//
Marginalia, Physik im Alltag und Naturphänomene

Die Welt des Kleinen und Hässlichen: ganz groß und schön

Irisierende-Bakterien1Bakterien stehen in einem recht zwielichtigen Ruf. Einerseits sind sie für Krankheiten verantwortlich und andererseits sind sie in vielfacher Hinsicht notwendig für das Leben. Diese Ambivalenz fällt dann besonders auf, wenn man sie am Rande eines stinkenden Tümpels in Form dünner Schichten antrifft, die das durch faulende Blätter und andere organische Stoffe „verunreinigte“ Wasser großflächig überziehen und durch die Schönheit der metallisch glänzenden Farben die Aufmerksamkeit auf sich ziehen (siehe Abbildung).
Der Autor Joseph A. Amato hebt in diesem Zusammenhang ganz allgemein die besondere Bedeutung des Kleinen und Hässlichen im Rahmen der Kulturgeschichte der Menschheit hervor: „Objekte müssen hinter Staub und Dunkelheit hervorgeholt werden, um in ihrer Schönheit wahrgenommen zu werden. In diesem Punkt machten die Künstler der Renaissance einen großen Schritt in die Welt der kleinen Dinge. Tatsächlich waren sie die ersten und eifrigsten Naturalisten Europas, Chronisten, die jeder Expedition zugute kommen. Zeichnen war eine Kunst, die jeder Wissenschaftler zu beherrschen suchte. Indem der Künstler seine nähere Umgebung mitsamt ihrem Staub und Schmutz genau schilderte, trug er eine interessante Welt kleiner Dinge zusammen“.
Statt zu zeichnen, haben wir einen kleinen Ausschnitt aus dem Tümpel fotografiert und uns klargemacht, wie es zu den eindrucksvollen Farben kommt. Wie man an den Kräuselungen und Skizze Dünne Schichtder teilweisen Lichtdurchlässigkeit (Transluzenz) erkennen kann, handelt es sich um eine dünne Haut, die die Bakterien auf dem Wasser bilden. Die Schicht ist sogar so dünn, dass sie in die Größenordnung der Wellenlängen des sichtbaren Lichtes reicht und daher ohne Pigmente auskommt, um die schönsten Interferenzfarben hervorzubringen.
Das auf diese transluzente Haut auftreffende Licht, wird an der oberen Grenzschicht teilweise reflektiert und teilweise in die Schicht hineingebrochen. An der unteren Grenzschicht zwischen Bakterien und Wasser wird das Licht abermals teils durchgelassen und teils reflektiert. Der reflektierte Teil des Lichts läuft zurück und trifft sich mit dem bereits an der oberen Grenzschicht reflektierten Licht (Abbildung unten).
Das an der optisch dichteren Schicht reflektierte Licht erleidet einen Phasensprung von einer halben Wellenlänge und das an der unteren Grenzschicht reflektierte Licht legt einen längeren Weg zurück, so dass sich insgesamt ein Gangunterschied zwischen beiden Teilstrahlen* ergibt. Die Größe des Gangunterschieds hängt ab von der Schichtdicke, dem Brechungsindex der Bakterienhaut, dem Einfallswinkel und der Wellenlänge des Lichts.
Wenn das Licht zweier sich überlagernder Strahlen einer bestimmten Wellenlänge in Phase ist, also Wellenberge und Wellentäler genau zusammenpassen, rufen sie einen hellen Reflex hervor (konstruktive Interferenz). Wenn sie nicht in Phase sind, löschen sie sich teilweise oder ganz aus (destruktive Interferenz).
Dadurch ändert sich die farbliche Zusammensetzung des Sonnenlichts, so dass aus dem Rest der Farben eine andere Mischfarbe als Weiß entsteht. Die unterschiedlichen Farbstreifen auf der dünnen Haut lassen daher Rückschlüsse auf ihre variierende Dicke zu. Die Interferenzstreifen werden auch Interferenzen gleicher Dicke genannt, weil für alle Stellen gleicher Dicke die Interferenzbedingungen gleich sind, so dass dort dieselbe Farbe zu sehen ist.

* Die Strahlen kennzeichnen die Ausbreitungsrichtung der Wellenfronten

Zitat aus: Amato, Joseph A.; Von Goldstaub und Wollmäusen; Die Entdeckung des Kleinen und Unsichtbaren; Europa Verlag GmbH Hamburg/ Wien, August 2001

Advertisements

Diskussionen

Es gibt noch keine Kommentare.

Kommentar verfassen

Trage deine Daten unten ein oder klicke ein Icon um dich einzuloggen:

WordPress.com-Logo

Du kommentierst mit Deinem WordPress.com-Konto. Abmelden / Ändern )

Twitter-Bild

Du kommentierst mit Deinem Twitter-Konto. Abmelden / Ändern )

Facebook-Foto

Du kommentierst mit Deinem Facebook-Konto. Abmelden / Ändern )

Google+ Foto

Du kommentierst mit Deinem Google+-Konto. Abmelden / Ändern )

Verbinde mit %s

%d Bloggern gefällt das: