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Brechung

Diese Schlagwort ist 79 Beiträgen zugeordnet

Licht, Kunst und Naturphänomene – Multidimensionale Lichtblicke

Beeindruckende Lichtkunstwerke sind in einer Dauerausstellung von Raika Dittmann im Zentrum für internationale Lichtkunst in Unna zu sehen. Sie bieten ein wahres multidimensionales Erlebnis. Man kann in einer ersten Annäherung das Herzstück des Exponats für sich betrachten. Es handelt sich um mehrere kunstvoll bearbeitete meist plattenartige Glasobjekte. Sie erinnern teilweise an zerbrochene Sicherheitsglasscheiben, bei der die zersplitterten aber noch zusammenhängenden Teile polygonal gemustert sind. Jedenfalls ziert ein feines Netzwerk von teilweise farbigen Elementen die Glasobjekte, die teils zufällig entstanden, teils bewusst komponiert zu sein scheinen. Weiterlesen

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Ein reflexives Spiel mit Worten im Zentrum für internationale Lichtkunst

Der amerikanische Konzeptkünstler Joseph Kosuth (*1945) zeigt im Zentrum für internationale Lichtkunst in Unna eine Installation, die die Fantasie anregen soll. In einem Raum den man auf einem leicht abfallenden, mäandernden Steg durchquert, begegnet man einen aus Leuchtstoffröhren geformten Text der einem fragmentarisch in immer neuen Variationen entgegentritt. Er stammt von Heinrich Heine (1797 – 1856), der im dritten Buch der Geschichte der Religion und Philosophie in Deutschland unter Benutzung der Analogie der christlichen Inkarnation das Verhältnis zwischen Ideen und politischer Praxis auszudrücken versucht. Weiterlesen

Ein irritierend rotierender Globus

Ucke, Christian; Schlichting, H. Joachim. Physik in unserer Zeit 42/5 (2017), S. 246 – 250

Ein auf einem feststehenden Dreibein befindlicher Globus dreht sich lautlos und scheinbar ohne äußere Energiezufuhr. Dahinter steckt eine ingeniöse Kombination von Hightech- Materialien und Geräten mit bekannten mechanischen und optischen Effekten, die sich erst nach und nach erschließt. Weiterlesen

Fata Morgana – real wie eine Luftspiegelung

Schlichting, H. Joachim. Naturwissenschaften im Unterricht Physik 159/160 (2017) S. 74 – 75

In der Hitze flimmerte die Luft über dem graublauen Asphalt, in genügend großer Entfernung wurde das Band zu einem Spiegel, die Materie verflüssigte sich zu einem See, in dem sich die Karosserien und Bäume spiegelten. Er schob dieses Feld, wo Urbild und Abbild auseinanderflossen, vor sich her, und ihm war, als sei die schimmernde Fläche mit der Mitte seines Körpers verbunden“ (Bornholm, Nicolaus. America oder Der Frühling der Dinge Frankfurt 1980). Weiterlesen

Rätselfoto des Monats Juli 2017

Frage: Wo und wie entstehen diese farbigen Netzwerke?

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Erklärung des Ratselfotos des Monats Juni 2017

Frage: Wie kommt es zu dem Berghang im Pool?

