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Regentropfen auf der Achterbahn

Es lohnt sich im leichten Nieselregen die Tropfenbildung auf Blättern und Trieben zu beobachten. Wasserliebende (hydrophile) Pflanzen halten die winzigen Tröpfchen zunächst durch die Adhäsionskraft fest. Da sich Wassertröpfchen selbst am meisten lieben, fließen benachbarte Tröpfchen zusammen und bilden größere Tropfen. Je größer/schwerer der Tropfen, desto mehr macht sich die Schwerkraft bemerkbar. Das führt dann dazu, dass die Tropfen sich schließlich in Bewegung setzen und sich in Richtung tiefster Stelle bewegen. Dort bleiben sie meist nicht lange, weil sie weiter wachsen, bis die Schwerkraft die Adhäsionskraft überwindet und die Tropfen zu Fall bringt. Vorher bilden sie aber die Umgebung ihrer Kleinheit entsprechend en miniature ab.

Virtuelle Herausforderung

Es ist wahrlich kein erbauendes Gefühl, sich selbst zwar verdoppelt aber kopflos gegenüberzustehen. Und da sage doch jemand, Spiegel seien verlässlich. Rein physikalisch gesehen sind sie es auch: Einfallswinkel = Reflexionswinkel und erst dadurch entsteht das Malheur. Ein gewellter, eingedellter Spiegel kann eben auch nur ein gewelltes und gedelltes Abbild hervorbringen. Dabei kann es je nach Blickwinkel neben abenteuerlichen Verzerrungen zu Überlagerungen und Verdeckungen, wobei oft entscheidende Partien einer Person dem Blick entzogen werden*.
Dennoch oder vielleicht auch deshalb sind solche meist in Science Centern mehr zur Belustigung als zur Aufklärung aufgestellten Zerrspiegel sehr beliebt. Das Vergnügen, sich in der Spiegelwelt je nach Position und Blickwinkel deformiert und depriviert, aber trotzdem nicht deprimiert zu sehen, resultiert vielleicht auch daraus, dass man im tiefsten Inneren die ebenso tiefe Überzeugung spürt, trotzdem in Wirklichkeit wirklich alles beieinander zu haben. Ich habe Kinder erlebt, die nach einigen Spielchen mit dem Zerrspiegel anschließend zum manchmal daneben angebrachten Planspiegel gegangen sind, vielleicht um sich ihrer körperlichen Integrität zu versichern. Man kann ja nie wissen.
Wenn Ödön von Horváth (1901 – 1938) in diesem Zusammenhang meint:
Mancher müßte in einen Zerrspiegel schauen,
um erträglich auszusehen,

so steckt angesichts des Fotos dahinter schon eine ganze Portion Bosheit.


* Wer kein Science-Center u. Ä. in der Nähe hat, kann sich mit den wandelnden Zerrspiegeln auf den Straßen und Parkplätzen vergnügen. Besonders die gut geputzten Karossen zeigen exzellente Verzerrungen.

Die Umgebung tropfenweise

Wassertropfen sind transparent. Trotzdem scheint es manchmal so zu sein, als würden sie sich ihre Umgebung jedenfalls teilweise formgerecht einverleiben. Sieht es nicht so aus, als würden die Grasstrukturen des Hintergrunds sehr viel schärfer im Innern der Tropfen auftreten? Es sieht so aus, aber bedeutet nur, dass Tropfen wie optische Linsen ihre Umwelt kopfstehend abbilden, jedenfalls wenn diese weiter als die Brennweite der Linse entfernt sind. Und das sind sie unter diesen Größenverhältnissen fast immer.
Abgesehen von dieser kleinen physikalischen Spielerei, fand ich dieses vom Morgentau geschaffene Szenario einfach naturschön.

Es verrieselt, es verraucht,
Mählich aus der Wolke taucht
Neu hervor der Sonnenadel.
In den feinen Dunst die Fichte
Ihre grünen Dornen streckt,
Wie ein schönes Weib die Nadel
In den Spitzenschleier steckt;
Und die Heide steht im Lichte
Zahllos blanker Tropfen, die
Am Wacholder zittern, wie
Glasgehänge an dem Lüster.*


 * Aus: Annette von Droste-Hülshoff. Die Vogelhütte. Sämtliche Gedichte. Frankfurt 1998, S. 44

Fenstergeschichten in Blautönen

Einige Fenster scheinen hier aus dem Rahmen zu fallen. Sie erzählen eine andere Geschichte.

