inhalt]   [zurück]   [weiter]  [weiter mit der Natur des Lichts (überspringt Eigenschaften von Wellen)]