Antwort: Der Anblick des Swimmingpools erscheint auf des ersten Blick so, als habe man es hier mit einer ungewöhnlichen Topologie des Bodens zu tun. Der Boden des Pools sieht am Rande relativ flach aus und scheint zum Vordergrund hin in die Tiefe zu stürzen. Man ahnt vielleicht, dass es sich hier nicht um reale Deformationen handelt – welchen Sinn sollten sie auch haben? – sondern um eine optische Täuschung.
Trotz der Auffälligkeit des Phänomens wird es kaum als solches wahrgenommen. Dafür gibt es gute Gründe: Neben der typischen Blindheit für das Spektakuläre im Alltäglichen, wird man einen Swimmingpool normalerweise nicht durch eingehende Betrachtung, sondern durch Schwimmen oder Planschen in Beschlag nehmen wollen. Hinzu kommt, dass die damit einhergehende Zerstörung der glatten Wasseroberfläche die Sichtbarkeit des Phänomens stark einschränkt.
Daher ist es auch hier wie so oft bei ungewöhnlichen Ansichten des Alltäglichen, dass es sich erst aus einer nicht alltäglichen Perspektive erschließt: Entweder man geht ins Wasser und blickt (ruhig schwimmend oder stehend) flach über die Wasseroberfläche ins Wasser oder – wenn man nicht nass werden möchte – kann man den Blick auch flach auf dem Bauch liegend vom Rand des Beckens her tun. Der Aufwand lohnt sich allemal. Zwar sind für jemanden der weiß, was er sehen will, die Deformationen auch aus einem normalen Blickwinkel andeutungsweise erkennbar. Ungewöhnlich wird der Anblick aber erst aus der ungewöhnlichen Perspektive.
Wie kommt es zu diesen optischen Deformationen?
Blickt man in ein Gefäß mit Wasser so stellt man manchmal – erstaunt oder nicht – fest, dass der Boden angehoben erscheint. Das Licht vom Boden des Gefäßes wird beim Übergang vom optisch dichteren ins optisch dünnere Medium vom Einfallslot weg gebrochen, so dass der Beobachter den Boden höher sieht, als er in „Wirklichkeit“ ist. Bei einer Tasse, in die man eine Münze legt, kann man dieses Phänomen eindrucksvoll demonstrieren (mittleres Foto). Blickt man so in die Tasse, dass man die Münze gerade nicht sieht und behält diesen Blickwinkel bei, so gerät sie plötzlich in den Blick, wenn die Tasse mit Wasser gefüllt wird. Der Boden wird samt der Münze optisch angehoben.
Die optische Hebung kennt man. Was man jedoch kaum kennt, ist die Tatsache, dass der optisch gehobene Gegenstand im allgemeinen nicht senkrecht über dem realen Gegenstand zu sehen ist, sondern je nach Blickrichtung auch mehr oder weniger stark horizontal verschoben erscheint. Wie der Blick ins Schwimmbecken zeigt, variieren diese Verschiebungen mit dem Blickwinkel.
Bei der Tasse ist man auf einen sehr kleinen Sehwinkel aus einer ganz bestimmten Höhe beschränkt. Bei größeren Wasserkörpern wie etwa einem Swimmingpool überblickt man gleichzeitig Gebiete aus stark unterschiedlichen Blickwinkeln insbesondere dann, wenn man sich der Wasseroberfläche stark annähert. Die Variation des Blickwinkels geht mit einer kontinuierlichen Variation der Stärke der Hebung einher und bringt die Deformationen hervor, die im obigen Foto zu sehen sind.
Die Deformationen sind außerdem deshalb so gut zu erkennen, weil Boden und Wände des Beckens mit Fließen belegt sind, die wie „Millimeterpapier“ selbst kleine Verzerrungen zu erkennen geben.
Solche brechungsbedingten Deformationen treten natürlich auch bei anderen Gewässern oder Teichen auf. Weil bei ihnen jedoch meist das rechteckige Bezugssystem fehlt, wird man brechungsbedingte Abweichungen von der unbekannten und unverzerrten „wahren“ Topologie des Bodens kaum feststellen können.

Wie heilig ist der Heiligenschein?

Heiligenschein_lampe_2Als ich die Fotos einen Freund zeigte, staunte er über die Stärke meiner Taschenlampe. Er hatte im ersten Moment wirklich geglaubt, dass die abgebildete Person das Feld mit einer Lampe ausleuchtet. Die Abbildung der Person besteht allerdings aus deren Schatten und die Lampe ist die kürzlich aufgegangene Sonne: In Zusammenarbeit mit dem Frühtau auf den Pflanzen führt sie hier zu einem interessanten Lichtphänomen, dem Heiligenschein, der den Schattenkopf umkränzt. Weiterlesen

Der blamierte Skeptiker, oder: Ein Weinglas als Lupe

weinglas_als_lupe_img_0007aNach einer längeren Autorensitzung saßen wir endlich beim wohlverdienten Abendessen. Jemand hatte ein neues Buch über den Regenbogen dabei und zitierte eine Stelle, die einem Kollegen suspekt erschien. Physiker sind von Natur aus skeptisch. Daher wollte er die Textstelle selbst lesen; dazu war ihm allerdings die Schrift zu klein. Jedenfalls gab er es vor. Physiker sind aber auch (manchmal) einfallsreich: Die Buchseite wurde direkt hinter ein Glas mit Wasser gehalten, wodurch die Schrift so stark vergrößert wurde, dass er sein Argument nicht mehr aufrecht erhalten konnte. Zwar war der Text nur in der Mitte (achsennahe Lichtstrahlen) unverzerrt zu lesen, aber auf Perfektion kam es in dieser Situation nicht an, auch wenn Physiker oft zur Perfektion neigen. Der Kollege las und musste sich geschlagen geben. Weiterlesen

