WikiDer > Licht

sehen Licht (Referenzseite) für andere Bedeutungen von Licht.

Licht von Strahlen geht in alle Richtungen verstreut Staub in der Luft und somit sind die Lichtstrahlen auch seitlich sichtbar. Bahnhof Chicago Union-Station, 1943.

Licht ist elektromagnetische Strahlung im Frequenzbereich, der für das menschliche Auge sichtbar. Die unsichtbare Infrarot, mit einer etwas niedrigeren Frequenz, und ultraviolett, mit einer etwas höheren Frequenz, werden manchmal fälschlicherweise als Infrarotlicht und ultraviolettes Licht bezeichnet.^[1] Licht einer bestimmten Frequenz hat a Wellenlänge was vom Medium abhängt. Normalerweise betritt man die Wellenquelle Vakuum oder Luft, denn dort finden die meisten Anwendungen statt. Das sichtbare Spektrum erstreckt sich über Wellenlängen von etwa 380 nm (Nanometer) (violett) bis 780 nm (rot) in Vakuum und Luft. Im Vakuum breitet sich Licht wie alle elektromagnetische Strahlung mit der Lichtgeschwindigkeit. LichtQuanten, die im Quantenoptik eine Rolle spielen, werden Photonen erwähnt.

Die drei Variablen, die Licht beschreiben, sind die Helligkeit (d.h. Amplitude), das Farbe (d.h. Frequenz oder Wellenlänge) und der Polarisation, oder der Schwingungsrichtung, die immer senkrecht zur Ausbreitungsrichtung steht. Das Forschungsgebiet Licht und die Wechselwirkung von Licht mit Angelegenheit heiß Optik.

Teilchen oder Welle

Licht als Welle beschrieben. Der elektrische (E, rot) und der magnetische (M, blau) Felder vibrieren aufrecht überlagerte Richtungen, während sich die Welle ausbreitet. Die Wellenlänge wird durch das Symbol angezeigt λ.

In dem 17. Jahrhundert behauptet Christian Huygens zuerst dass das licht a Wellenphänomen ist. Dies wurde durch die im Licht beobachteten Phänomene unterstützt Interferenz und Bogen. Dem wurde widersprochen Isaac Newton, der feststellte, dass Licht aus einem Strom schneller Teilchen besteht. Dies löste eine heftige Debatte aus, die zunächst zugunsten der Teilchentheorie entschieden wurde. Im 19. Jahrhundert wurde dank der experimentellen Arbeit von . klar, dass Licht ein elektromagnetisches Wellenphänomen in einem bestimmten Wellenlängenbereich ist Thomas Jung, Augustin Jean Fresnel und Heinrich Hertz und die theoretische Arbeit von Lorentz. Das Verhalten von Licht lässt sich durch die Lösung des Maxwell-Gleichungen die die Grundlage für alle elektromagnetischen Phänomene bilden. Mit dem Aufstieg (Anfang des 20. Jahrhunderts) der Quantenmechanik dennoch wurde eine Teilchennatur des Lichts festgestellt. Dies gipfelte in der Entwicklung der Quantenelektrodynamik dass alle Wechselwirkungen zwischen geladenen Teilchen mit Austausch von Photonen beschreibt und prognostiziert vollständig und mit großer Genauigkeit. Es ist eine Synthese der relativistischen Version der Maxwell-Gleichungen mit der Quantenmechanik.

Ursprung des Lichts

wenn Atome ausreichend erhitzt werden, oder anderweitig in a aufgeregter Zustand am Ende, das Äußere Elektronen ein höheres oder angeregtes Energieniveau erreichen. Wenn ein Elektron auf ein niedrigeres Energieniveau zurückkehrt, hat die freigesetzte Energie die Form von a Photon Übertragung. Diese Energie eines Photons bestimmt die Frequenz und damit die Wellenlänge und damit die Farbe des Lichts.

Lichtgeschwindigkeit und Ausbreitungsrichtung

Das Lichtgeschwindigkeit ist in einem isotropMittel in allen Fortpflanzungsrichtungen gleich.

Licht breitet sich in aus Vakuum zu einem Satz von per Definition 299 792 458 Meter pro zweite. In einem Medium wie Wasser, Luft oder Glas ist die Geschwindigkeit geringer. Dies liegt an der Wechselwirkung zwischen dem elektrischen Vektor der Lichtwellen und dem Elektronenwolken über die Atome, aus denen das Medium besteht. Das Verhältnis zwischen der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum und der Lichtgeschwindigkeit in einem Medium ist Brechungsindex dieses Mediums.