Abbildung einer Linse aus Wasser

Wenn Wasser sich zum Beispiel an/auf dem Teil einer wasserliebenden Pflanze sammelt, bildet es einen Tropfen, um die Oberfläche so klein wie möglich zu machen. Der Tropfen wird von den meisten Blättern bis zu einer bestimmten Größe „gehalten“, weil die Grenzfläche mit dem Blatt weniger Energie erfordert als mit der Luft. Doch die Schwerkraft ist allenthalben wirksam. Je größer der Tropfen und damit seine Masse werden, desto stärker macht sich diese bemerkbar. Der Tropfen wird in die Länge gezogen bis die Schwerkraft größer ist als die Adhäsionskraft mit der Pflanze. Der Tropfen fällt.
Soweit zur Vorgeschichte dieses Fotos. Denn hier hat sich ein sehr großer Tropfen zwischen den Früchten (?) einer Pflanze gebildet. Weil der Tropfen gleich von mehreren Seiten gehalten wird, nimmt er eine eindrucksvolle Größe an.
Das wiederum qualifiziert den Tropfen zu einer entsprechend großen Sammellinse, durch die die Umgebung verkleinert und kopfstehend abgebildet wird. Die Verkleinerung hat den Vorteil, dass wir durch die Wasserlinse blickend einen größeren Bereich der dahinter befindlichen Pflanzenteile überblicken können.
Soweit zur Physik. Aufgefallen ist mir dieses Detail allerdings aus anderen Gründen. Es sah einfach schön aus – das Zusammenspiel der filigranen verkleinerten Strukturen mit den Strukturen normaler Größe.

Die Spiegelung bringt es an den Tag

Ein metallener Aschenbecher auf dem Tisch in einem Biergarten erscheint makellos verchromt. Das Gesicht der gegenüber sitzenden Person wird ziemlich perfekt gespiegelt. Nichts weist auf eine mögliche Strukturierung der Oberfläche hin. Aber wie so oft, bringt es die Sonne an den Tag. Wie man am Schatten (rechts oben) erkennt, fällt das Sonnenlicht von schräg links ein und streift einen Teil der vorderen Seite des Aschenbechers und wird dabei reflektiert. Die Reflexion ist gut zu erkennen, weil das Licht in einen Schattenbereich im Vordergrund des Bildes fällt. Ansonsten wäre das Phänomen kaum aufgefallen.
Man erkennt zahlreiche senkrechte Linien, die auf eine entsprechende Strukturierung schließen lassen. Sie deuten vermutlich auf den Herstellungsprozess hin. Vielleicht ist beim Biegen des verchromten Blechs der konvexe Bereich des Bechers so stark gedehnt worden, dass eine feine Rissstruktur senkrechter Riefen entstanden ist. Jedenfalls wird eine solche durch die Reflexion entlarvt. Das Phänomen, dass in der Reflexion etwas zu erkennen ist, was dem direkten Anblick verborgen bleibt, erinnert an den Chinesischen Zauberspiegel, bei dem ein eingeprägtes Muster auch erst Spiegelbild des Spiegels erkennbar wird.

Vom Quadrat zum Kreis

Die Quadratur des Kreises gehört zu den ungelösten geometrischen Problemen. Die Umkehrung, die darin besteht, aus einem Kreis ein Quadrat zu machen. bringt die Natur mit Leichtigkeit zuwege. Dafür haben wir in dem Foto ein schönes Beispiel.
Über dieser farbenprächtigen Tür ist ein Holzgitter angebracht, das dereinst ein Rankgewächst stützen soll, das sich gerade anschickt, an den Seiten hochzuwachsen. Vorerst muss man mit dem schräg auf die Tür fallenden Schatten des Gitters vorlieb nehmen. Je weiter die schattengebenden Löcher des Gitters von der Tür entfernt sind, desto stärker runden sich die Löcher der zugehörigen Schatten ab.
Das erkennt man daran, dass die Schatten im oberen Bereich der Tür noch ziemlich genau die rechteckige Struktur des Gitters wiedergeben, während die Schatten im unteren Bereich immer mehr von der quadratischen Form des Gitters abweichen. Wie kommt das?

Spiegelwirbel an einer Hausfassade

Als wir in intensiver Unterhaltung vor jener verspiegelten Fassade vorbeigingen (siehe Foto), in der ich gewissermaßen aus dem Augenwinkel die diesseitige Welt zwar unzugänglich und doch irritierend realistisch gedoubled im Schritttempo vorbeiziehen sehe, spürte ich plötzlich so etwas wie einen Sog. Die Unterhaltung war nicht mehr ernsthaft aufrechtzuerhalten. Wir blieben stehen und erkannten die Ursache für das merkwürdige Gefühl: Die Spiegelwand war mit einer Art Spiegelwirbeln belegt, die Teile des Abgebildeten um ominöse Mittelpunkte herum zu wickeln schienen. Als rational denkende Menschen glaubten wir natürlich nicht, den sagenhaften Aleph-Punkt gefunden zu haben, zumal es dann sehr viele davon gab. Und daher näherten wir uns der Fassade und stießen auf eine ganz profane Erklärung des Phänomens. Im Zentrum eines jeden Spiegelwirbels war der Kopf einer ordinären Schraube zu sehen, durch die ein riesiges spiegelndes blankes Blech fixiert wurde (siehe Foto). Durch die Spannung, mit der das Blech an den gewissen Stellen aus der Ebene heraus in eine vertiefte Position gezogen wurde, waren lokale Hohlspiegel geformt worden, die die Gegenstände entsprechend kreissymmetrisch verzerrt widergaben.

