Was ist Licht ?
Was ist Licht? Licht hat eine enorme Bedeutung für alle Menschen und trotzdem haben sich die wenigstens schon einmal die Frage gestellt was ist Licht denn eigentlich? Es gibt so viele faszinierende Lichterscheinungen und so viele faszinierende Antworten darauf doch die Grundfrage was ist Licht bleibt zumeist unbeantwortet. Doch bevor wir zu der Antwort auf diese Frage kommen erst einmal eine andere Frage: Wie entsteht eigentlich Licht? Es gibt zwei Möglichkeiten wie Licht entstehen kann:
- durch Temperatur also beispielsweise in Sternen Glühlampen etc.
- durch Lumineszenz also beispielsweise in Neonröhren
Da der Vorgang der Lumineszenz den meisten nicht bekannt sein wird möchte ich ihn hier kurz erklären. Werden Elektroden in Atom Moleküle oder Festkörper angeregt also beispielsweise durch einen Stoß durch andere Elektronen oder die Anregung mit Licht höherer Energie geben diese einen Teil dieser zugefügten Energie in Form von Licht wieder ab. Das bekannteste Beispiel hierfür ist wie vorher schon erwähnt die Neonröhre.
Nun zurück zu unserer Grundfrage: „was ist Licht“?
Vor etwas weniger als 400 Jahren regelrechter Kampf zwischen den Naturwissenschaftlern. Auf der einen Seite Christian Huygens und Robert Hooke, die die Position vertraten, dass Licht eine Welle sei. Auf der anderen Seite Isaac Newton, der in der mechanistischen Tradition Licht als einen Strom von Teilchen ansah. Beide Seiten hatten ihre Argumente so folgerte beispielsweise Newton, dass man die Lichtteilchen aufgrund ihres Impulses in die verschiedenen Farben aufteilen kann.
Etwa 100 Jahre später erbrachte A. J. Fresnel und J. Fraunhofer den vermeintlichen entscheidenden experimentellen Beweis für den Wellencharakter des Lichtes. Ihr experimenteller Aufbau zur Lösung der Frage was ist Licht bestand aus einer Lichtquelle einer Blende und einem Schirm. Die Lichtquelle wurde vor der Blende platziert und hinter der Blende der Schirm angebracht. Auf dem Schirm zeigt sich einen solchen Einfachspalt Experiment ein charakteristisches Beugungsmuster. Dass dieses Beugungsmuster dem Verhalten von beispielsweise Wasserwellen die auf eine solche Blende treffen ähnelte schlussfolgerten sie, dass auch Licht als eine Welle verstanden werden kann.
Fügt man nun neben dem ersten Spalte einen zweiten Spalt und ließ erneut das Licht auf diese Blende fallen so ergab sich ein charakteristisches Interferenzmuster. Und wie schon beim Einfachspalt ähnelt dieses Ergebnis dem Verhalten von Wasserwellen die auf einen Doppelspalt treffen.
Diese ganze Licht ist gleich Welle Theorie wurde dann von James Clerk Maxwell in ein mathematisches Konstrukt verpackt, welches letztendlich von Heinrich Hertz experimentell bestätigt wurde. Zu diesem Zeitpunkt schien gesichert zu sein, dass Licht eine elektromagnetische Welle ist.
Doch Anfang des 19. Jahrhunderts entdeckte Max Plank, dass ein so genannter Schwarzkörper seine Energie nicht kontinuierlich sondern immer in Portionen abgibt. Er führte das so genannte Plansche Wirkungsquantum ein mit dessen Hilfe er seine experimentellen gemachten Beobachtungen zu erklären versuchte. Er stellte die Formel E = h x f auf und postulierte das Energie immer quantisiert, das heißt in kleinen Paketen der Größe hf vorhanden ist.
Genau dieses Postulat war es schließlich welches das Weltbild aller Physiker auf dieser Welt ein für alle mal verändern sollte. Da auch Licht eine Form der Energie ist, liegt es nahe, dass auch nicht aus kleinsten Portionen der Größe h x f besteht. Diese kleinsten Portionen werden Photonen genannt. Doch um nun zu klären wie sich eben diese kleinsten Portionen des Lichts verhalten wurden immer raffinierter Experimente durchgeführt wie zum Beispiel das berühmte Doppelspaltsexperiment. Die Ergebnisse dieser Experimente sind fantastisch. Photonen sind weder Welle noch Teilchen. Sie müssen als etwas neues akzeptiert werden das wir Quantenobjekte nennen. Das Verhalten dieser Quantenobjekte kann ausschließlich mit mathematischen Formeln in seiner Gesamtheit erfasst werden. In manchen Situationen scheinen sie sich wie Wellen zu verhalten in anderen wie Teilchen. Doch in Wirklichkeit muss die Frage nach dem “Was ist Licht?” beantwortet werden mit : Licht besteht aus Photonen und Photonen sind Quantenobjekte. So einfach und doch so kompliziert ist die Antwort. Um das Verhalten dieser Quantenobjekte zu verstehen muss man akzeptieren, dass sie in keinster Weise uns bekannten Dingen wie Fußbällen oder auch Gummibällen an Federn ähneln. Sie sind etwas völlig neues und müssen als solche völlig neu entdeckt
werden.
