Basiswissen

In seiner ursprünglichen Bedeutung^[1] in der Kunst^[2] und der Poesie^[3] (dort als Oxymoron) stand das Wort Dunkellicht für dunkles oder uneigentliches Licht. In der Physik steht es im Englischen als dark light für wellenoptisch erklärbare Farbeffekte im Bereich totaler destruktiver Interferenz^[5]^[6]^[7] sowie für kosmologisch wirksame Effekte der Teilchenphysik^[8]^[9]. Nicht damit im Zusammenhang geht es in diesem Artikel hier es um die Idee, dass Licht an sich zunächst nicht sichtbar ist. Selbst sehr intensives Licht ist per se erst einmal nicht sichtbar, also Dunkellicht.^[10]

Sinnvolle Bedeutungen

Licht im Dunkeln

Man kann in dunkler Nacht einen noch so starken Strahl Licht direkt vor dem eigenen Auge vorbei laufen lassen: man wird von dem abertrillionen Photonen, die dort vor uns vorbeiziehen müssen, nichts wahrnehmen. Das Licht kann so hell sein wie man es möchte, wir sehen nur eine tiefschwarze Dunkelheit.

Ein heller Lichtstrahl an einem Strand kurz vor Mitternacht: solange man keinen Sand in den Strahl wirft, merken weder Auge noch Filmkamera etwas davon. Siehe dazu mehr im Artikel zum 👉 Dunkellicht (Strandversuch)

Erst wenn man Sand oder andere Materie auf geeignete Weise in den Lichtstrahl hineinwirft, merken wir, dass dort etwas Helles sein muss.

Ganz ähnlich verhält es sich mit dem Strahl eines Laserpointers. Geht dieser durch die ansonsten leere Luft, ist kein Licht für das Auge sichtbar. Erst wenn man Kreidestaub, Qualm oder etwas unreines Glas in den Weg des Strahls bringt, wird er sichtbar.

Wie beim Versuch am Strand, wird auch bei einem Laserstrahl das Licht erst dann sichtbar, wenn es auf Hindernisse wie die Teilchen von Qualm trifft. Siehe auch 👉 Lichtstrahl

Es ist eine verblüffende bis verstörende Erkenntnis, dass unsere Augen Photonen nicht wirklich sehen können. Erst wenn sie auf die Netzhaut unserer Augen umgelenkt werden, entsteht über den komplizierten Umweg elektrischer Signale und chemischer Reaktionen in uns die Vorstellung von hellem Licht. Erfasst man die volle Bedeutung dieser Begebenheit, dann muss einem die Erkenntnis dämmern, dass man weder Licht und damit auch keine Gegenstände direkt sehen kann. Und damit kommt man in die Nähe von den Gedanken des großen Philosophen Immanuel Kant (1724 bis 1804) zu seinem 👉 Ding an sich

Unsichtbares Licht

Es gibt Tiere, die auch in vollkommener Dunkelheit sehen können, etwa manche Schlangen. Und es gibt Kameras, die im Dunklen Photos machen können. In beiden Fällen spielt dabei das sogenannte Infrarotlicht eine Rolle. Das ist eine Art Licht jenseits von Rot, das aber Menschen nicht sehen können. Der gesamte Weltraum ist von solchem Licht erfüllt^[10], das wir aber mit bloßem Auge nicht sehen. Der Weltraum erscheint uns als dunkel. Ähnlich ist das Ultraviolette Licht. Manche Insekten können dieses Licht sehen. Sie erkennen dann in Blüten, die für uns einfach nur blau oder weiß erscheinen schöne Formen, die wir nicht sehen.

Schlangen und Wärmebildkameras 👉 Infrarotstrahlung

Spezialkameras und Insekten 👉 UV-Strahlung

In der Physik bezeichnet man Licht auch oft als Strahlung. Es gibt also Strahlungen, die ähnlich sind wie Licht, die wir Menschen aber nicht sehen sehen können. Diese Licht erscheint für manche Tiere vielleicht als hell. Für uns als Menschen aber ist es dunkel.

Dark light bei destruktiver Interferenz

Schickt man Licht auf geeignete Weise durch eine Wand mit zwei Schlitzen oder stellt man einen dünnen Nagel in einen ebenfalls dünnen Laserstrahl, oder blickt man mit etwas Übung durch den engen Schlitz zwischen zwei Bleistiften auf eine Kerze, dann kann man ein sogenanntes Interferenzmuster erkennen.

Dieses Bild ist für das Verständnis des Textes nicht wichtig. Das Bild wird im Text nicht erwähnt.

Die wohl einfachste Variante, um eine Interferenzmuster zu sehen: man klemmt zwei Stifte eng aneinander und blickt dann auf eine Kerze. Mehr zu diesem Versuch 👉 Einzelspaltexperiment (Kerze)

Bei diesem Interferenzmustern wechseln sich helle mit dunklen Bereichen ab. Je nachdem welche Formeln und Modell man verwendet, sollte es bei den dunklen Bereichen tatsächlich keinerlei Lichterscheinungen geben. Doch eine genauere Betrachtung der Mathematik und Physik sagte voraus, dass man dort doch Farbeffekte sehen sollte. Diese wurde dann später auch nachgewiesen. Im Englischen werde sie als dark light bezeichnet.^[5]^[6]^[6]

