Was ist Licht?

Die Frage nach der Natur des Lichtes hat die Menschheit schon vor langer Zeit beschäftigt.

Während Isaac Newton mit seiner Korpuskeltheorie versuchte, die Ausbreitung des Lichts durch die Bewegung kleiner Teilchen zu erklären, gab es andererseits einige Verfechter der Wellentheorie, die sich schließlich immer mehr durchsetzte.

Handelt es sich bei Licht um elektromagnetische Wellen?

Bereits James Clerk Maxwell sagte mit seiner Theorie über die Elektrodynamik im Jahre 1864 die Existenz elektromagnetischer Wellen voraus. Die vorhergesagte Ausbreitungsgeschwindigkeit dieser elektromagnetischen Wellen stimmte genau mit der Lichtgeschwindigkeit überein. Die Vermutung lag also nahe, dass es sich auch bei Licht um elektromagnetische Wellen handeln müsste.

Praktisch alle Physiker gingen zu dieser Zeit davon aus, dass Wellen - auch elektromagnetische Wellen - sich nicht im Vakuum ausbreiten könnten sondern ein Medium bräuchten. Dieses Medium, das überall - auch im Weltall - existieren müsste, nannte man Äther.

Info:
Dass es diesen Äther tatsächlich gar nicht gibt, schloss Albert Einstein aus den Ergebnissen des Michelson-Morley-Experiments (1887) in seiner Arbeit zur speziellen Relativitätstheorie.

Sind Wellenphänomene auch bei Licht nachweisbar?

Wenn es sich bei Licht tatsächlich um eine Wellenerscheinung in Form von elektromagnetischen Wellen handelt, dann müssten alle bekannten Wellenphänomene, einschließlich Beugung und Interferenz auch beim Licht nachweisbar sein.

Licht + Licht = Dunkelheit?

Bei allen Arten von Wellen gibt es das Phänomen, dass sich zwei Wellen mit gleicher Amplitude und Frequenz gegenseitig auslöschen können. Dieses Phänomen wird als (destruktive) Interferenz bezeichnet. Wir haben dieses Phänomen z.B. mit Wasserwellen oder Schallwellen nachgewiesen.

Dass sich das Licht zweier Lampen gegenseitig auslöscht, ist nur schwer vorstellbar und im Alltag nicht zu beobachten.

Mögliche Gründe:

  • Licht ist doch keine Wellenerscheinung
  • Die Wellenlänge von Licht ist so klein, dass man es nicht bemerkt
  • Zwei Lichtquellen senden Licht nicht im gleichen Takt aus, so dass es keine feste Phasenbeziehungen gibt

Überlegung:

Um eine feste Phasenbeziehung zu gewährleisten, könnte man das Licht einer Quelle aufteilen und anschließend zur Überlagerung bringen. Um das zu erreichen kann man das Licht einer Lichtquelle auf zwei schmale Spalte treffen lassen.

Beugung von Licht?

Wenn Licht auf einen schmalen Spalt trifft, müsste außerdem das Phänomen "Beugung" nachweisbar sein. Das würde bedeuten, dass das Licht auch in den Schattenraum eindringen müsste und sich hinter dem Spalt in alle Richtungen ausbreitet. Das stünde allerdings im Widerspruch zur geometrischen Optik.

Wir erinnern uns:

Trifft eine Wasserwelle auf einen schmalen Spalt, so breiten sich die Wellen hinter dem Spalt halbkreisförmig und in alle Richtungen aus:

Beugung am Spalt

Für Licht würde das bedeuten:

Je schmaler der Spalt ist, der von einer Lichtquelle beleuchtet wird, umso größer müsste der Lichtfleck auf einem dahinter stehenden Schirm werden.

Ob die Phänomene "Beugung" und "Interferenz" tatsächlich auch bei Licht nachweisbar sind, erfährst Du auf den nächsten Seiten!