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Monatsrätsel, Physik im Alltag und Naturphänomene

Rätselfoto des Monats Januar 2018

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Warum nimmt das Tauwasser diese Form an?

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Erklärung der Rätselfrage des Monats Dezember 2010

Frage: Wie kommt es zu dieser Korona?
Antwort:  In früheren Zeiten waren die einfach verglasten Fensterscheiben im Winter oft beschlagen und trübten den Durchblick. Entschädigt wurde man dafür manchmal durch einen schönen Anblick: Durch die beschlagene Fensterscheibe hindurch betrachtet erschien eine Lichtquelle von mehr oder weniger farbigen Ringen umgeben.
Auf diese Veredelung des Lichts muss man aber auch heute nicht verzichten. Ganz zeitgemäß kann als Ersatz für die (beschlagene) Scheibe eine (trockene) transparente Tintenstrahlfolie dienen. Blickt man durch diese hindurch auf eine brennende Kerze, erscheint die Flamme auch ohne Wassertröpfchen von einer (meist noch schöneren) Korona umgeben, deren Farbintensität und -diversität kaum zu wünschen übrig lässt.
Wie kommt es zu der eindrucksvollen »Lichtkrone«? Betrachten wir den wohl einfachsten Fall. Zur Vorbereitung sticht man mit einer feinen Nadel ein winziges Loch von einigen hundertstel Millimetern Durchmesser in ein Stück Papier, etwa eine Karteikarte. Diese presst man dazu fest auf eine Glasplatte, so dass sich der Durchstich auf die vorderste Nadelspitze beschränkt. Als Lichtquelle eignet sich der Sonnenreflex auf einer verspiegelten Weihnachtsbaumkugel. Dann blickt man durch das Loch hindurch ins Licht. Weil dieses am winzigen Loch gebeugt wird, kommt es im Auge zu richtungsabhängigen Auslöschungen und Verstärkungen einzelner Wellenlängen des weißen Lichts. Und weil weißes Licht sämtliche Spektralfarben umfasst, erscheinen schließlich farbige, konzentrisch um das helle Zentrum gelegene Ringe.
Ganz ähnliche Koronen erzeugen auch kleine Partikel. Denn dem babinetschen Prinzip entsprechend, entsprechen sich Beugungsbilder zweier komplementärer Blenden und ein »Loch« führt zum gleichen Effekt wie ein entsprechend großes Scheibchen. Das kann das Tröpfchen an einer beschlagenen Scheibe sein, aber auch eine dünne Tröpfchenwolke, die sich vor Sonne oder Mond schiebt.
Eine kleine Schwierigkeit tut sich allerdings auf: Damit die Intensität der so erzeugten Korona hinreichend groß wird, müssen sich die Beugungsbilder vieler Tröpfchen überlagern. Störungsfrei geschieht dies aber nur im Fall gleich großer Streupartikel. Je stärker hingegen die Tröpfchengröße variiert, desto mehr weichen die Beugungsbilder voneinander ab. Dann mischen sich die Farben zunehmend, so dass am Ende möglicherweise nur ein weißer Hof rund um die Lichtquelle zu sehen ist. Die Tintenstrahlfolie hingegen sorgt ganz mühelos für Farbenpracht. Denn sie ist nicht völlig homogen, sondern besitzt einen mikroskopisch feinen Belag, der nahezu gleich große, kreisrunde Partikel enthält. Welcher Funktion sie dort auch immer zu erfüllen haben, uns dienen sie als ideale Streupartikel für lichtstarke Beugungsbilder.

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Diskussionen

4 Gedanken zu “Rätselfoto des Monats Januar 2018

  1. Frohes neues Jahr lieber Joachim!

    Verfasst von kunstschaffende | 1. Januar 2018, 00:28
  2. Hallo Joachim, die Gravitationskraft wird hier wichtig sein. Sie müsste nach unten zeigen, da das durch diese näherungsweise Kugellinse erzeugte Bild den Himmel unten hat. Auch die Adhäsionskraft müsste eine Rolle spielen. Gruß Kai

    Verfasst von Kai | 20. Januar 2018, 16:38

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