Partielle Sonnenfinsternis oder „Die angeknabberte Sonne“

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Bildwelt und Bildwirkungen

Bilder und Geschichten können den Menschen helfen, jenseits aller Begrifflichkeit in der Dichte ihrer Befindlichkeiten und Gefühle eine Ordnung zu finden, die ihnen Orientierung und Halt im Leben geben kann.
Verbale Erklärungen sind dabei oft ungeeignet, weil Gefühlsmäßiges und Atmosphärisches kaum ohne entscheidende Gehaltseinbußen auf Begriffe gebracht oder in Worte gefasst werden können. Auch wenn Worte fehlen, muss es möglich sein, die Menschen jenseits aller Intellektualität anzusprechen und zu berühren.

Wer sich für das hier zur Illustration genutzte Phänomen physikalisch verstehen möchte, kann sich hier informieren.

Du sollst dir kein Bildnis machen

Was unterscheidet den auf dem Foto zu sehenden, auf einer nicht ganz ruhigen Wasseroberfläche spiegelnd reflektierten Menschen? Ihr sagt: Ich sehe nur die Reflexion des Menschen und das sei ein Unterschied zur direkten Ansicht. Doch wie ist es mit einem Objekt, das ich durch aufsteigende warme Luft hindurch sehe, wie es zuweilen bei einer aufgeheizten Straße oder bei einem Feuer beobachtet werden kann? Es erscheint durch die Brechung des Lichts in der heißen Luft noch stärker verzerrt als der im Wasser gespiegelte Mensch. Sehe ich ihn nicht direkt? Denn Luft ist auch zwischen ihm und mir, wenn er mir näher und weniger verzerrt ist. Weiterlesen

Rätselfoto des Monats April 2021

Wie kommt es zu den Feuchtigkeitsstrukturen?


Erklärung des Rätselfotos des Monats März 2021

Frage: Wie kommt es zu diesem Phänomen?

Antwort:
Bei einer Teepause, in der ich ein Stück Kandis in den Tee fallen ließ, entstand eine Blase und eröffnete mir einen kurzen Linsenblick auf das Stück Kandis. Dieses erschien nämlich deutlich verkleinert, so als ob man durch eine Zerstreuungslinse blickte. Wie kann das sein?
Da der Blase ohnehin nur eine kurze Lebensdauer beschieden war und die geselligen Umstände es unmöglich machten, der Sache vor Ort auf den Grund zu gehen, rekonstruierte ich die Situation später in einer Tasse mit Wasser und einem Tropfen Spülmittel und nahm einen Strohhalm zu Hilfe, mit dem ich auch noch die Größe der Blasen bestimmen konnte. Und anstelle des Kandis, legte ich eine Cent- Münze auf den Grund der Tasse.
Mit einer solchen Anordnung lässt sich schön verfolgen, dass die Münze wie ehemals der Kandis durch die Blase hindurch betrachtet tatsächlich verkleinert erscheint und zwar umso mehr je kleiner die Blase ist.
Zur Erklärung muss man sich zunächst klarmachen, dass es sich bei der Blase um eine Halbblase handelt und selbst das stimmt nur ungefähr. Damit eine Blase überhaupt als solche existieren kann, muss der Innendruck größer sein als der Außendruck. Denn die Tendenz der Seifenhaut, sich zu einem kugelförmigen Tropfen zusammenzuziehen muss durch einen höheren Innendruck kompensiert werden. Dadurch wird nicht nur die Seifenhaut straff gehalten, sondern im Falle der auf dem Wasser driftenden Halbblase auch die Wasseroberfläche ein wenig wie eine konkave Linse eingedellt. Blickt man durch eine solche Zerstreuungslinse, so erscheinen die durch sie betrachteten Gegenstände, also hier die 1-Cent-Münze verkleinert. Die verkleinernde Wirkung ist umso größer, je kleiner die die Blase und damit die Brennweite der von ihr geformten Linse ist .
In der obigen Abbildung ist die Blase wegen ihrer Transparenz nur indirekt zu erkennen – durch die tassenfarbene Spiegelung auf dem konkaven Rand der Blase und durch Interferenzfarben im Bereich des Spiegelbilds des lichtspendenden Fensters.

Rätselfoto des Monats März 2021

Wie kommt es zu diesem Phänomen?

