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Licht als Welle


Modell mit λ und ν


Basiswissen


λ ist die Wellenlänge und ν (griechisches ny) eine Frequenz. Lichtphänomene werden oft mit λ und ν berechnet. Die Idee dahinter ist, dass Licht Eigenschaften ähnlich einer Wasserwelle hat. Man kann dabei Licht als reine Welle betrachtet oder als einen Teilchenstrom mit wellenartigen Eigenschaften. Beide Varianten werden hier kurz vorgestellt.

Wie entstand die Idee von Licht als einer Welle?


Im 17ten Jahrhundert hatte man beobachtet, dass Leuchteffekte an Stellen auftreten, an denen eigentlich streng geometrisch gedacht absolut dunkler Schatten sein müsste. Licht schien sich irgendwie um Objekte herumbewegen zu können. Der italienische Physiker Francesco Maria Grimaldi bemerkte, dass Wellen, etwa an Bunen oder dicken Felsen im Wasser, genau auch dieses Verhalten zeigen: sie wandern um das Hindernis herum. Grimaldi folgerte daraus, dass vielleicht auch Licht etwas Wellenhaftes an sich haben könnte[1]. Mehr unter Francesco Maria Grimaldi ↗

Licht als reine Welle


Wenn Licht an einer scharfen Kante vorbeigeführt wird, dann beugt es sich um diese Kante herum. Reine Kügelchen (Licht als Teilchen) würden sich nie so verhalten. Wasserwellen aber würden genau dieses Verhalten produzieren. Solche Beobachtungen veranlassten den Niederlände Christiaan Huygens zu der Idee, Licht sei ein Wellenphänomen. Damit ließen sich qualitativ Phänomene wie Beugung, Brechung und Interferenz sehr gut erklären. Mehr dazu unter Huygenssches Prinzip ↗

Licht als Welle und Teilchen


Man kann Licht bewusst im sogenannten Wellen-Teilchen-Dualismus betrachten. In dem Modell besteht es einerseits aus eng umgrenzteni Teilchen. Andererseits aber verwendet man Formeln mit Wellenlängen lambda und Frequenzen f oder ny, also Vorstellungen, die nur auf Wellen passen. Dieser Ansatz ist in der Physik sehr erfolgreich, aber nicht unumstritten[3][4]. Mehr zu dieser dualistischen Sichtweise steht unter Photonenwelle ↗

Das Superpositionsargument


Der Niederländer Christiann Huygens (1629 bis 1965) ging davon aus, dass letztendlich auch Licht mechanisch erklärbar sein muss[5]. Mechanisch heißt, dass es eine materielle Grundlage geben muss. Umherfliegende Teilchen können aber ausgeschlossen werden, so Huygens, da sich kreuzende Lichtstrahlen sich gegenseitig nicht stören[6]. Als Lösung bietet sich die Analogie zum Schall an, wo Huygens (korrekterweise) eine Ausbreitung von Schwingungen annimmt[7]. Huygens beschreibt Licht als wellenartig und nennt ausdrücklich die Welle auf einer Wasseroberfläche als Analogie[9]. Siehe auch Superposition ↗

Was ist eine Abduktion?


Das ist eine Denkfigur, die oft in den Naturwissenschaften angewandt wird, meist unbewusst und intuitiv. Bis etwa 1650 ging man davon aus, dass sich Licht strahlenartig und geradlinig ausbreitet. Wenn man nun beobachtet, dass Licht sich um eine Kante herumbiegen kann (Effekt der Beugung) wäre das unter der Annahme von Strahlen überraschend. Wer aber auf diese Beobachtung hin auf die Idee kommt, dass Licht vielleicht wellenartig ist, hätte die Überraschung zu einer Selbstverständlichkeit gemacht: Wellen wandern um Hindernisse herum (z. B. Wasserwellen an Buhnen). Lies mehr zu dieser Denkfigur unter Abduktion ↗

Fußnoten