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Physik im Alltag und Naturphänomene, Physikalisches Spielzeug & Freihandversuche

Gefrorene Federn

Was hier so federleicht und bunt daherkommt, sind nicht die Federn eines bunten Eisvogels. Vielmehr blickt man auf Eiskristalle, die sich in einer dünnen Schicht ziemlich schnell ausbreiten. Normalerweise ist Eis unbunt zwischen transparent und weiß changierend. In diesem Fall liegt die Eisschicht zwischen zwei Polarisationsfolien. Die vor der Eisschicht platzierte Folie polarisiert das einfallende Licht und die hinter der Eisschicht befindliche Folie analysiert das beim Durchgang durch die Eiskristalle modifizierte Licht. Diese Modifikation (siehe unten) macht sich durch bunte Farben bemerkbar, die gewisse Auskünfte über die innere Struktur der Eiskristalle geben.

Wer es physikalisch etwas genauer wissen will, dem sei gesagt, dass Eis die optische Besonderheit hat, doppelbrechend zu sein: Das durch die Eisscholle hindurchgehende polarisierte Licht wird in zwei leicht unterschiedliche Richtungen gebrochen, so dass es in zwei Teilstrahlen zerfällt. Diese unterscheiden sich in ihrer Ausbreitungsgeschwindigkeit. Infolgedessen entsteht zwischen beiden Teilstrahlen eine unter anderem von der Wellenlänge abhängige Phasendifferenz. Sie macht sich in einer entsprechenden Drehung der Polarisationsebene bemerkbar, wenn sich die Teilstrahlen des Lichts beim Austritt aus dem Eis überlagern. Tritt dieses Licht dann durch ein Polarisationsfilter oder wird es in einem bestimmten Winkel reflektiert, so werden den unterschiedlichen Drehungen der Polarisationsebene entsprechend die verschiedenen Wellenlängen nur mehr oder weniger gut durchgelassen. Die auf diese Weise veränderten Intensitäten der einzelnen Wellenlängen des ehemals weißen Lichts äußern sich in verschiedenen Farben.

Diskussionen

10 Gedanken zu “Gefrorene Federn

  1. Hier wird mir wieder die besondere Verbindung aus schöner Abbildung und interessanter Erklärung eines physikalischen Phänomens deutlich, die all deine Beiträge ausmachen, Joachim. Originell und lesenswert, wie immer.

    Verfasst von Ule Rolff | 8. März 2022, 08:59
  2. Garnicht so einfach. Gerade, wenn sich die Erklärung Satz für Satz weiterschraubt zu ihrem Ende.
    Die Farben sind m.E. ALSO (nach meiner Lesart) dadurch entstanden, daß bestimmte Wellenlängen punktuell (örtlich) zu schwach sind. Blau z.b. bedeutet, daß Blau die grösste Intensität an der jeweiligen Stelle hat.
    Man würde vielleicht erwarten, einen Farbregen zu sehen, also Pointillismus. Stattdessen sind „Flächen“ gleicher Farbe zu erkennen.

    Verfasst von kopfundgestalt | 8. März 2022, 10:01
    • Stimmt. Immer dann wenn das „Gleichgewicht“ der Spektralfarben des weißen Lichts auf der Ebene der Größenordnung der Wellenlängen des Lichts „gestört“ wird, muss man mit dem Auftreten von Farben rechnen (Strukturfarben). In diesem Fall kennzeichnen die Farben die Bereiche gleicher Beschaffenheit des Eises. Diese sind flächenhaft verteilt, sodass die Farben nicht nach Art des Pointillismus auftreten, sondern diesen Flächen entsprechend.

      Verfasst von Joachim Schlichting | 8. März 2022, 10:11
  3. Einfach phantastisch!!!

    Verfasst von Claudia Hinz | 20. März 2022, 11:05

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