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Erklärung des Rätselfotos des Monats Februar 2021

Frage: Wie kommt es zur Stabilität der Eisbrücken?
Oder: Warum bricht sich das Eismonster nicht den Hals?
Antwort: Schaut man sich den dünnen „Hals“ des gläsernen Monsters an, so staunt man vielleicht darüber, dass der vergleichsweise große „Kopf“ durch ihn getragen werden kann. Dieses Erstaunen resultiert aber hauptsächlich daraus, dass unsere Anschauung über die Tragfähigkeit von Strukturen in anderen Größenordnungen ausgebildet wird. Das hier zu sehende Gebilde ist aber nur etwa 10 cm lang und das ist entscheidend.
Dass der Unterschied in der Größenordnung eine wesentliche Rolle spielt, kann man sich folgendermaßen veranschaulichen: Die Tragfähigkeit des Halses (Biegekraft des Kopfes auf den Hals) ist proportional zur Querschnittsfläche des Halses. Sie variiert ungefähr mit dem Quadrat der Größe des Monsters. Das Volumen und damit die Masse des Kopfes variieren aber mit der Größe hoch drei. Wenn wir uns nun vorstellen, dass das Gebilde linear (unter Beibehaltung der Proportionen) um den Faktor 10 vergrößert wird und damit etwa im uns vertrauteren Meterbereich angesiedelt wäre, so nimmt die Querschnittsfläche des Halses um den Faktor 10 mal 10 = 100 zu. Das Volumen des Kopfes wächst aber mit dem Faktor 10 mal 10 mal 10 = 1000. Wenn man davon ausgeht, dass die Querschnittfläche gerade ausreichend war, den Kopf des Monsters zu tragen, wird bei einem 10 mal größeren Gebilde die Querschnittsfläche um den Faktor 10 zu klein sein, denn es muss ein 10 mal größeres Volumen tragen. Daher sind Hälse umso plumper/graziler, je größer/kleiner die Geschöpfe.

Rätselfoto des Monats November 2020

Was haben Schneebeeren mit Schnee gemeinsam?

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Kleine Wassertropfen ganz groß

Wassertropfen umgeben uns allenthalben im Alltag. Auf dem Foto sieht man einige, an Spinnfäden hängende Tropfen im Vergleich zu einem etwa 2 Millimeter dicken Draht, der als Maßstab für die Einschätzung der Größe der anderen Tropfen dienen kann (zur Vergrößerung auf Bild klicken). Es zeigt sich, dass die Tropfen, die einen kleineren Durchmesser als der Draht haben, so gut wie kugelrund sind, wenn man einmal von kleinen Spitzen absieht, die durch teilweise unsichtbare Spinnfäden bedingt sind, an denen die Tropfen hängen. Weiterlesen

Selbstabbildung der Natur – Ringe und Kreuze

Ein Stein fällt in ein Becken mit Wasser, reißt eine Portion Luft mit sich, die in Form von vier (Halb-) Blasen an die Oberfläche steigen und hier einige Zeit verbringen (siehe Foto).
Schon platzt die erste Blase. Sie wäre einfach weg, wenn nicht die Sonne die dadurch ausgelösten direkt nicht zu sehenden Wellenbewegungen auf dem Wasser auf dem Grund des Beckens abbilden würde. Dort sieht man ein eindrucksvolles System heller und dunkler Ringe. Sie entstehen dadurch, dass das Sonnenlicht an den Wellen gebrochen wird, sodass die Wellenberge wie ringförmige Sammellinsen wirken, während die Wellentäler das Licht ringförmig streuen. Weiterlesen

Selbstabbildung der Natur

Während das Original der Brennesselpflanze im grünen Allerlei der Umgebung untergeht, sind die natürlichen Gegebenheiten in dem Moment da ich an dieser Szenerie vorbeigehe gerade so, dass der Weidezaunpfosten seine Breitseite als Projektionswand anbietet, an der die Sonne ein schattenhaftes Portrait der Nessel entwirft.
Das Zeitfenster war nicht groß, das Abbild in dieser Form zu sehen zu bekommen. In wenigen Minuten war das kleine Naturschauspiel vorbei. Auf dem Rückweg von der kleinen Wanderung hatte ich genügend Zeit über diese kleine Alltagsepiphanie nachzusinnen: Der Pfahl hatte schon lange die von ihm zugedachte Funktion verloren. Die ehemals eingezäunte Wiese war einem Feld gewichen. Und wenn der Pfahl nicht aus lange haltbarer Eiche geformt worden wäre, gäbe es ihn und damit auch diese Naturzeichnung nicht.