Eine kleine Lichtexplosion zum 2. Advent

LichtexplosionEs müssen nicht immer Kerzenflammen sein. Licht, das durch strukturierte Medien geht, kann Phänomene auslösen, die nicht minder eindrucksvoll  sind. Im vorliegenden Fall wird eine Lichtquelle durch ein unförmiges Glasgefäß hindurch betrachtet, das früher einmal sein Dasein als Aschenbecher fristete. Es war kurz davor, im  Glascontainer zu enden. Zum Glück sah ich es mir noch mal bei Licht an und wurde unversehens versöhnt durch die wunderschönen, filigranen Flammen, die mir aus dem Glas entgegenschossen.
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Nebensonne – Lichtbrechung an Eiskristallen

NebensonneDieses Naturphänomen mag auf den ersten Blick an einen Teil eines Regenbogens erinnern. Davon dass dies nicht der Fall ist, überzeugt man sich schon durch die Position des Farbstreifens, der in einem Winkel von 22° links oder rechts – manchmal auch beidseitig – neben der Sonne zu sehen ist. Man spricht daher auch von einer Nebensonne. Die Lichterscheinung kann unter Umständen so stark wirken, dass man in der Tat an die Sonne erinnert wird, insbesondere dann, wenn die „richtige“ Sonne verborgen ist.
Wissenschaftlich nennt man die Nebensonne Parhelion, was auf altgriechisch dasselbe besagt. Im englischen Sprachgebrauch ist auch sehr fantasievoll von „sun dogs“ (Sonnenhunde) die Rede, so als würde die Sonne mit ihren Hunden an der Leine spazieren gehen.
Lichtweg im EiskristallrvAnders als beim Regenbogen sind nicht Wassertropfen für die Entstehung der Spektralfarben verantwortlich, sondern dünne Wolken von Eiskristallen. Diese Eiskristalle wirken wie winzige hexagonale Prismen, die das Licht ihrer Geometrie und Substanz entsprechend brechen und damit aus der ursprünglichen Richtung ablenken (nebenstehende Grafik): Sichtbares Licht hat ein Minimum der Ablenkung zwischen 21,7° (rot, 656 nm) und 22,5° (violett, 400 nm). Unter kleineren Winkeln kann keine Brechung mehr auftreten. Die meisten Lichtstrahlen, die zum Betrachter gelangen, werden in Winkeln nahe beim Minimum der Ablenkung gebrochen, wodurch ein heller inneren Rand zu sehen ist.
Dass die Nebensonnen auf gleicher Höhe wie die Sonne erscheinen, ist darauf zurückzuführen, dass die flachen Eisplättchen gewissermaßen horizontal liegend sinken und daher ihre Orientierung bis auf kleine Schwankungen beibehalten.
Wenn die Eiskristalle nicht so flach und beliebig orientiert sind, tritt ein ganzer Kreisbogen um die Sonne auf, der so genannte 22° Halo. Die Nebensonnen sind im Grunde nur ein Spezialfall eines komplexen Halosystems.

Rätselfoto des Monats November 2016

130_tropfen_rvFrage: Wie kommt es zu dieser künstlerisch anmutenden Struktur?

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Erklärung des Rätselfotos des Monats Oktober 2016

Frage eines Kindes: Warum hebt er nicht ab?

