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Licht ist Energie, so wie jede Schwingung Energie ist. Ist es in dieser Art in Bewegung, kann es durch Wellenfunktionen beschrieben werden. Doch selbst in den Augenblicken, in denen es als Teilchen eine Ortsbestimmung erfährt, ist es nur im Moment der Messung an einem Punkt auszumachen. Gleich darauf ist es schon wieder fort. Diese Lichtteilchen werden Photonen genannt und sind nur durch Messinstrumente in ihrer Einzelexistenz nachzuweisen.

Licht ist ein Spektrum elektromagnetischer Frequenzen. Die umfangreichsten Bandbreiten bleiben dem Auge verborgen, schwingen zu schnell oder zu langsam, als dass sie vom Sehsinn interpretiert werden könnten.

Was ist sichtbares Licht?

Die Frage wird umso interessanter, wenn klar ist, dass ohne Licht nichts sichtbar wäre. Licht ist damit die Grundlage dafür, dass überhaupt etwas mit dem Sehsinn wahrgenommen werden kann.

Wie alles Allgegenwärtige erscheint es als nichts besonderes. Niemand denkt unaufhörlich daran, dass es ohne Licht nicht nur keine Möglichkeit gäbe, etwas zu sehen, sondern dass niemand da wäre, um etwas zu sehen. Denn Licht ist auch die Grundlage organischer Materie und damit des Lebens.

Der Frequenzbereich des Lichtspektrums reicht von ca. 380 bis 790 Thz.
Vom Grundsatz her ist es farblos, so, als würde man einfach voraus in eine Leere schauen, die hell erleuchtet ist. Damit das sichtbare Licht für uns die Welt entstehen lassen kann, braucht es Oberflächen und Körper. Durch letztere erzeugt Licht im Zusammenspiel mit dem Schatten Konturen, und die Oberflächen erschaffen das Farbspiel der Welt und der Natur. Abhängig von ihrer eigenen Struktur, reflektieren Oberflächen unterschiedliche Anteile des gesamten Lichts, des vorhandenen Spektrums aller Frequenzen, die durch ihre wahrnehmbare Bandbreite bestimmen, in welcher Farbe sie uns erscheinen.

Das ist einer der wichtigen Aspekte. Ohne die Interpretation der Sinne, könnte kein Licht wahrgenommen werden, keine Farben, nichts von dem, was in der Realität um uns herum vorhanden ist.
Sichtbares Licht hat in diesem Zusammenspiel etwas von einem Chamäleon.

­Das weiße Gesamtspektrum, in dem alle Farben ineinander fallen, spaltet sich auf, um in immer wieder anderen Nuancen in Erscheinung zu treten.
Sichtbares Licht ist, was menschliche Augen aus einem schier endlosen Spektrum zu erfassen und interpretieren in der Lage sind.

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Als Licht versteht man im Alltag diejenige elektromagnetische Strahlung, welche vom menschlichen Sinnesapparat wahrgenommen werden kann. Dies umfasst etwa den Bereich von 400 bis 800 Nanometern Wellenlänge.

Der Welle-Teilchen-Dualismus ist ein Konzept aus der Quantenmechanik, welches besagt, dass jede Strahlung, also auch das Licht, sowohl Wellen-, als auch Teilchencharakter hat. Diese Lichtteilchen, die sogenannten Photonen, sind masselos und bewegen sich immer mit der sogenannten Lichtgeschwindigkeit, was die Voraussetzung für Einsteins Arbeiten war.

Diese Lichtgeschwindigkeit ist die größte anzunehmen Geschwindigkeit, mit der sich eine Information, ein Teilchen oder eine Ursache bewegen kann. Sie ist diejenige Geschwindigkeit, mit der sich eine elektromagnetische Welle im Vakuum bewegt. Ihr absoluter Wert beträgt etwa 300.000 Kilometer in der Sekunde. Die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit ist die Basis von Einsteins spezieller und allgemeiner Relativitätstheorie.