 

Rechteckige Blicke

Obwohl Rechtecke, gerade Linien, Kreise … in der Natur nur in mehr oder weniger guter Annäherung vorkommen, spielen sie in unseren Wahrnehmungen und darin zum Ausdruck kommenden Anschauungen, Einschätzungen und Beurteilungen natürlicher – oder besser: naturwüchsiger Dinge und Vorgänge eine kaum zu überschätzende Rolle. Das nebenstehende Foto ist dafür ein typisches Beispiel. Wir blicken auf eine flächenhafte Abgrenzung einer Baustelle. Man könnte das Material im Hintergrund vielleicht als Sperrholz ansehen, wenn es nicht die krummen Schattenlinien enthielte. Sie können nur von dem Drahtgitter ausgehen, das aus rechteckigen Feldern besteht. Die Verzerrungen der Schatten können also nur von einer unebenen Projektionsfläche herrühren, wie sie z.B. durch eine flexible Folie oder Plane gegeben wäre. Das ist hier auch tatsächlich der Fall.
Die Erkenntnis, dass erst der Blick durch ein schattenwerfendes Gitter eine realistische Einschätzung der Unebenheit einer Projektionsfläche erlaubt, wird bei der Visualisierung von dreidimensionalen Strukturen auf zweidimensionalen Medien (z.B. Papier, Bildschirm) seit langem in verschiedenen Bereichen ausgenutzt. Manchmal reichen auch bekannte Strukturen aus (z.B. Gebäude, Fenster), die auf bestimmten Projektionsflächen (z.B. einer Fensterscheibe) verzerrt erscheinen, um Rückschlüsse auf die ansonsten nicht zu erkennende Form der Flächen zu ziehen.

Rätselfoto des Monats September 2020

Welche physikalischen Vorgänge führen zu diesen Strukturen?


Erklärung des Rätselfotos des Monats August 2020

Frage: Was passiert hier?

Antwort: Das Foto ist an sich nicht manipuliert, es wird hier nur kopfstehend präsentiert, um das Rätsel auf dem Foto noch etwas zu vertiefen. Dreht man das Foto richtig herum, so erkennt man, dass es sich bei den Bäumen um Reflexionen im Wasser handelt. Indem ein Stein ins Wasser geworfen wurde, machten sich von der dadurch bewirkten Störung der Wasseroberfläche Ringwellen auf den Weg zum Ufer. Das durch die Störung erzeugte Wellenpaket enthält anschaulich gesprochen zahlreiche Wellen, die sich nach dem Ereignis nach Wellenlängen sortieren. Die Wellen mit der größeren Wellenlänge haben eine größere Ausbreitungsgeschwindigkeit und eilen denen mit der jeweils kleineren Wellenlänge voraus. Das gibt dem Ringmuster einen ästhetischen Reiz, der allerdings erst dadurch sichtbar wird, dass das von den umstehenden Bäumen auftreffende Licht den Deformationen der Wasseroberfläche entsprechend reflektiert wird.
In der Mitte sieht man den Reflex eines Baumstamms, dessen quer über das Ringsystem verlaufender Reflex dem Auf- und Ab der Wellen entsprechend als Schlangenlinie erscheint. Der Eindruck der schüsselförmigen Vertiefung des Ringsystems ist eine optische Täuschung aufgrund des umgedrehten Fotos. Denn dadurch wird insbesondere die Perspektive umgekehrt.

 

Die Kunst eine Brille abzulegen

Um einer möglichen bösen Überraschung vorzubeugen, die darin bestehen könnte, dass die Brille vom Buch herunterrutscht und auf dem Fliesenboden zerbricht, habe ich sie mit dem einen Glas in der v-förmigen Vertiefung zwischen den beiden Buchseiten verankert.
Damit ging nun aber eine andere weniger böse, weil optische Überraschung einher. Das Brillenglas schien verzerrt, jedenfalls wenn man auf das Schattenbild blickte. Zum Glück gehen optische im Unterschied zu mechanischen Einwirkungen zärtlich mit den Gegenständen um, indem sie nur virtuelle und zudem reversible Deformationen und Verrückungen und das auch nur im Schattenbild hervorrufen. Bleibende Schäden sind daher nicht zu erwarten.
Außerdem tun sie das sehr herzlich.

Rätselfoto des Monats Juni 2020

Wie kommt der Schatten in den Schatten?


Erklärung des Rätselfotos des Monats Mai 2020

Frage: Was ist physikalisch interessant an diesem Blick in ein Schaufenster?

Antwort: Als ich an den Schaufenstern eines Modegeschäfts vorbeiging nahm ich aus dem Augenwinkel wahr, dass sich dort etwas in umgekehrter Richtung bewegte. Es hörte sofort auf, als ich stehenblieb und nach der Ursache für diese Bewegung suchte. Ich sah eine Schaufensterpuppe in einem überdimensionalen Folienspiegel abgebildet. Gleichzeitig sah ich mich selbst darin gespiegelt allerdings kopfstehend. Die Puppe und ich standen vor einem Hohlspiegel. Warum war sie „aufrichtig“ und ich „verkehrt“. Die Ursache für diesen Unterschied lag in der unterschiedlichen Entfernung vom Spiegel. Die Puppe befand sich innerhalb der einfachen Brennweite des Spiegels und wurde wie beim vergrößernden Schminkspiegel den Reflexionsgesetzen gemäß aufrecht abgebildet. Ich selbst befand mich weiter entfernt zwischen einfacher und doppelter Brennweite und wurde wie die  Gebäude im Hintergrund auch kopfstehend abgebildet.