Antwort: Keine dumme Frage, denn das Kind weiß, dass wenn es seinen Ballon loslässt, dieser sich unwiederbringlich in die Luft erhebt. Aber eine kleine, sehr grobe Überschlagsrechnung zeigt, dass die Befürchtung des Kindes völlig unberechtigt ist.
Man kann leicht abschätzen, ob die Bedenken des Kindes berechtigt sind. Ein Latexballon mit 30 cm Durchmesser hat ein Volumen von etwa 14 Liter. Ein Liter Luft wiegt 1,2 g. Ersetzt man die Luft durch Helium, das 0,18 g pro Liter wiegt, so ist der Ballon pro Liter ungefähr 1 g, also insgesamt 14 g leichter. Da die Latexhülle etwa 4 g wiegt, so ergibt sich eine Tragkraft von 10 g. Wenn man also 1/10 einer Tafel Schokolade (100 g) dranhängt, würde der Ballon in etwa schwerelos sein. Um genügend schnell aufsteigen zu können, darf man nur einige Gramm (vielleicht 3 Gramm) weniger dranhängen. Es bliebe eine Tragkraft von 7 g. Ein Mensch mit einer Masse von 70 kg würde erst aufsteigen, wenn er an einer Traube von 10000 Ballons hinge.
Das ist viel, wie man sich an der Größe der Traube klarmachen kann, die sich ergäbe, wenn man die kugelförmigen Latexballons kugelförmig zusammenbände, was natürlich nur näherungsweise gelänge, hier aber angenommen wird, um eine einfache Abschätzung machen zu können.
Das Volumen der großen Kugel wäre 10000 mal so groß wie das eines einzelnen Ballons, wenn man davon ausginge, dass die Kugeln ohne Zwischenraum aneinander lägen. Aber das ist nicht realisierbar. Man schafft es höchstens, die Kugeln bei kleinstmöglichen Zwischenräumen aneinanderzupacken. Das wäre – wenn ich mich nicht verrechnet habe – bei einer „unendlichen“ Kugelpackung des Raumes mit einem Füllgrad von 74% möglich. So käme man auf einen Kugeldurchmesser von 7,14 m; in Wirklichkeit wäre es also noch mehr.
Bei Folienballons – mit solchen haben wir es auf dem Foto zu tun – ist die Situation noch ungünstiger. Da der Ballon bei etwa gleichem Volumen ca. 10 g wiegt, würde der Rest kaum noch für eine Nutzlast reichen. Daher reicht ein relativ kleine Masse, um die Ballontraube am Abheben zu hindern. Man gibt meist noch etwas Masse hinzu, um auch gegen normale Windböen gewappnet zu sein.

 

 

Ein Glas Wasser mit optischem Potenzial

strahlenoptik_p1020556_rvIn der Jugendherberge gab es nur jene an Zahnputzbecher erinnernden Wassergläser mit vertikalen Riffeln, die mir auf eine unerklärliche Weise nicht besonders geschmackvoll vorkamen. Als ich dann auf der Terrasse, die einen herrlichen Blick auf eine schöne Landschaft bot, in eben diesem Glas ein erfrischendes stilles Wasser zu mir nahm, war es als wollte dieses Glas mich eines anderen belehren. Weiterlesen

Natur und Sprayer im Wettstreit

sprayer_versus_natur_img_31Ich stand mit einem Kollegen vor dieser Wand und jeder von uns sah etwas anderes. Er versuchte dem gesprayten Kunstwerk etwas abzugewinnen, ich dem von der Sonne entfalteten Display. Wir merkten erst nach eine Weile, dass wir bei der Kommentierung aneinander vorbeiredeten.
Wer sich für das Zustandekommen der Lichtphänomene interessiert sei auf frühere Beiträge dieses Blogs verwiesen, z.B. hier und hier und hier.

Der Heiligenschein am frühen Morgen

Heiligenschein_am_Morgen Wie vom hellen Kegel einer Taschenlampe umrandet läuft der Schatten meines Kopfes über das vom Morgentau benetzte Feld. Es ist ein Heiligenschein, der den frühen Wanderer (auch mit dem Fahrrad) auszeichnet. Den Namen hat dieses ganz und gar physikalisch erklärbare Phänomen durch die Ähnlichkeit mit den künstlerischen Darstellungen von Heiligen in der Kunst erhalten. Obwohl das Phänomen schon viel früher bekannt war, wurde es erst im 19. Jahrhundert wissenschaftlich erforscht. Weiterlesen

Glas bricht Licht – ein Urphänomen

Brillierende-GlaskantenrvIm Regierungsviertel in Berlin sieht man zuweilen an sonnigen Tagen, die Kanten der gläsernen Elmente einiger Gebäude in brillanten Farben erstrahlen, deren Reflexe sich oft auch noch im leicht bewegten Wasser malerisch zu immer neuen Farbmustern zusammenfinden. Diese allenfalls als ästhetisch empfundene Phänomen (War es von den Architekten vorausgesehen oder sogar beabsichtigt?) erinnert mich einmal mehr an die Bedeutung der Brechung des Lichts im geschliffenen Glas: Weiterlesen

