2 OBJEKTE KÖNNEN ANDERE OBJEKTE AUS DER FERNE BEEINFLUSSEN

Licht

Licht ist elektromagnetische Strahlung. Zusätzlich zu sichtbarem Licht sind auch Gammastrahlen, Röntgenstrahlen, Ultraviolettstrahlung, Infrarotstrahlung, Mikrowellenstrahlung und Radiostrahlung in der elektromagnetischen Strahlung enthalten. Die verschiedenen Arten von Strahlung unterscheiden sich in ihren Wellenlängen (siehe Abbildung 13).

Abbildung 13: Wellenlänge

Radiowellen

Es ist interessant festzustellen, dass zum Beispiel Radiowellen eine Wellenlänge haben, die mit großen Gebäuden vergleichbar ist und auch eine Entfernung von einem Kilometer erreichen können. Innerhalb von Radiowellen unterscheiden wir zwischen kleineren und größeren Wellenlängen, wie lange (LW), mittlere (MW), kurze (KW), sehr kurze Wellen (SKW, oder auch VHF von Englisch Very High Frequency) und ultra kurze Wellen (UKW oder UHF von Englisch Ultra High Frequency). Sehr kurze Radiowellen haben eine viel kleinere Wellenlänge als lange Radiowellen, aber nur im Vergleich in einer Makrowelt (von Kilometer zu Zentimeter). Zum Beispiel ist der Unterschied zwischen langen und sehr kurzen Radiowellen im Vergleich zu Lichtstrahlung vernachlässigbar. Es ist auch interessant festzustellen, dass die Mikrowellenstrahlung, die wir zum Beispiel in Mikrowellenöfen verwenden, eine Wellenlänge von einigen Millimetern (0,01 m) hat und daher Materialien auf der molekularen Ebene nicht beeinflusst.

Wie Radiowellen auch Lichtstrahlen bestehen es aus Wellen unterschiedlicher Wellenlängen, wobei das menschliche Auge das Lichtspektrum einer bestimmten Wellenlänge als eine bestimmte Lichtfarbe wahrnimmt:

Abbildung 14: Lichtspektrumstrahlung (Quelle: http://www.giangrandi.ch)

Sichtbares Licht

Der Teil der Strahlung, den man wahrnehmen kann, wird als sichtbares Licht bezeichnet. Einige Tiere können auch in anderen Bereichen des Strahlungsspektrums sehen, zum Beispiel kann eine Biene ultraviolettes Licht sehen, das man nicht sehen kann, und einige Reptilienarten können Infrarotlicht sehen, dass von einer Person nicht eingefangen werden kann.

Alle Wellenlängen des Lichts werden kombiniert, um ein weißes Licht zu geben – man nimmt es als farblos war. Licht kann auf verschiedene Arten nach verschiedenen Wellenlängen unterteilt werden, die man als Farbspektrum wahrnimmt (die Schaffung eines Regenbogens). Dies bedeutet, dass man sehen kann, um welche Wellenlänge des Lichts es sich handelt, basierend auf seiner Farbe. Zum Beispiel, wenn wir Glas, das alle sichtbaren Wellenlängen durch erlaubt, mit rotem Film abdecken, kommt nur die Wellenlänge des Lichts, das wir als rotes Licht sehen, durch das Glas. Gleichzeitig bedeutet dies, dass der Film die Eigenschaft hat, dass er die anderen Farben des Lichtspektrums abfasst. Wenn das Objekt rot erscheint, bedeutet dies, dass es nur das rote Licht reflektiert, die anderen Teile des Lichtspektrums werden vom Material absorbiert. Je mehr Licht das Material absorbiert, desto mehr wird es warm – das Licht verändert sich in die Wärme, indem es Material absorbiert. Die größte Lichtquelle der Erde ist die Sonne (ein Stern des Sonnensystems). Sonnenlicht kommt in ca. 8 Minuten zur Erde. Auf der Erde wird Licht von verschiedenen Materialien absorbiert und wandelt sich in Wärme um.

Licht und Schattenň

Das Licht läuft geradeaus von der Quelle in alle Richtungen, wenn es nicht geführt wird. Wenn Licht auf verschiedene Materialien fällt, kann es absorbiert, reflektiert oder gebrochen werden. Auf der Grundlage dieser Phänomene werden Schatten erzeugt. Licht von der Quelle geht direkt auf das Objekt. Wenn das Objekt nicht durchscheinend ist, wird ein Teil des Lichts absorbiert und ein Teil reflektiert. Nur das Licht passiert das Objekt, für das das Objekt kein Hindernis darstellt. Da das Licht im Raum im direkten Art und Weise wandert, ist manchmal das gleiche Objekt für das Licht ein größeres oder ein kleineres Hindernis. Wenn wir also auf ein Objekt in einem anderen Winkel scheinen, ändert sich die Länge des Schattens, der sich hinter dem Objekt bildet. Wir beobachten dieses Phänomen während des Tages und des ganzen Jahres als Folge der scheinbaren Bewegung der Sonne über den Himmel.