Natürliche Zerrspiegel

Als ich jemandem das Foto mit den beiden Schwänen zeigte, kam die witzig gemeinte Bemerkung. Die armen Schwäne müssen doch irgendwann verzweifeln, wenn sie ständig ein solches Selbstbild vor Augen haben. Müssen sie nicht, denn sie können es gar nicht sehen, wie man aus eigener Erfahrung feststellen kann, wenn man selbst in einem leicht welligen Gewässer schwimmt und die Spiegelungen auf den Wasser im Blick hat. Wenn man in der Nähe des Ufers schwimmt, zeigen die Spiegelbilder die verzerrte Ufergegend (Bäume, Häuser). Weiter draußen sind es eher schwankende Bereiche des Himmels, die umso langweiliger sind, je weniger bewölkt es ist. Weiterlesen

Rätselfoto des Monats Mai 2020

Was ist physikalisch interessant an diesem Blick in ein Schaufenster?


Erklärung des Rätselfotos des Monats April 2020

Frage: CD-Rohling ins Gegenlicht gehalten. Wie kommen die Farbstreifen in den Schatten?

Antwort: Der Schatten einer Hand, die eine CD umfasst, scheint von einem Strahlenkranz durchleuchtet zu werden (links). Ursache ist ein sogenanntes Axicon. Das ungewöhnliche Beugungsphänomen entsteht nur, wenn die metallische Beschichtung der CD entfernt wurde, so dass ihre Spurrillen als Transmissionsgitter dienen können. Eine ausführliche Beschreibung findet man unter: Licht im Schatten.

 

Das Streicheln der Unendlichkeit

Bei Sonnenuntergang sehen alle Städte wunderbar aus, doch manche eben mehr als andere. Reliefe werden geschmeidiger, Säulen runder, Kapitelle lockiger, Gesimse energischer, Turmspitzen strenger, Nischen tiefer, Jünger sehen drapierter aus, Engel schwebender. In den Straßen wird es dunkel, doch es ist immer noch Tag für die Fondamenta und jenen gigantischen flüssigen Spiegel, wo Motorboote, Vaporetti, Gondeln, Dingis und Barken wie verstreute alte Schuhe eifrig auf barocken und gotischen Fassaden herumtrampeln und weder deine eigene Spiegelung noch die einer vorüberziehenden Wolke verschonen .“Abbilden“ wispert das Winterlicht, das nach seiner langen Reise durch den Kosmos schlicht an der Ziegelwand eines Hospitals hängen bleibt oder heimkehrt in das Paradies von San Zaccarias Giebel. Und du spürst die Müdigkeit dieses Lichts, das noch etwa eine Stunde lang in den Marmormuscheln von Zaccaria ruht, während die Erde dem Lichtgestirn die andere Wange bietet. Das ist das Winterlicht in seiner reinsten Gestalt. Es bringt weder Wärme noch Energie, die es irgendwo im Universum oder in der nahen Kumuluswolke abgeworfen und hinter sich gelassen hat. Das einzige Bestreben seiner Partikel ist es, einen Gegenstand zu erreichen und ihn, sei er groß oder klein, sichtbar zu machen. Es ist ein privates Licht, das Licht von Giorgione oder Bellini, nicht das Licht von Tiepolo oder Tintoretto. Und die Stadt verweilt darin und genießt seine Berührung, das Streicheln der Unendlichkeit, aus der es kam. Ein Gegenstand ist es schließlich, was die Unendlichkeit zu etwas Privatem macht.*

Diese poetische Beschreibung eines Sonnenuntergangs, wie man ihn in einer bestimmten Stadt erleben kann, nutzt physikalische Begriffe, um den Worten zusätzliches Gewicht zu verleihen und dem aktuellen Sprachgebrauch entsprechend aufzuladen. Da ist vom Universum, von Energie die Rede, die an Kumuluswolken abgegeben wird, von der Erde als Lichtgestirn, von Lichtpartikeln, die die Gegenstände sichtbar machen usw., ohne dass in irgendeiner Weise einer physikalischen Theorie Rechnung getragen wird. Und dennoch hat man das Gefühl, genau nachempfinden zu können, was gemeint ist. Selbst das Streicheln der Unendlichkeit bekommt einen, wenn auch nicht konkreten, so doch unmittelbar einleuchtenden, vertrauenswürdigen Sinn. In die Alltagswelt abgesunkene, ursprünglich in den Wissenschaften wurzelnde Begriffe, übernehmen nicht nur jeder für sich, sondern auch in fachlich klingenden Zusammenhängen eine metaphorische Rolle, deren Aussagekraft im Bereich der Beschreibung von Stimmungen einer denkbaren (?) wissenschaftlichen Beschreibung übertrifft.