In dem spezielle Relativitätstheorie Es wird postuliert, dass die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum a physikalische Konstante die nicht einmal, wie vor der Formulierung dieser Theorie 1905 angenommen, vom Bewegungszustand des Beobachters relativ zur Lichtquelle abhängt.

Brechung (Refraktion)

Durch die Lichtbrechung an den Grenzflächen zwischen Luft, Glas und Wasser scheint der Strohhalm tatsächlich gebrochen zu sein.

Siehe auch: Lichtbrechung.

Wie Licht durch ein transparentes Mittel (wie Luft, Wasser oder Glas) wird die Ausbreitung im Vergleich zum Vakuum um einen Faktor verlangsamt, der Brechungsindex wird genannt. Der Brechungsindex ist definiert als Verhältnis von der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum zu der im Medium:

${displaystyle n={frac {c}{v_{f}}},}$

mit nein der Brechungsindex, c die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum und v_f das Phasengeschwindigkeit im Mittel. Ändert sich der Brechungsindex, beispielsweise an der Grenzfläche zwischen Luft und Wasser, ändert sich bei schrägem Lichteinfall neben der Ausbreitungsgeschwindigkeit auch die Ausbreitungsrichtung der Wellen. Dieses Phänomen wird Refraktion oder Refraktion genannt und kann beschrieben und berechnet werden mit der Snells Gesetz.Da die Geschwindigkeit gleich der Wellenlänge mal der Frequenz ist, folgt daraus das Verhältnis der Wellenlänge im Vakuum und in einer Substanz.

Brechung in anisotropen Medien

In einem anisotrop Medium variiert die Lichtgeschwindigkeit, abhängig vom Winkel zwischen einem transversalen Vektor der elektrischen Feldstärke einer elektromagnetischen Welle und a Optische Achse von a kristallin Medium (es können bis zu zwei optische Achsen vorhanden sein). Dies lässt sich am einfachsten anhand des Phänomens feststellen Doppelbrechung. Ein weißer Lichtstrahl teilt sich selbst bei senkrechtem Einfall in zwei weiße Strahlen auf (also nicht zu verwechseln mit Dispersion, die nur bei schrägem Einfall eine Aufspaltung in verschiedenfarbige Bündel bewirkt).

Reflexion (Reflexion)

Wenn das Licht in einem bestimmten Winkel mit dem normal auf eine Oberfläche zwischen zwei Medien mit unterschiedlichen Brechungsindizes trifft, kann dies ganz oder teilweise sein reflektiert im gleichen Winkel zur Normalen stehen. Der optionale nicht-reflektierte Teil setzt seinen Weg durch das zweite Medium nach dem oben erwähnten Brechungsgesetz fort. Ist der Anstellwinkel größer als der Brewster-Ecke, dann wird die gesamte einfallende Strahlung reflektiert.

Biegen (Beugung)

Siehe auch: Beugung.

Wenn Licht durch eine Öffnung mit Abmessungen in der gleichen Größenordnung wie die Wellenlänge tritt, gibt es nicht einen bestimmten Strahl oder Strahl, der gerade durch diese Öffnung geht, sondern einen Teil des Strahls ablenkt, wie dies bei Wasserwellen der Fall ist. Dies kann mit dem klassischen Waveform-Experiment sichtbar gemacht werden. Werden Lichtwellen durch kleine Unregelmäßigkeiten im Medium (Tröpfchen, Stäube und sogar Moleküle) gestört, wird der Effekt effect Streuung erwähnt. Dabei wird zwischen Hindernissen unterschieden, die größer, etwa gleich groß oder kleiner als die Wellenlänge sind.

Es Doppelspaltexperiment basiert auf der Beugung von Licht, das durch zwei in der Wellenlängenordnung beabstandete Schlitze tritt. Es entsteht ein Interferenzmuster aus dunklen Bändern, das die Wellennatur des Lichts demonstriert. Moderne Betrachtungen sehen das Experiment als eine Interferenz der Wellenfunktionen der Photonen. Das Experiment kann auch Photon für Photon mit dem gleichen Ergebnis durchgeführt werden, was bedeutet, dass ein einzelnes Photon mit sich selbst interferiert.