Dark light in der Kosmologie

In der Kosmologie wird der englische Begriff dark light in Verbindung mit Dunkler Materie verwendet. Das dark light soll dabei gemeinsam mit Bosonen die Dunkle Materie aufbauen.^[8] Der Name dark light steht dabei auch für ein Experiment beziehungsweise für einen Detektor, der beim Nachweis der entsprechenden Vorgänge der Teilchenphysik helfen soll.^[9]

Fußnoten

[1] Nach dem Wörterbuch der Gebrüder Grimm ist "Dunkellicht" ein "Zwielicht", auf Latein ein "lux dubia" und vom Wesen her "uneigentlich". In: Deutsches Wörterbuch von Jacob und Wilhelm Grimm. Lfg. 7 (1858), Bd. II (1860), Sp. 1543, Z. 32. Online: https://www.dwds.de/wb/dwb/dunkellicht

[2] In der Kunst: "Der entblößte Oberkörper Davids scheint, wie festgestellt, in einem weichen, die Modellierung reduzierenden Licht. Diese Eigenschaft stellt es mit dem „Materielicht“ gleich, das wir im Amor als Sieger gefunden hatten. Dort sind die Partien, die solches Licht aufweisen, von mittlerer Helligkeit und darum geeignet, mit dem Grund zu korrespondieren, der seinerseits „Dunkellicht“ von variabler Helligkeit ist." In: Albrecht Wilkens: Licht und Gewalt bei Caravaggio. Studien zur Entstehungs- und Wirkungsgeschichte einer epiphanen Neuerung. Dissertation an der FU Berlin. 1999.

[3] Christoph August Tiegde dichtete im Jahre 1790: "Dich nur kenn' ich noch, o Freude, Die du dem Geräusch entweichst, Und zur dunkeln Thränenweide Gern mit deiner Wehmut schleichst. Dort umwankt mich noch ein Schimmer, Wie ein Geist aus toter Welt, Der sich still zu mir gesellt, Und im Dunkellicht die Trümmer Der Vergangenheit erhellt." In: Deutsche Nationalliteratur, Band 135, Stuttgart [o.J.], S. 373-376. Online: http://www.zeno.org/nid/20005793599

[4] Worte, die bereits in sich widersinnig klingen bezeichnet man als contradictio in adiecto oder als Oxymoron (Dunkel war's, der Mond schien helle). Siehe mehr dazu unter 👉 Oxymora

[5] M. V. Berry: Exploring the colours of dark light. New Journal of Physics, 4 74.1-74.14.

[6] Dark light als Licht bei vollständig destruktiver Intereferenz: "Dark light is produced when two or more beams of light interfere destructively and cancel each other out to form a spot that appears completely black to the human eye. […] Because the vortices are regions of zero light intensity, the chromatic effects predicted by theory are extremely subtle." In: Isabelle Dumé: Optical vortices show their true colours. PhysicsWorld.21. November 2003. Online: https://physicsworld.com/a/optical-vortices-show-their-true-colours

[7] Dark light in Analogie zu Kaustik: "Wave optics, when represented by complex scalar wavefunctions, introduces the additional concept of phase, which has its own singularities. Equivalent terms for phase singularities are optical vortices, nodal manifolds or wavefront dislocations28,29. On phase singularities, the light intensity is zero, so these are the singularities of dark light. […] Phase singularities are complementary to caustics, not only because the former are dark (zero intensity) and the latter are bright (infinite intensity), but also in the sense of Niels Bohr: caustics are prominent features in the short-wave asymptotic regime, in which phase singularities are too close to be clearly resolved […]" In: Berry, M.V. The singularities of light: intensity, phase, polarisation. Light Sci Appl 12, 238 (2023). https://doi.org/10.1038/s41377-023-01270-8

[8] Dark light in der Kosmologie: Ann E. Nelson and Jakub Scholtz: Dark light, dark matter, and the misalignment mechanism. Phys. Rev. D 84, 103501 – Published 2 November, 2011. Online: DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevD.84.103501

[9] Dark light als Versuch der Teilchenphysik: "We give a short overview of the DarkLight detector concept which is designed to search for a heavy photon A' with a mass in the range 10 MeV/c^2 < m(A') < 90 MeV/c^2 and which decays to lepton pairs. We describe the intended operating environment, the Jefferson Laboratory free electon laser, and a way to extend DarkLight's reach using A' --> invisible decays." In: Balewski, J., et al. “DarkLight: A Search for Dark Forces at the Jefferson Laboratory Free-Electron Laser Facility.” arXiv, July 19, 2013. https://doi.org/10.48550/arXiv.1307.4432.

[10] Selbst wenn man sich alle heutigen Lichtquellen im Universum wegdenken würde, also zum Beispiel alle Sterne, dann gäbe es aus der sogenannten Hintergrundstrahlung noch immer 400 Photonen auf jeden Kubikzentimeter Weltraum. Diese Photonen fliegen mit Lichtgeschwindigkeit in jede beliebige Richtung. Durch einen Quadratzentimeter strömen deshalb pro Sekunde rund 10 Billionen (10¹³) Photonen. Im englischen Original werden genannt: "400 photons per cubic centimeter" und 10 trillion photons per second per squared centimeter". In: Properties of Cosmic Light. Department of Astronomy and Astrophysics. University of Chicago. Abgerufen am 28. August 2052. Online: https://background.uchicago.edu/~whu/beginners/properties.html