* Aus: Joseph Brodsky. Ufer der Verlorenen. Frankfurt 2002, S. 56

Fenster im leichten Schneegestöber

Wenn Schnee oder Graupel ans Fenster schlagen kann man oft einen interessanten Wachstums- und Strukturbildungsvorgang beobachten, insbesondere dann, wenn die Außentemperaturen nicht zu niedrig und die Raumtemperatur einigermaßen hoch ist. Der Schnee haftet zunächst an der Scheibe, beginnt durch die Scheibe erwärmt zu schmelzen und auf dem dadurch entstandenen „Schmierfilm“ durch die Gravitationskraft beflügelt abzugleiten. Der Vorgang vorläuft manchmal sehr langsam, weil die Adhäsionskraft zwischen Wasserfilm und Scheibe am oberen Ende überwunden und am unteren Ende neu gebildet werden muss. Weiterlesen

Spektakuläre (W)Einblicke

Ein Weinglas bringt bereits spektakuläre Eindrücke hervor, bevor es geleert wird. Wenn das keine Verheißung ist!

Dieses und andere Phänomene beim Blick in und durch ein Trinkglas muss Joachim Ringelnatz vor Augen gehabt haben, als er sagte:

Die besten Vergrößerungsgläser für die Freuden dieser Welt sind jene, aus denen man trinkt.

Bei allen optischen Phänomenen die beim Durchgang von Licht durch ein Trinkglas hervorgerufen werden (z.B. hier und hier und hier und hier und hier und hier), ist die Vergrößerung allerdings nicht sehr augenfällig, wie man z.B. dort sehen kann.

Optische Täuschungen 7: Schwebende Bilder im „Universum“

Wenn nach dem Besuch der auf mehreren Stockwerken verteilten Phänobjekte im Universum, dem Bremer Science Center, auf kürzerem Wege in einem Treppenhaus zum Ausgang hinabgeht, wird man noch einmal durch einige optische Phänomene herausgefordert.
Man erblickt einige farbige Streifen auf der Wand, dem Geländer, der Treppe oder wo auch immer, deren Sinn sich einem nicht sofort erschließt (schwarze Streifen und Flächen im oberen Foto). Erst wenn man sich an eine Stelle begingt, die durch farbige Fußspuren auf dem Boden gekennzeichnet ist, erkennt man worauf das ganze hinauslaufen soll. Es genügt jetzt den Blick noch ein wenig zu justieren, um ein Gebilde vor Augen zu haben, das Sinn ergibt (unteres Foto). Da es aus mehreren in verschiedenen Ebenen Elementen zusammengesetzt ist, suggeriert der visuelle Eindruck, dass das Gebilde irgendwie im Raume schwebt und zwar so, wie es rein topologisch nicht sein könnte. Weiterlesen

Glänzende Weihnachtskugeln bilden ab…

… und bilden, sofern diese Abbildungen durchschaut werden. Einige Kugeln tanzen aus der Reihe. Worin unterscheiden sie sich von den anderen?

Wie dem auch sei. Ich wünsche euch allen, dass heute unter euren Weihnachtsbäumen nicht diese unerträgliche Leere herrschen möge.

Reelle Kerzen zum 3. Advent

Wenn man nur eine reale Kerze mit einer realen Flamme hat, kann man sie dazu bringen mit zwei reellen Flammen ihre Zahl zum 3. Advent passend auf die nötige Zahl von 3 zu erhöhen. Dazu muss man die Kerze nur in einen Glaszylinder stellen und aus dem richtigen Winkel betrachten. Zwei prominente Reflexionen bringen die beiden fehlenden Flammen hinzu.
Die beiden rein optisch erzeugten Kerzenflammen sind reelle Bilder. Reell heißen sie, weil sie nicht real sind aber so tun als ob. Sie befinden sich wie eine reale Kerze im Glasrohr, sind aber immateriell.
Die erste reelle Flamme kommt durch die Reflexion an der vorderen Grenzfläche der rückwärtigen Glaswand, die zweite darüberstehende durch die Reflexion an der hinteren Grenzfläche zustande. Weil letztere um die Dicke der Glaswand weiter entfernt ist, erscheint sie sogar größer.
Außerdem bringt sie die Farbstruktur der realen Flamme originalgetreuer hervor als es bei den beiden anderen Flammen der Fall ist. Denn während diese aufgrund der mittleren Belichtungszeit der Kamera überbelichtet sind, wird die Intensität der dritten Flamme durch die Lichtabsorption in der im Übrigen verschmutzten Glaswand gerade auf das passende Maß reduziert. Bei korrekter Belichtung der Originalflamme wäre von dem Glasgefäß und den reflektierten Flammen kaum etwas zu sehen.
Reelle Bilder wurden bereits früher hier und hier und hier und hier dargestellt.


Wer sich noch an den Optikunterricht erinnert, für den ist vielleicht die untere Grafik hilfreich, die den Lichtweg der Flammenspitze und damit das Zustandekommen der Abbildung schematisch visualisiert.