Die spezielle Relativitätstheorie beschreibt die Zusammenhänge zwischen Raum und Zeit. Diese Theorie zeigt das Verhalten zueinander bewegter Systeme und der Relativitäten von Zeit und Distanz. In einer kurzen Zusammenfassung kann man sagen, dass die Zeit langsamer vergeht, je schneller sich ein Objekt bewegt. Zwei gleich alte Zwillinge haben ein anderes Lebensalter, wenn einer davon sich längere Zeit mit einer sehr hohen Geschwindigkeit bewegt hat. Dieses etwas seltsam anmutenden Phänomen wird als Zwillingsparadoxon bezeichnet. Die Konsequenz war die Einführung der vierdimensionalen Raumzeit. Sie ist eine Erweiterung der klassischen mechanischen Beschreibungen und geht im Grenzfall kleiner Geschwindigkeiten, wie sie auf der Erde vergleichsweise üblich sind, in diese über. Die spezielle Relativitätstheorie beinhaltet auch die bekannte Formel E = mc² [E: Energie, m: Masse, c: Wert der Lichtgeschwindigkeit] welche die Äquivalenz zwischen Masse und Energie beschreibt.

Einstein erweiterte das Konzept durch die Beschreibungen der Beziehungen zwischen Materie und der Raumzeit auf die allgemeine Relativitätstheorie. Die, durch Masseteilchen verursachte, Gravitation beeinflusst die Struktur der Raumzeit. Dieses Phänomen ist als Raumzeitkrümmung bekannt. Die in der Allgemeinheit bekannteste Auswirkung dieser physikalischen Gesetze sind die sogenannten Schwarzen Löcher. Bei diesen handelt es sich um extrem massereiche Sterne, welche eine so große Raumkrümmung erzeugen, dass sie das Licht nicht mehr entweichen kann und somit nicht mehr sichtbar wird.

Einsteins Erkenntnisse haben die moderne Physik nachhaltig beeinflusst und verändert.

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Licht ist eine für den Menschen sichtbare elektromagnetische Strahlung. Licht ist die entscheidende Energiequelle des Lebens und besteht aus Wellen. Wenn es sich wie Sonnenlicht aus allen Wellenlängen zusammensetzt, empfindet der Mensch es als unbunt, setzt es sich jedoch aus einem einzelnen Wellenlängenbereich zusammen, sieht man eine Farbe. Gemessen werden Wellenlängen in Nanometer, der Mensch kann Wellenlängebereiche zwischen 400 nm und 760 nm wahrnehmen.
Zu dem gesamten Spektrum elektromagnetischer Strahlung zwischen 0,0001 nm und 100.000.000.0­00.000 nm gehören außerdem Röntgen- und Gammastrahlung, Ultraviolett-, Infrarot-, Mikrowellen- und Radiowellenstrahlen. Sonnenlicht ist die natürliche Hauptquelle des Lichts auf der Erde, künstliches Licht sind unter anderem Glühlampen oder Laser. Kleine Lichtteilchen (Photonen) bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit (c ) fort, was etwa dreihunderttausend Kilometer pro Sekunde entspricht. Ein Lichtstrahl, der von der Erde zum Mond reist braucht nur 1,3 Sekunden.

Ein für den Menschen farbiger Gegenstand enthält Farbstoffe oder Pigmente, die einzelne Wellenlängebereiche verschlucken oder absorbieren. Der Mensch nimmt ein grünes Blatt als grün wahr, weil die Wellenlängebereiche von 500 nm bis 550 nm von dem Blatt verschluckt werden. Die anderen Bereiche werden absorbiert.

Licht ist Energie und Energie geht nicht verloren, sie wird umgewandelt. Das Licht oder die Energie, die von dem Blatt aufgenommen wird, wird zur Photosynthese, also zum Wachstum der Pflanze benötigt. Strahlung, die von dem Blatt absorbiert wird, wird dann in Wärmeenergie umgewandelt. Strahlung kann auch die Struktur von Molekülen zerstören, für Lebewesen sind die kurzwelligen UV- und Röntgenstrahlen besonders gefährlich. Es entsteht beispielsweise Sonnenbrand, wobei Menschen und Tiere, aber auch Pflanzen davon betroffen sein können.

Neben dem größten natürlichen Nutzungsbereich der Sonnenenergie, der Erderwärmung und dem damit entstandenden Leben, gibt es zunehmend auch eine technische Nutzung, insbesondere im Bereich der Energieversorgung. Mit Hilfe der Solartechnik kann Wärme oder elektrische Energie gewonnen und gespeichert werden, und für unzählige Einsätze verwendet werden. Da Sonnenenergie auch für die Entstehung des Windes und des Wasserkreislaufs auf der Erde verantwortlich ist, fallen auch Windkrafträder und Wasserkraftwerke unter den Nutzungsbereich des Sonnenlichts. Mit dem steigenden technischen Fortschritt werden Anlagen zur Gewinnung und Umwandlung von Sonnenenergie, sogenannte erneuerbare Energien, immer effektiver und lösen andere Energieerzeuger wie Kernkraftwerke auf lange Sicht gesehen ab.

