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Monatsrätsel, Physik im Alltag und Naturphänomene

Rätselfoto des Monats März 2018

Wie kommt es zu den „farbigen Strahlen“?


Erklärung des Rätselfotos des Monats Februar 2018
Frage: Blick auf den inneren Boden eines Kochtopfes. Wie kommt es zu den Farb- und Ringstrukturen?

Antwort: Die Farbmuster auf dem Topfboden werden von einer sehr dünnen Oxidationsschicht hervorgerufen. Sie entsteht durch die Einwirkung von Hitze, wodurch Sauerstoffatome ein wenig in den Stahlboden des Topfes hineindiffundieren. Die Schichtdicke entspricht größenordnungsmäßig der Wellenlängen des sichtbaren Lichts, ist also sehr dünn. Das Licht wird an der Oberseite teilweise reflektiert und teilweise in die Schicht hinein gebrochen, wo es an der Unterseite der Schicht abermals reflektiert wird usw. Kommt es zur Überlagerung der so entstehenden Teilwellen im Auge des Betrachters oder auf dem Chip der Kamera, so unterscheiden sie sich u.a. aufgrund des unterschiedlichen Weges, den beide zurückgelegt haben in der Phase. Das führt zu Auslöschungen oder Verstärkungen bestimmter Farben des weißen Lichts, deren Wellenlänge einem halbzahligen oder ganzzahligen Vielfachen der Schichtdicke entspricht.
Aufgrund der unterschiedlichen Einwirkung der Wärme infolge der unterschiedlichen Lebensmittel, die mit dem Topfboden in Wechselwirkung treten, entstehen auch unterschiedliche farbige Flächenabschnitte (Genaueres findet man hier).
Auffallend sind weiterhin die quasikonzentrischen Ringe auf dem Topfboden. Auf den ersten Blick scheint es sich um herstellungsbedingte Riefen zu handeln, an deren Flanken das Licht reflektiert wird. Dagegen spricht aber, dass sich das Ringsystem verschiebt, wenn man die Orientierung des Topfbodens zur Lichtquelle verändert: Das Ringsystem läuft gewissermaßen mit der Lichtquelle mit. Die Ursache sind vielmehr riefenartige, statistisch verteilte Gebrauchsspuren auf dem Topfboden, von denen nur die Abschnitte sichtbar werden, die dem Reflexionsgesetz entsprechend Licht ins Auge reflektieren (ausführlicher:hier).

Diskussionen

12 Gedanken zu “Rätselfoto des Monats März 2018

  1. Das Phänomen mit den konzentrischen Ringen kenne ich von meiner Brille. Halte ich die (nicht mehr neue) Brille in der Hand und schaue auf eine sich darin reflektierende Lichtquelle (Deckenlampe), so sehe ich auch die Ringe. Jetzt weiß ich auch, warum – danke!

    Verfasst von Pfeffermatz | 1. März 2018, 07:49
  2. Was mich beim Tyndall-Effekt am meisten interessiert: Regnets dann wirklich bald? Wie stets herzliche Grüße!

    Verfasst von simonsegur | 1. März 2018, 10:20
    • Vielen Dank für die Kombination aus impliziter Antwort und Frage. Vielleicht ist der Zusammenhang zwischen Tyndalleffekt und Regen eine alte Bauernregel? Allerdings macht der Tyndalleffekt keine Aussagen über die Farben des gestreuten Lichts. Liebe Grüße, Joachim.

      Verfasst von Joachim Schlichting | 1. März 2018, 17:01
  3. Die Augenringe sieht man auch ohne Brille 😉
    Da die Sonne hinter einer Wolke ist und die Wolke eine ungleiche Form=Durchlässigkeit hat, wird das durchgelassene Sonnenlicht entsprechend der partiellen Wolkendichte, entsprechend aufgefächert. Die verscheidenen Farben werden wohl von den in der Luft schwebenden Wasser-Partikel entsprechend des Einfallswinkel gefiltert und als differnziertes Farb-Licht wieder gegeben?

    Verfasst von Malabar | 1. März 2018, 16:02
  4. …. also mein Topf ist schwarz – tiefschwarz. Hat aber diesmal nix mit Physik zu tun. Meine Suppe ist nicht so recht gelungen und war schlussendlich recht knusprig…… Ehe ich diese Ringe wiedersehe, ist allerhand Handarbeit nötig.

    Verfasst von Wolfgang Schmidt | 2. März 2018, 08:27
  5. Die Schlagwörter, mit denen dieses tolle Photo verknüpft ist, geben ja schon mal einen Hinweis, wo ich forschen könnte.😎

    Verfasst von ele21 | 13. März 2018, 10:48

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