Eine einfache Methode einen luftleeren Raum herzustellen

Ich fragte ihn, ob er das leichteste Verfahren kenne, ein Glas ohne Luftpumpe luftleer zu machen. Als er sagte: Nein, so nahm ich ein Weinglas, das voll Luft war wie alle leeren Weingläser, und goss es voll ein. Er gestund nun ein, das es luftleer sei, und dann zeigte ich ihm das beste Verfahren, die Luft ohne Gewalt wieder zuzulassen, und trank es aus. Der Versuch misslingt selten, wenn er gut angestellt wird. Er freute ihn nicht wenig, und er wurde von uns allen mehrmals angestellt*. Weiterlesen

Der Schatten als Teil des Ganzen

Wir sind der Meinung Schönheit sei nicht in den Objekten selber zu suchen, sondern im Helldunkel, im Schattenspiel, das sich zwischen Objekten entfaltet.*

Tanizaki Jun’ichiro (1886 – 1965)

 

 

 

 


* Tanizaki Jun’ichiro : Lob des Schattens. Zürich 1987, S.60f – ein absolut lesenswertes Büchlein (HJS)

Merkwürdige Lichtstreifen hinter nicht ganz heruntergelassenen Rolläden

Wenn man einen normalen Kunststoffrolladen nur soweit herunterlässt, dass die Schlitze in den Lamellen zu sehen sind, bietet sich einem manchmal ein rätselhafter Anblick – sofern man gewillt ist, ihn überhaupt zur Kenntnis zu nehmen bzw. Lust hat, Ordnung in das an einen Barcode erinnernde Muster von Lichtstreifen zu bringen. Das obere Foto vermittelt einen Eindruck, wie man ihn vom verdunkelten Zimmer aus gewinnen kann. In der unteren Ausschnittvergrößerung wurden die Details heraukopiert auf die es im Folgenden ankommt. Darin betrachten wir die untere Reihe von Lichtschlitzen. Weiterlesen

Ein gefrorener Teich mit blauen Augen

H. Joachim Schlichting. Physik in unserer Zeit 50/6 (2019), S. 305

Ein harmloser Blick in einen zugefrorenen Teich bei Sonnenlicht wirft einige physikalische Fragen auf, die sich erst mit Hilfe von leicht zu übersehenden Indizien beantworten lassen.

Indem uns der Winter den festen Aggregatzustand des Wassers in unterschiedlichen Formen präsentiert, bietet er oft ungewohnte physikalische Situationen. Im oberen Foto sind gleich mehrere bemerkenswerte Phänomene zu beobachten. Man blickt durch die transparente Eisschicht auf den vom Sonnenlicht erhellten Grund eines Teiches. Dicht unter der Oberfläche zeigen sich einige Blasen, von denen die größte einen Durchmesser von etwa 3 cm hat. Weiterlesen

Tiefer Blick ins Glas

H. Joachim Schlichting. Spektrum der Wissenschaft 11 (2019) S. 62 – 63

Der gerade Stecken
erscheint im Wasser krumm
Michel de Montaigne (1533–1592)

Eingeschenkte Flüssigkeiten rufen oft erstaunliche Wahrnehmungstäuschungen hervor – selbst wenn es sich nur um Wasser handelt.

In einem Glas mit Sprudelwasser macht sich ein Trinkhalm manchmal selbstständig, steigt auf und kippt möglicherweise sogar heraus (»Fällt er oder fällt er nicht?«, Spektrum Juli 2009, S. 38). In stillem Wasser hingegen steht er ruhig, und die Situation erscheint vergleichsweise reizlos – doch das ändert sich, sobald man genauer hinsieht. Weiterlesen

Selfies und ihr plötzliches Verschwinden

Als ich mich dem Teich näherte, hatte ich den Eindruck intensiv aus vielen Augen angeglotzt zu werden. Als ich näher kam, erwies sich dieser Eindruck auf unerwartete Weise korrekt. Ich sah mich selbst auf zahlreichen Halbblasen, die der Springbrunnen hinterlassen hatte, abgespiegelt. Selfies an einem so ungewöhnlichem Ort ist schon etwas Besonderes. Aber in der Vielzahl erschien mir das dann doch ein wenig übertrieben. Irgendwie war das auch den Blasen klar – eine nach der anderen platzte und verschwand und nahm das Spiegelbild gleich mit. Wo die wässrige Substanz der Blase – Wasser – geblieben ist, weiß ich. Aber was ist aus den Bildern, meinen Selfies, geworden?

Vielleicht helfen uns die Worte von Michel Foucault (1926 – 1984): Dieses Verschwinden, dieses Aufgehen des Endlichen ist keine einfache Möglichkeit, die sich verwirklichen läßt oder nicht, sondern die Natur der Dinge ist eine solche, daß sie den Keim ihres Verschwindens in sich tragen. Die Stunde der Geburt ist zugleich die ihres Todes.

Übrigens: Wenn man genau hinschaut, sieht man, dass jede Halbblase mehrere Spiegelbilder zeigt. Wie viele? Und wie kommen sie zustande?

 

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