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Es gibt viele Redewendungen, welche sich mit dem Thema Licht beschäftigen: “Jemandem geht ein Licht auf”, “Licht ins Dunkel bringen” oder “ein helles Köpfchen haben”. Auch in den verschiedenen Weltreligionen ist Licht immer ein Thema von zentraler Bedeutung. Die Erleuchtung im Buddhismus, das Licht Jesu-Christi und die Heiligenscheine im Christentum oder anderen monotheistischen Religionen, in denen Gott immer wieder mit Licht gleichgesetzt wird. Licht wird oft auch mit Intelligenz gleichgesetzt, da die Abwesenheit von Licht als “geistige Umnachtung” gilt.

Die erste Lichtform, jenseits der Sonne, das Feuer, war von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung der Kultur und der Menschheit allgemein. Feuer ermöglichte ein Sehen in der Nacht, verbessern der Nahrung und wurde von vielen antiken Völkern als die Quelle der Kultur angesehen. Der Feuerbringer Prometheus gilt in der griechischen Antike als der Kulturstifter und Freund der Menschen.

Künstliches Licht ist von zentraler, gesellschaftlicher Bedeutung, da es ein Arbeiten und Leben auch bei Nacht oder unter der Erde ermöglich. Durch die Revolutionen, die künstlich erzeugtes Licht mit sich gebracht hat, wurden viele Errungenschaften, wie ein unterirdisches Schienennetz, Fortschritte im Bergbau, der Meeresforschung etc. überhaupt erst ermöglicht.

Physikalisch gesehen handelt es sich bei sichtbarem Licht um elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von etwa 400 bis 800 Nanometern. Die Grenzen sind aber keinesfalls streng gezogen, da die Grenze der Sehfähigkeit des menschlichen Auges nicht abrupt aufhört, sondern langsam nachlässt. Die angrenzenden elektromagnetischen Strahlen des Infrarot- und Ultraviolett-Bereiches werden häufig auch noch als Licht bezeichnet. Im folgenden Link eine Übersicht über die verschiedenen Klassifikationen der Strahlung innerhalb des elektromagnetische Spektrums.

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Die menschliche Seheigenschaft wird durch das, in das Auge einfallende Licht auf die entsprechenden Sinneszellen, bestehend aus Sehzapfen und Stäbchen, erzeugt. Die verschiedenen Wellenlängen innerhalb des sichtbaren Lichtes können entsprechenden Farben zugeordnet werden, dabei sind die Übergänge zwischen den Farben fließend. Das Licht der Sonne wird als weiß empfunden, da es Licht verschiedener Wellenlängen in sich vereint. Durch ein Prisma kann dieses Licht in seine verschiedenen Wellenlängen, und damit Farben, aufgespalten werden.

Theorien und Experimente der neueren Physik zeigten, dass Licht zum einen aus Teilchen, den sogenannten Photonen, welche massenlos sind, und zum anderen aus Wellen, besteht. Die Geschwindigkeit eines Photons ist die höchste erreichbare Geschwindigkeit, die sogenannte Lichtgeschwindigkeit im Vakuum. Sie beträgt näherungsweise 300.000 Kilometer in der Sekunde. Von zentraler Bedeutung ist dieser unveränderliche Wert der Lichtgeschwindigkeit in der bekannten Relativitätstheorie von Albert Einstein.

Viele technische Fortschritte in der Vergangenheit sind der Untersuchung von Licht und elektromagnetischer Strahlung zu verdanken. Beispiele hierfür sind Laser, für die Messtechnik oder digitale Laufwerke, sowie die stromsparenden Leuchtdioden.