Gesehen und doch übersehen

Gesehen_und_doch_übersehenWenn man zu tief ins Weinglas blickt, kann man manchmal sein wahres Wunder erleben. Aber auch schon ein harmloser Blick durch ein mit Wasser gefülltes Glas, kann zu erstaunlichen Ansichten führen. Im vorliegenden Fall schaut man auf einen zweifarbigen Hintergrund, nichts Besonderes eigentlich, wenn da nicht diese irritierende Vertauschung der beiden Seiten genau bis zum Füllstand des Wassers wäre und dabei so etwas wie ein Kreuz entstünde. Aufgrund von Anfragen zu diesem Phänomen werde ich versuchen, es möglichst einfach zu erklären, wobei ich auf nicht mehr als einige Relikte aus dem Optikunterricht der Schulzeit zurückgreife. Weiterlesen

Tage wie dieser…

Der-AuserwählteEs gibt Tage, da fühlt man sich als Auserwählter. Heute ist so ein Tag. Ich gehe frühmorgens mit jemandem spazieren, den ich eigentlich schätze. Doch als ich dann im feuchten Gras sehe, dass mein Kopfschatten mit einem hellen Schein umgeben ist und zwar nur meiner, ganz unabhängig davon, auf welche Stelle im Gras der Schatten fällt, der Kopfschatten meiner Begleitperson aber stets ohne diese Aufhellung bleibt, glaubte ich, etwas zu haben, was sie nicht hat, zumindest heute. Ich habe meiner Begleitung natürlich nichts von meiner Entdeckung erzählt, sie wird es sicher selbst bemerkt haben und wohlweißlich schweigen. Weiterlesen

Rätselfoto des Monats Januar 2016

119_Schnee-mit-bunten-Punkt

Woher kommen die bunten Farbtupfer?

Erklärung des Rätselfotos vom Vormonat: Farben feiner Risse

 

 

 

Ein vergessenes Herbstblatt im Pool

Visualisierung-von-WasserveDa Wasser durchsichtig und damit selbst nicht sichtbar ist, sind wir auf sekundäre Erscheinungen angewiesen, die uns mögliche Strukturen im Wasser verraten. Oft handelt es sich dabei um Reflexionen der Umgebung oder Brechungen des Lichts an den Grenzflächen. Diese werden im vorliegenden Fall dadurch sichtbar, dass der Boden nicht so erscheint, wie er ohne Wasser zu sehen wäre, sondern verformt. Da der Boden zudem aus kleinen Fliesen besteht und man davon ausgehen kann, dass diese Fliesen alle von gleicher Form sind, zeigt uns ihre scheinbare Verformung indirekt die tatsächliche Verformung des Wassers in der Nähe des Blattes an.
Wer mit 3D-Darstellungen von mathematischen Kurven vertraut ist, die ebenfalls durch ein entsprechend verformtes Gitternetz visualisiert werden, sieht vermutlich direkt das verformte Wasser, ohne sich dies gedanklich bewusst zu machen.
Auf diese Weise erkennen wir, dass das Blatt aufgrund seiner Unebenheit, die Wasseroberfläche verformt, sie teilweise eindellt und wegen seiner Liebe zum Wasser (Hydrophilie) das Wasser etwas anzieht und infolgedessen anhebt.

Im Jahr des Lichts (24) – Die Sonne ist nicht da, wo wir sie sehen

Deformierte-Sonne_rvVielleicht ist es der einen oder dem anderen schon einmal aufgefallen, dass unser Tagesgestirn bei Annäherung an den Horizont außer Form gerät. Ich meine noch nicht einmal die durch Luftspiegelung bedingten Verzerrungen, sondern den schlichten Übergang von einer perfekten Kreisscheibe zu einer ellipsenförmigen Abflachung. Man sieht es oft erst dann, wenn man darauf aufmerksam gemacht wird oder – wie ich es hier ganz drastisch vorführe – dasselbe Sonnenbild um 90° gedreht daneben stellt. Weiterlesen

Dunkelblauer Sand am Strand

Dunkelblauer-SandAuf vulkanischen Inseln müssen Urlauber auch mal mit schwarzem Sand vorlieb nehmen. Das ist nicht Jedermanns Sache, denn das Ideal ist weißer Sand. Wer den schwarzen Sand aber schon mal erlebt hat, weiß seine Vorteile zu schätzen. Er wird bereits bei geringem Sonnenschein aufgeheizt und wer nach einem Bad im kühlen Atlantikwasser – das Foto wurde auf der Kanareninsel La Palma aufgenommen – das Bedürfnis nach Wärme verspürt, kann auch bei teilweise bedecktem Himmel ein wärmendes Bad im Sand anschließen.
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Quemaduras en la hierba

Tropfen auf Blumen rvSchlichting, H. Joachim. Investigación y Ciencia 10 (2015) p. 84 – 85

Ponemos a prueba una vieja regla de la jardineria: ¿se queman las hojas de las plantas cuando se riega a plena luz de sol?

