Licht Die Optik, die Lehre vom Licht, gehört zu den ältesten Gebieten der Physik. Die Frage nach der Natur und den Eigenschaften des Lichts hat bis ins 20. Jahrhundert die Entwicklung der Physik wesentlich beeinflusst. Bereits in der Antike gab es Überlegungen zur Natur des Lichts und erste Untersuchungen, etwa zur Lichtbrechung. Am Beginn der Neuzeit bestimmte zunächst das Handwerk die weiteren Entwicklungen. Im 16. Jahrhundert gelang es, Glas zu schleifen und optische Linsen herzustellen. Damit konnten optische Geräte gebaut werden. Galilei entdeckte mit dem von ihm gebauten Fernrohr, dass nicht nur die Erde über einen Mond verfügt, sondern auch der Jupiter von Monden umkreist wird. Er bestätigte damit, dass die Erde keine Sonderstellung im Weltall innehat, wie es die zeitgenössischen Wissenschaftler glaubten. Die damit verbundenen Konsequenzen führten zur Geburtsstunde der Physik. Etwa um dieselbe Zeit begann die Erforschung kleiner Objekte mittels Lupe und Mikroskop. In der Medizin haben Mikroskope die Entdeckung wichtiger Krankheitserreger und deren Bekämpfung ermöglicht. An der Entwicklung der Optik lässt sich gut das Schicksal physikalischer Theorien verfolgen. Sie entstehen, liegen miteinander im Wettstreit, werden widerlegt und modifiziert und gehen manchmal sehr überraschend in umfassenderen Konzepten auf. Im 17. Jahrhundert führte die Frage nach der Natur des Lichts zu einer der wichtigsten und fruchtbarsten Auseinandersetzungen der Physikgeschichte. Es ging dabei zunächst um die Erklärung von Phänomenen: Warum wird Licht beim Eintritt in Wasser gebrochen und an glatten Flächen reflektiert? Newton behauptete, dass Lichtquellen Teilchen aussenden, sein Zeitgenosse Huygens dagegen sagte, dass sich Licht wie eine Welle ausbreitet. Für beide Theorien gab es, wie die folgenden Kapitel zeigen werden, gute Argumente. Der scheinbare Widerspruch wurde erst mittels der Quantentheorie im 20. Jahrhundert aufgelöst. Im letzten Kapitel haben wir gezeigt, dass Licht ein winziger Ausschnitt des elektromagnetischen Spektrums ist. Am Beispiel des Lichts können wir zeigen, wie sich elektromagnetische Wellen verhalten, wenn sie auf ein anderes Medium treffen. Licht kann reflektiert oder gebrochen werden oder kann auch interferieren, sich also verstärken oder schwächen. Da wir für Licht Sinnesorgane haben (unsere Augen) sind die entsprechenden Experimente leicht nachzuvollziehen. Viele der Erkenntnisse, die wir aus den Experimenten ziehen können, sind für unseren Alltag wichtig. Sie erklären, wie unser Auge funktioniert, warum wir Farben sehen, wie ein Regenbogen entsteht und sind u. a. Grundlage für die Arbeit von Optikerinnen und Optikern oder Augenärztinnen und Augenärzten. Die Informationen, die wir mit Licht erhalten, sind wesentlich umfangreicher als die aller anderen Sinnesorgane. Die „Optik“, also die Lehre vom Licht, ist daher auch ein wichtiges Gebiet der Physik. 59.1 Blick durch ein mit Wasser gefülltes Glas. Die Welt scheint auf dem Kopf zu stehen. 59.2 Spektrale Zerlegung des Lichts im Regenbogen 59.3 Spektrale Zerlegung des Lichts bei der Reflexion an einer CD 59 Elektromagnetische Wellen Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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