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Goethes Wassertrübungsversuch

Wissenschaftsgeschichte

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Basiswissen


Scheint das Licht einer Lampe durch getrübtes Wasser, kann man es durch den Grad der Trübung mehr zum Weißen und Gelben oder mehr zum Roten hin verändern. Das seitlich gestreute Licht hingegen erscheint vor einem dunklen Hintergrund meist Blau. Goethe übertrug diese Beobachtung auch auf die Effekte von Sonnenlicht in der Lufthülle der Erde. Eine Trübung kann man zum Beispiel mit viel Spülmittel erreichen.



Bildbeschreibung und Urheberrecht
Das Wasser in dem Aquarium wurde mit mehr oder minder viel Spülmittel verrührt. Je mehr Spültmittel, desto mehr erscheint das Licht einer Glühbirne vom Gelben hin zum Roten verschoben. Betrachtet man dasselbe Aquarium von der Seite, erscheint das Wasser bläulich.☛


Versuchsbeschreibung


Material



Versuchsaufbau


Die genauen Maße sind für den Versuch nicht wesentlich. Es gibt eine größere Bandbreite innerhalb derer die Effekte mehr oder weniger stark hervortreten. Der Aufbau hier ist also einer von wahrscheinlich vielen verschiedenen anderen, die auch gut funktionieren könnten.

  • Stelle das Tischaquarium auf eine waagrechte Fläche, z. B. einen Tisch.
  • Dunkle eine der senkrechten Wände des Aquariums mit schwarzer Pappe ab.
  • Als Licht geeignet sind zum 20 Watt LED-Leuchten.

Wenn man alleine experimentiert ist ein Lampenarm oder ein Laborstativ hilfreich, um die Lampe fest an einem Ort zu halten. Wenn man zu zweit experimentiert, kann man die Lampe auch in der Hand halten.

  • Die Lampe muss auf zwei Weisen ausgerichtet werden können:
  • Einmal muss das Licht der Lampe waagrecht durch das Wasser scheinen.
  • Ein anderes Mal muss die Lampe die Wasseroberfläche von oben bestrahlen.

Der Rotlichtversuch klassisch


Anleitung

  • Leuchte mit der weißen Lampe durch das noch ungetrübte Leitungswasser.
  • Betrachte die Lampe durch das Wasser des Aquariums hindurch und achte auf die Farbe.
  • Das weiße Licht der Lampe sollte mehr oder minder weiß wie in der Luft erscheinen.
  • Dann gibt nach und nach Spülmittel in das Wasser (verrühren).
  • Je mehr Spülmittel im Wasser, desto stärker ändert sich die Farbe.
  • Bei wenig Spülmittel geht die Farbe der Lampe vom Weißen zum Gelblichen.
  • Bei viel Spülmittel erscheint die Farbe der Lampe rötlich bis tief rubinrot.
  • Diese Variante ist nahe an Goethes Originalversuch.


ZITAT:

Goethes Originalworte: "145. Der Raum, den wir uns leer denken, hätte durchaus für uns die Eigenschaft der Durchsichtigkeit. Wenn sich nun derselbe dergestalt füllt, daß unser Auge die Ausfüllung nicht gewahr wird, so entsteht ein materielles, mehr oder weniger körperliches, durchsichtiges Mittel, das luft- und gasartig, flüssig oder auch fest sein kann. 146. Die reine durchscheinende Trübe leitet sich aus dem Durchsichtigen her. Sie kann sich uns also auch auf gedachte dreifache Weise darstellen. 147. Die vollendete Trübe ist das Weiße, die gleichgültigste, hellste, erste undurchsichtige Raumerfüllung. 148. Das Durchsichtige selbst, empirisch betrachtet, ist schon der erste Grad des Trüben. Die ferneren Grade des Trüben bis zum undurchsichtigen Weißen sind unendlich. 149. Auf welcher Stufe wir auch das Trübe vor seiner Undurchsichtigkeit festhalten, gewährt es uns, wenn wir es in Verhältnis zum Hellen und Dunkeln setzen, einfache und bedeutende Phänomene. 150. Das höchstenergische Licht, wie das der Sonne, des Phosphors in Lebensluft verbrennend, ist blendend und farblos. So kommt auch das Licht der Fixsterne meistens farblos zu uns. Dieses Licht aber durch ein auch nur wenig trübes Mittel gesehen, erscheint uns gelb. Nimmt die Trübe eines solchen Mittels zu, oder wird seine Tiefe vermehrt, so sehen wir das Licht nach und nach eine gelbrote Farbe annehmen, die sich endlich bis zum Rubinroten steigert." [1]


Der Rotlichtversuch mit Reflexion


  • Diese Variante wurde von Goethe nicht beschrieben.
  • Dazu braucht man eine Lampe, die irgendwo senkrecht über dem Wassergefäß angebracht ist.
  • Wie hoch die Leuchte über dem Wasser ist, ist nicht erfolgsentscheidend.
  • Man suche dann eine Blickposition, dass man im Wasser die Lampe zweimal reflektiert sieht.
  • Eine Reflexion solle direkt an der Wasseroberfläche erscheinen.
  • Die andere Reflexion sollte auf dem Boden des Aquariums erscheinen.
  • Die Reflexion an der Oberfläche wird in der Originalfarbe der Lampe erscheinen.
  • Die Reflexion am Boden wird - je nach Trübung - gelb bis rot erscheinen.
  • Tippe dann das Gefäß etwas an, dass es ein wenig wackelt.
  • Die weiße Reflexion an der Oberfläche wird heftig wackeln.
  • Die rötliche Reflexion am Boden bleibt unbewegt.

Der Blaulichtversuch


Anleitung

  • Blicke durch das getrübte Wasser im Aquarium auf die schwarz abgedunkelte Wand.
  • Beleuchte dabei das Aquarium von oben oder von der Seite.
  • Das trübe Wasser vor dem schwarzen Hintergrund erscheint blau.


ZITAT:

Goethes Originalworte: "151. Wird hingegen durch ein trübes, von einem darauffallenden Lichte erleuchtetes Mittel die Finsternis gesehen, so erscheint uns eine blaue Farbe, welche immer heller und blässer wird, je mehr sich die Trübe des Mittels vermehrt, hingegen immer dunkler und satter sich zeigt, je durchsichtiger das Trübe werden kann, ja bei dem mindesten Grad der reinsten Trübe als das schönste Violett dem Auge fühlbar wird." [2]


Quaestiones =====

  • Beruht die Streuung des Lichts im Aquarium für die Erzeugung des blauen Farbeindrucks eher auf Rayleigh-Streuung oder auf Mie-Streuung?
  • Welchen Anteil haben Streuung und Absorption an den Effekten?
  • Würde der Versuch aus mit monochromatischem LED-Licht funktionieren?

Fußnoten


  • [1] Zum klassischen Versuch für gelbes oder rotes Licht: Goethes Farbenlehre, zweite Abteilung, Paragraphen 145 und 150.
  • [2] Zum klassischen Versuch für blaues Licht: Goethes Farbenlehre, zweite Abteilung, Paragraph 151.



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