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Marginalia, Physik im Alltag und Naturphänomene

Ambivalente Farbfilme auf dem Wasser

Nach einer längeren Radtour ruhe ich mich am Strand des Großen Meeres aus. Dass dieser Binnensee mit Meer bezeichnet wird, während man von der See und Nordsee spricht, die ich nun wirklich als Meer bezeichnen würde, beschäftigt mich einen Moment. Dann werde ich durch die zahllosen Versuche abgelenkt, die jemand unternimmt, um den Außenbordmotor seines Bootes zu starten. „Jau, beim achten Mal…“, lästern einige Jugendliche, die den Auftritt des Bootsführers aktiv verfolgen, weil sie sonst nichts zu tun haben.
Kurz danach braust das Boot lärmend davon und hinterlässt eine interessante Wellenformation, die noch einige Zeit nachwirkt. Schließlich tritt Ruhe ein und die Wasseroberfläche wird wieder glatt. Doch dort wo die Startversuche stattfanden, hat sich ein feiner Ölbelag auf dem Wasser gebildet, der in so schönen Farben schillert, dass er fast die negative ökologische Wirkung der Wasserverschmutzung ästhetisch kompensiert. Vergessen wir also einen Moment die Wasserverschmutzung  und freuen uns  an den Farben.
Öl hat eine geringere Dichte als Wasser und hält sich daher an der Oberfläche des Gewässers auf. Es hat außerdem eine geringere Oberflächenspannung als Wasser. Daher ist weniger Energie nötig eine Oberfläche aus Öl zu bilden als aus Wasser. Und da die Natur bestrebt ist, unter den gegebenen Bedingungen so viel Energie wie möglich an die Umgebung abzugeben, ersetzt das Öl die Wasseroberfläche soweit der Vorrat reicht bis es ganz oder nahezu eine Schichtdicke von molekularer Dimension angenommen hat.
Das ist die Größenordnung der Wellenlänge des Lichts, was nicht ohne Einfluss auf die spektrale Zusammensetzung des Lichts ist. Dieses wird nämlich nicht nur von der oberen Grenzschicht zwischen Luft und Öl, sondern auch von der unteren Grenzschicht zwischen Öl und Wasser in mein Auge reflektiert, wo sich beide Teilwellen überlagern. Unter anderem weil die an der unteren Schicht reflektierte Teilwelle einen geringfügig längeren Weg zurückgelegt hat, schwingen die Wellen bei der Überlagerung nicht mehr in Phase. Indem durch diese Interferenz die Intensität einzelner Wellen verstärkt oder abgeschwächt wird, kommt es zu einer Veränderung der spektralen Zusammensetzung des Lichts. Dadurch erstrahlt der Ölfleck in den durch die Interferenz hervorgerufenen Farben. Man kann umgekehrt aus den auftretenden Farben Rückschlüsse auf unterschiedliche Schichtdicken ziehen.

Diskussionen

7 Gedanken zu “Ambivalente Farbfilme auf dem Wasser

  1. Wunderschönes Bild!
    Bekommt man aber nur mit Mineralöl hin – oder?
    Ein Versuch mit Speiseöl in Wasser hat bei mir gar keinen Effekt gezeigt (außer eines leichten „Lupeneffekts“, wenn man durch den Öltropfen auf den Schüsselboden schaut).

    Super Anregungen, die Augen offen zu halten. Weiter so!
    Viele Grüße
    Conny

    Verfasst von Conny | 27. Mai 2020, 10:37
    • Hallo, liebe Conny! Danke für deinen lieben Kommentar. Du hast Recht, das was in der Umwelt ohne Umstände passiert, lässt sich gar nicht so einfach nachmachen. Jedenfalls ist das Nachmachen mit Haushaltsgegenständengar nicht so einfach. Bei Olivenöl bilden sich eher linsenförmige Tropfen, die – wie du richtig beobabachtet hast – das Licht auffällig brechen.
      Liebe Grüße, Joachim.

      Verfasst von Joachim Schlichting | 27. Mai 2020, 11:49
  2. address now ok (pacyt83@gmail.com)

    Verfasst von selina333333333 | 27. Mai 2020, 12:43
  3. Im Prinzip tritt das ja auch bei insektenflügeln auf, die ja aus mehreren Schichten aufgebaut sein können, ähnlich einem offenen Parkhaus.
    Die Luft zwischen den einzelnen Flügelschichten wird wohl auch die Konstruktion stabilisieren helfen.

    Verfasst von kopfundgestalt | 27. Mai 2020, 14:23

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