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Eines der aufregendsten Phänomene, die wir kennen, ist Licht. Ohne Licht gäbe es kein Leben, es beeinflusst sogar den Gemütszustand. Licht lässt Menschen Wohlbefinden empfinden, doch kann es unter Umständen unangenehm wirken. Dabei ist Licht nichts anderes, als elektromagnetische Strahlung, die für unser Auge sichtbar ist. Übrigens gehören Rundfunkstrahlen, Wechselstrom und Röntgen- oder Gammastrahlen ebenfalls zur elektromagnetischen Strahlung. Grenzbereiche der für das Auge sichtbaren, elektromagnetischen Strahlung bilden hier das ultraviolette sowie das Infrarot Lichtspektrum.

Eng einher mit dem Sehen von Licht geht dabei das Wahrnehmen von Farben

Farben sind keine Attribute eines Gegenstandes. Vielmehr ist es der Teilbereich des Lichts, der an einem Körper oder Gegenstand wahrgenommen und interpretiert wird. Dabei spielt auch das menschliche Auge eine große Rolle, denn andere Lebewesen können aufgrund eines unterschiedlichen Augenaufbaus keine Farben visualisieren.

Grund für farbliches Wahrnehmen ist die Besonderheit, dass das Gesamtspektrum von Licht aus verschiedenen Wellenlängen besteht. Jede Farbe hat also ihren eigenen Spektralbereich. Das menschliche Auge besitzt an der Netzhaut unterschiedliche Rezeptoren, sogenannte Zapfen und Stäbchen. Diese Stäbchen sind verantwortlich für hell und dunkel, also Kontrast. Die Zapfen sind mit drei verschiedenen Empfindungsbereichen im Auge vorhanden, für jeden Spektralbereich einen, was den somit wahrnehmbaren drei Grundfarben entspricht: Rot, Blau, Grün.

Auswirkungen des Farbspektrums auf die Sinne

Diese Farbwahrnehmung im Licht zeigt sich verantwortlich, ob Licht nun als (angenehm) warm oder (unangenehm) kalt empfunden wird. Bei einer warm wirkenden Lichtquelle wie der Sonne und auch der Glühbirne erklärt sich so, dass das Farbspektrum größer sein muss, als bei einer Leuchtstoffröhre. Ergo wird das Licht einer Leuchtröhre von vielen Menschen als unangenehm empfunden, da es eben nicht genügend spektrale Breite aufweist.

Eigenschaften von Licht

Licht hat viele Eigenschaften. Dem Zusammenspiel dieser Eigenschaften ist es teilweise zu verdanken, dass es auf einem Planeten wie der Erde Leben gibt. Wird dieses Zusammenwirken nur leicht aus der Balance gebracht, kann es massive negative Auswirkungen hervorbringen. Die Eigenschaften, um die es geht, sind Absorption, Remission und Reflektion. Außerdem spielen die Lichtbrechung und -Streuung eine Rolle. Ergänzend sind diese Eigenschaften gleichzeitig für bestimmte, optische Wahrnehmungen verantwortlich.

Das Licht breitet sich von der Sonne mit einer Geschwindigkeit von knapp 300.000 Metern pro Sekunde aus, der Lichtgeschwindigkeit, welche uns als die höchste zu erzielende Geschwindigkeit bekannt ist. Trifft sie nun auf einen Gegenstand, wie zum Beispiel die Erde, wird ein Teil des Lichts absorbiert, also aufgenommen. Die Energie des Lichts wird in Wärme umgewandelt. Die Umgebung erwärmt sich wie in einem Treibhaus.

Vorher, auf dem Weg durch die Atmosphäre wird insbesondere das blaue Spektrum des Sonnenlichts gestreut, weswegen der Himmel blau erscheint. Trifft nun das Licht im weiteren Verlauf auf eine Wasseroberfläche wie der eines Meeres, spiegelt sich dort der durch Menschen blau interpretierte Himmel. Blaue Farbpigmente absorbieren bestimmte Teile des Lichts und werfen sie teilweise zurück. Es ist die Remission, die Farbe Blau ist sichtbar. Das ist der Grund für die tiefblaue Wirkung an wolkenlosen Tagen.

Fazit

Licht ist nicht nur lebensnotwendig. Aufgrund seiner verschiedenen Eigenschaften beeinflusst es permanent das ganze Leben. Das beginnt physikalisch mit dem Erkennen von Farben und geht hin zur Psychologie, denn je nach Dominanz einzelner Lichteigenschaften steigert oder vermindert es menschliches Wohlbefinden. Dabei gehört Licht so sehr zum normalen Alltagsleben, dass diese enormen Fähigkeiten kaum jemandem auffallen.