Lichtmodelle
Physik
Basiswissen
Ein Lichtmodell ist ein Denkbild, oft in Verbindung mit Formeln. Ein Modell erlaubt es, Versuchs- und Beobachtungsergebnisse vorherzusagen. Ein Lichtmodell sagt weniger darüber aus, was Licht wirklich ist. Ein Lichtmodell sagt aber oft sehr gut voraus, wie sich Licht verhalten wird. Hier steht eine kurze Übersicht zu verschiedenen Lichtmodellen.
Licht als gerader Strahl
Blickt man abends in einen leicht bewölkten Himmel Richtung untergehender Sonne, sieht man oft viele gerade hell leuchtende Linien, den sogenannten Lichtbüschel. Viele Lichterscheinungen kann man sich gut darüber vorstellen, dass Licht eine gerade Linie mit einem Anfang aber oft ohne Ende ist. Das ist dann der Lichtstrahl ↗
Licht als reiner Teilchenstrom
Isaac Newton stellte sich Licht als kleine Teilchen vor, die sich auf geraden Bahnen bewegen. Die Bahnen sind die Strahlen. Newton kannte bereits recht exakte Werte für die Geschwindigkeit dieser Teilchen. Licht als Strahlen gedacht nennt man geometrische Optik oder auch Strahlenoptik. Siehe auch den Artikel Teilchenstrom ↗
Licht als reines Wellenphänomen
Geht ein Lichtstrahl an der Kante eines Gegenstandes vorbei oder durch ein enges Loch, ändert er seine Richtung auf überraschende Weise. Licht kann "um Ecken herumwandern". Das Phänomen kennt man auch von Meereswellen, die etwa um eine Hafenmauer herumlaufen können. Licht ausschließlich als Welle modelliert ist der Gegenstand der sogenannten Wellenoptik ↗
Licht als Welle und Teilchen zugleich
Licht kann weder nur aus kleinen Teilchen bestehen, die sich wie Gewehrkugeln durch Raum und Zeit bewegen. Noch kann Licht nur aus Wellen bestehen. Vielmehr spricht man von einem sogenannten Wellen-Teilchen-Dualismus und erzeugt daraus ein Modell, das Teilchen- und Wellenphänomene miteinander verbindet. Ein Teilchen mit Wellencharakter nennt man ein Photon. Lies mehr dazu unter Photonenwelle ↗
Quantenelektrodynamik
Die Quantenelektrodynamik, kurz QED, ist das einzige Modell von Licht, das alle Phänomene immer korrekt vorhersagen kann. Ein wichtiges Stichwort ist "Quantenpfad". Die QED ist in ihren Grundzügen leicht verständlich. Ihr Nachteil ist ein schwer erlernbarer und aufwändiger mathematischer Apparat. Lies mehr dazu unter Quantenelektrodynamik ↗
Goethes Farbenlehre
Johann Wolfgang von Goethe arbeitete über 40 Jahre hinweg intensiv an einer eigenen Farbenlehre. Sie erlaubt viele Vorhersagen zu Lichtphänomenen. Sie unterscheidet sich von anderen Theorien radikal. Goethe lehnt es ab, Modelle von Licht zu formulieren und er greift vor allem Isaac Newton immer wieder scharf für genau dieses Vorgehen an. Goehtes Farbenlehre reduziert sich alleine auf Phänomene ohne eine Welt hinter den Phänomen anzunehmen. Lies mehr dazu unter Goethes Farbenlehre ↗
Fußnoten
- [1] Der Physiker und Nobelpreisträger Richard Feynman betonte immwer wieder, dass wir kein Modell haben, was Licht wirklich ist. Die Physik kann sehr gut Versuchsergebnisse vorhersagen, aber "Sie muß sich bescheiden, lediglich die Wahrscheinlichkeiten, mit der ein Photon auf einen Detektor auftreffen wird, vorherzusagen, ohne ein befriedigendes Modell über den tatsächlichen Ablauf dieses Geschehen anbieten zu können. In: Richard Feynman: QED: Die seltsame Theorie des Lichts und der Materie. Piper Verlag. 1. Auflage 1992. ISBN: 3-492-21562-9. Dort die Seite 49. Siehe auch QED (Feynman) ↗
