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Physik im Alltag und Naturphänomene

Weiße Blüten durch Totalreflexion

Buschwindröschen erfreuen uns vor allem in der Zeit, in der die Bäume noch kein Laub haben und die Sonne den Waldboden erreicht, wo sie vornehmlich wachsen und blühen. Später, wenn das Blätterdach der Bäume so dicht ist, dass nur noch wenig Licht zu ihnen vordringt, verziehen sie sich in die dunkle Unterwelt des Rhizoms, in dem die während der kurzen Vegetationsperiode erworbenen Nährstoffe für das nächste Frühjahr gespeichert werden.
Ihre weiße Farbe verdanken die Blütenblätter nicht eingelagerten Pigmenten, sondern dem physikalischen Mechanismus der Totalreflexion. Der Raum zwischen den Zellen in der Blüte ist luftgefüllt. Das durch die weitgehend transparenten Blütenblätter eindringende Sonnenlicht triff auf die Grenzflächen zwischen den Zellen und wird dort in den meisten Fällen total reflektiert. Totalreflexion kann man beobachten, wenn das Licht vom optisch dünneren Medium – hier der Luft – auf ein optisch dichteres Medium auftrifft. Dabei wird das Licht vom Einfallslot weg gebrochen, sodass es ab einem bestimmten Winkel (Winkel der Totalreflexion) nicht mehr in das dichtere Medium eindringen kann. Auf diese Weise kommt das Licht letztlich wieder in seiner ursprünglichen spektralen Zusammensetzung aus den Blütenblättern heraus mit dem einzigen Unterschied, dass es den unterschiedlich orientierten Zellwänden entsprechend diffus in alle Richtungen reflektiert wird.

Diskussionen

2 Gedanken zu “Weiße Blüten durch Totalreflexion

  1. Ganz einsichtig ist es mir nicht.
    Licht , mit und aus der Luft kommend, trifft auf Zellen, die in Luft eingebettet sind. An der grenzfläche zwischen innenluft und Zellen passiert etwas, offenbar die totalreflektion?!

    Verfasst von kopfundgestalt | 25. Mai 2020, 00:19
    • Das Licht durchquert transparente Medien wie Luft und Wasser (also auch Zellwände von Pflanzen). Wenn es aus der Luft kommend ins Wasser eindringt ist das (mit geringen Reflexionsverlusten) kein Problem. Wenn es aber aus dem Wasser kommend in die Luft eindringt, so ist das ab einem bestimmten Winkel unter dem es auf die Grenzschicht auftrifft, nicht mehr möglich (Totalreflexion).
      Das kann man eindrucksvoll beim Tauchen erleben. Blickt man von unter Wasser nach oben in die Luft, so gelingt das nur in einem bestimmten Winkelbereich. Man blickt gewissermaßen durch ein Loch. Außerhalb dieses Bereichs sieht das Wasser wie ein perfekter Spiegel aus, der alles im Wasser befindliche spiegelt.

      Verfasst von Joachim Schlichting | 25. Mai 2020, 08:53

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