Physik-Wissen für Schule und Studium

Für viele ist Physik sowohl in der Schule als auch im späteren Alltagsleben ein Buch mit sieben Siegeln. "Physik-Wissen" soll auf spielerische Weise das Verständnis für scheinbar schwierige Zusammenhänge fördern. Hier ist der rasante Physikkurs für alle Schüler, Studierenden und Eltern, die sich auf die Schnelle mit den Geheimnissen der Physik auseinandersetzen wollen oder müssen. Zahlreiche Cartoons lockern den Einstieg in die faszinierende Welt der Physik auf. Das Buch soll die Neugier auf naturwissenschaftliche Zusammenhänge wecken, die uns normalerweise gar nicht bewusst sind. Elektronik, Chemie, Biologie, Astronomie und generell Technik jeglicher Art basieren auf physikalischen Grundlagen, deren Verständnis für unsere Gegenwart und Zukunft enorm wichtig ist. Da die Technisierung unserer Welt täglich voranschreitet, gilt es, sich hinsichtlich der Grundlagen und praktischen Anwendungen ständig auf dem Laufenden zu halten.


Leseprobe:

Optik (S. 87-89)

Das Licht

Nichts ist für uns so selbstverständlich wie das Sehen. Wir unterscheiden hell und dunkel, Farben und Formen. Aber was ist Licht? Wir nennen »Licht«, was der Physiker den sichtbaren Teil des elektromagnetischen Spektrums nennt. Ein Spektrum kennen wir von einem Regenbogen oder einem Prisma sowie von spiegelnden CD-Oberflächen, Öllachen auf Pfützen oder dem Schillern des Sonnenlichtes in einem Wassertropfen nach einem Regen. Wir sehen, Physik kann richtig herrlich sein.

Normalerweise kommt unser Licht von der Sonne, sofern es sicht nicht um künstliche Lichtquellen wie Lampen oder Flammen handelt. Das Sonnenlicht ist in der Mittagszeit weiß, beim Sonnenaufgang bzw. Untergang erst gelblich, dann rötlich, weil die Erdatmosphäre die Blauanteile streut, weswegen der Himmel auch blau erscheint. Aber eins nach dem anderen. Nehmen wir einmal ein Prisma, das im Allgemeinen aus Glas besteht und lassen ein schmales Bündel weißes Licht wie folgt auftreffen: Das Prisma zerlegt das Licht in ein Bündel von Farben, ähnlich wie ein Regenbogen: Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau und Violett.

Was man nicht sehen kann: Vor dem Rot kommt noch Infrarot und nach dem Violett Ultraviolett. Das sind die »Farben«, die wir als Menschen nicht sehen können, wohl aber einige Tiere. Ein Schlange hat z. B. ein Sinnesorgan, mit dem sie die Infrarotstrahlung ihrer Opfer »sehen« kann und manche Raubvögel sehen Ultraviolettanteile, um die Urinspuren von Mäusen aus der Luft lokalisieren zu können. Zurück zu unserem Prisma. Wie wir sehen, besteht unser weißes Licht offenbar aus mehreren Farben und wird von dem Prima zerlegt. Das bedeutet aber, dass das Prisma, die einzelnen Farbanteile unterschiedlich bricht, d. h. der Brechungswinkel ist unterschiedlich. Die Farben müssen also auch unterschiedliche Eigenschaften haben. Wir üben uns gerade in logischem Denken .. Wir resümieren: Ein Prisma besteht aus Glas.

Glas ist durchsichtig und hat eine höhere Dichte als Luft. An der Zerlegung des weißen Lichts sehen wir, dass der ursprüngliche Strahl nicht geradlinig im Prisma weiterläuft, sondern zum dichteren Medium hin abgelenkt wird. Wir verallgemeinern also hier mal mutig drauf los: Licht wird zum dichteren Medium hin abgelenkt. Je dichter, umso mehr. Die verschiedenen Farbanteile werden ebenfalls unterschiedlich abgelenkt (gebrochen), also müssen sie sich physikalisch irgendwie unterscheiden. Farbmischung Weißes Licht besteht demnach aus einer Menge an Farben. Wieso sind dann die meisten Gegenstände farbig, wenn weißes Licht darauf fällt?

Wenn ein Blatt grün erscheint, dann müssen die anderen Spektralanteile absorbiert werden. Man kann diesen Vorgang auch als Subtraktion verstehen. Das Zeichnen mit Farbstiften auf weißem Untergrund ist auch eine solche Farbsubtraktion. Die Farben absorbieren die jeweils komplementären Farbanteile. Das Drucken ist auch eine subtraktive Farbmischung, bei dem z. B. cyan, magenta und gelb zu unterschiedlichen Anteilen gedruckt werden, um alle anderen Farben mehr oder weniger gut darstellen zu können. Werden alle Farben übereinander gedruckt, entsteht schwarz, d. h. alle Farbanteile werden absorbiert – »wegsubtrahiert«