Helligkeit

Die Lichtintensität wird zum Helligkeit erwähnt; das Einheit der Leuchtkraft ist die candela (abgekürzt CD). In SI-Einheiten entspricht es 1/683 Watt pro Steradiant. Die minimale Lichtintensität für die Farbwahrnehmung beträgt ca. 3 cd/m². Die Erde erhält von der Sonne etwa 2 000 000 000 cd/m² (das nennt man die Solarkonstante) und vom (Voll-)Mond ca. 2500 cd/m².

Lichtspektrum

Licht ist elektromagnetische Strahlung. Die Frequenzen der Lichtwellen sind ein Teil der Summe Spektrum. Oftmals erfolgt die Aufteilung des Spektrums anhand der Wellenlänge, also der Wellenlänge im Vakuum, da die Wellenlänge vom Medium abhängt. Die Verwendung der Frequenz hat manchmal den Vorteil, dass sie nicht vom Medium abhängig ist. Bei der Beschreibung von Beugung, Interferenz und Streuung in einem bestimmten Medium ist jedoch die Wellenlänge in diesem Medium die relevanteste Größe.

Licht, das aus Lichtwellen gleicher Wellenlänge/Frequenz besteht, heißt monochromatisches Licht. Die Farbe, die man sieht, ist die Farbe, die zu dieser Frequenz gehört. Kommt normalerweise in der Natur vor polychromatisches Licht die aus Wellen mit unterschiedlichen Wellenlängen besteht. Auch dann sieht das Auge nur eine Farbe, die die "Summe" der verschiedenen monochromatischen Farben ist. Wenn alle Wellenlängen des sichtbaren Teils des Spektrums in mehr oder weniger gleichen Anteilen vorhanden sind, sehen wir die Farbe Weiß. Kombinationen von Lichtwellen aus Komplementärfarben wird auch als weiß angezeigt. Einige Farben, wie die Farbe braun, kann nur aus Kombinationen verschiedener Wellenlängen gebildet werden. Innerhalb des sichtbaren Lichts (Wellenlänge 380 bis 780 nm) können wir folgende Farben unterscheiden: Violett (380 - 436 nm), Blau (436 - 495 nm), Grün (495 - 566 nm), Gelb (566 - 589 nm), orange (589 - 627 nm), rot (627 - 780 nm).

Polarisation des Lichts

Licht besteht selten aus einer Welle, die nur in einer Ebene schwingt. Die Polarisation ist definiert als Schwingungsrichtung des elektrischen Feldes (das Magnetfeld steht immer senkrecht dazu und kann daher vernachlässigt werden). Der elektrische Vektor kann eine Helix um die Ausbreitungsrichtung beschreiben. Der elektrische Vektor lässt sich in zwei senkrechte Komponenten auflösen. Diese Zerlegung ist willkürlich: Für die Analysen im optische Isomerie linear polarisiertes Licht wird in zwei zirkulare Komponenten zerlegt, im Optik zirkular oder elliptisch polarisiertes Licht in zwei lineare Komponenten.

Linear

kreisförmig

Elliptisch

Lichtquellen

Siehe auch: Lichtquelle.

Das Sonne ist die wichtigste natürliche Lichtquelle. Licht kann auch künstlich erzeugt werden, traditionell mit Feuer, aber seit dem 19. Jahrhundert auch mit Glühbirne; später wurden andere Typen entwickelt, wie z Gasentladungslampen, Schwefelplasmalampen und LED's (Leuchtdiode).

Eine künstliche Lichtquelle, die beides kohärent wenn monochromatisch ist, ist das Laser-, die seit 1960 entwickelt wurde. In dem Telekommunikation wird der Glasfaser verwendet, um schnell große Mengen zu produzieren digitalisiertInformation durch Senden von Lichtsignalen, die von einem Laser erzeugt werden. Nicht-monochromatisches Licht würde das informationstragende Signal aufgrund der unvermeidlichen Streuung des Glases über größere Distanzen ausbreiten. Eine weitere wichtige Anwendung für Verbraucher ist der CD- und DVD-Player. Aber auch in vielen technisch-wissenschaftlichen Forschungen spielen Laser eine wichtige Rolle. Der Pulslaser beispielsweise ist ein unverzichtbares Forschungswerkzeug in der Atom- und Molekülphysik.

Siehe auch

• Kolorimeter
• Triboelektrischer Effekt

Siehe die Kategorie Licht von Wikimedia Commons für Mediendateien zu diesem Thema.