Abbildung 15: Licht und Schatten

Die Schatten erzeugen alle Objekte, die mindestens einen Teil des Lichts erfassen. Das Licht muss jedoch das Objekt umfließen, sonst wird der Schatten nicht erzeugt. Schatten ist daher ein Ort hinter dem Objekt, wo es weniger hell ist als in der Umgebung. Die Schatten können auch gefärbt sein, wenn sie hinter einem Objekt gebildet sind, das einen Teil des Lichts passiert, während es gefärbt ist. Licht kann in der Intensität variieren. Einige Lichtquellen liefern nur sehr schwaches Licht, andere geben sehr intensives Licht ab. Je mehr Lichtquellen in einem bestimmten Raum leuchten, desto intensiver ist das Licht im Raum. Aus diesem Grund können wir hellere und dunklere Schatten beobachten.

Reflexion des Lichts

Man sieht Objekte, weil Licht von ihnen reflektiert wird. Da das Licht geradeaus verläuft, können wir die Objekte hinter der Ecke nicht sehen. Wir können nur das Objekt sehen, auf das das Licht fällt und gleichzeitig das Licht in unserem Auge reflektiert. Da alle Objekte auf der Erde mindestens einen Teil des Lichts reflektieren, sind sie für uns sichtbar. Wenn das Objekt das gesamte Licht absorbiert, wäre es für das menschliche Auge unsichtbar. Unsichtbar werden Objekte für den Menschen in Abwesenheit von Licht – im Dunkeln. Tiere, die an das Nachtleben angepasst sind und das Auge für die Orientierung in ihrer Umgebung nutzen, können in völliger Abwesenheit von Licht nichts sehen (z. B. eine Katze). Bei geringer Lichtintensität können diese Tiere aber auch Objekte beobachten, die man nicht mehr sieht. Deshalb sprechen wir vom Menschen als einem Tier, das an die tägliche Lebensweise angepasst ist. Aus diesem Grund hat der Mensch seit seiner Geburt einen natürlichen Respekt vor der Dunkelheit.

Mit Lichtreflexion ist es möglich, die Richtung seiner Raumfahrt zu ändern. Die Reflexion von Licht von Objekten hat ihre eigenen Regeln. Unter welchem Winkel das Licht auf das Objekt fällt, es reflektiert sich im gleichen Winkel. Im Spiegel sehen wir uns, weil er dank seiner glatten Oberfläche sehr viel Licht reflektiert. Zum Beispiel können wir unsere Reflektion auch in einer flachen Aluminiumfolie (Alufolie) sehen. Aber wenn wir sie knittern, ist das Bild verloren. Es funktioniert auch, wenn man seine Reflexion auf dem Wasserspiegel beobachtet. Während der Wasserspiegel friedlich ist, sehen wir unser Spiegelbild. Wenn der Wasserspiegel kraust sich, ist das Bild verloren.

Abbildung 16: Reflexion des Lichts

Ausbreitung des Lichts

Licht breitet sich durch Vakuum, durchscheinende und transparente Materialien aus. Im Vakuum breitet sich das Licht am schnellsten aus. In verschiedenen Materialien verbreitet es sich unterschiedlich schnell. Wenn Licht von einem Material zu einem anderen übergeht, bricht es an seiner Grenzfläche. Dieses Phänomen kann beispielsweise beobachtet werden, wenn das Licht von Luft zu Wasser übergeht. Licht breitet sich schneller durch Luft als Wasser oder Glas aus. Wenn die Lichtstrahlen von der Luft ins Wasser gelangen, breitet sich das Licht im Unterwasserabschnitt langsamer aus als oberhalb des Wassers, und wir sagen, dass der Lichtstrahl bricht. Aufgrund dieses Phänomens nimmt eine Person die Objekte, die sie beobachtet, aus der Luft im Wasser an einer anderen Position als sie tatsächlich sind (siehe Bilder)

Abbildung 17: Ausbreitung des Lichts

Wenn wir zum Beispiel eine Münze vom Boden des Containers abfischen wollen, können wir ihre Position nicht genau bestimmen, weil das Licht, das ihre Position an der Wasser- und Luftgrenzfläche anzeigt, bricht. Aber wenn wir ins Wasser tauchen, können wir die Münze genau lokalisieren. Im Wasser verbreitet sich das Licht mit unterschiedlicher Geschwindigkeit, aber immer noch direkt.