A la luz del sol, las gotas esféricas depositadas en cuyo centro puede observarse una mancha de luz brillante. La fotografia muestra un pétalo de pnsamiento poco después de caer la lluvia.

 

Physik am Pool

Physik-am-PoolAm Swimmingpool gerät man manchmal auch vorstellungsmäßig ins Schwimmen. Beim Reinigen des Poolbodens wird mit einem langen Stab eine Art Staubsauer über den Boden geführt. Wenn man diesen Vorgang von der Seite her beobachtet, kann man einige erstaunliche Entdeckungen machen. Zunächst wird man vielleicht einmal mehr vom scheinbaren Knick des schräg in das Wasser tauchenden Stabs irritiert. Man kennt zwar das Phänomen im Kleinen vom scheinbar abgeknickten Strohhalm im Limonadenglas. Aber wie viel eindrucksvoller ist der Vorgang, wenn man ihn im Großen erlebt. Weiterlesen

Rätselfoto des Monats August 2015

115_Oppositionseffekt

Wie kommt es zu den Auhellungen im welligen Wasser?

Erklärung zum Rätselfoto des Vormonats: Drehender-Wasserstrahl

Im Jahr des Lichts (17) – Wo steht die Sonne?

Rote-SonneEin Sonnenaufgang ist schon lange nicht mehr das, was er sprachlich vorgibt zu sein. Da geht nichts auf, was vorher zu war. Da entsteht nichts, was später wieder verschwindet. Sowohl im geozentrischen als auch im heliozentrischen Weltbild entsteht dieser Eindruck dadurch, dass sich die Erde und die Sonne relativ zueinander bewegen. Wir gehen neuzeitlich-kopernikanisch davon aus, dass die Erde sich um die Sonne dreht und nicht umgekehrt, weil ansonsten beispielsweise die Sterne – je weiter desto schneller – kollektiv um die Erde rotieren müssten und das für entfernte Sterne auch noch mit Überlichtgeschwindigkeit. Trotzdem bleibt es beim Sonnenauf- und -untergang. Weiterlesen

Transparenz durch Nässe

Nassdunkelhell_1aSchlichting, H. Joachim. In: Spektrum der Wissenschaft 6 (2015), S. 50 – 51

Farblose Textilfasern wirken optisch wie eine blickdichte Nebelwand und können Gewebe daher weiß erscheinen lassen. Wasser macht diesen Effekt aber zunichte.

»… Relationen und Ähnlichkeiten zwischen Dingen zu finden,
die sonst niemand sieht …«
Georg Christoph Lichtenberg (1742 – 1799)

PDF: http://www.spektrum.de/alias/schlichting/transparenz-durch-naesse/1343327

Rätselfoto des Monats Juni 2015

112_Blauer-SternenhimmelWie kommt es zu diesem blauen Sternenhimmel?

Erklärung des Rätselfotos vom Vormonat: Blatt_mit_Tropfen

Wasserläufer und Leonardokreuz

Leonardokreuz am Rande eines schwimmenden HolzstücksAuf diesem Foto sieht man unter anderem den Schatten eines Wasserläufers. Dieses Abbild ist auffälliger als das Urbild. Merkwürdig ist, dass dort, wo man die feinen Schatten der filigranen Füße erwartet, verhältnismäßig große Schattenovale auftauchen. Es sind auch gar nicht die Schatten der Füße, vielmehr rühren sie von den schüsselartigen Vertiefungen her, die der Wasserläufer mit seinen hydrophoben Füßen auf der Wasseroberfläche hervorruft. Die Oberflächenspannung des Wassers verhält sich bei nichtbenetzbaren (hydrophoben) Gegenständen wie eine elastische Haut. An der konkaven Wölbung dieser Vertiefungen im Wasser wird das einfallende Licht gebrochen und daher zu den Seiten abgelenkt. Dadurch gelangt an diesen Stellen weniger Licht auf den Boden des Gewässers und lässt den Bereich als Schatten erscheinen. Weiterlesen

Rätselfoto des Monats Mai

112_Tropfen-auf-BlattAuf diesem sind einige interessante physikalische Phänomene zu sehen. Welche?

Erklärung des Rätselfotos vom Vormonat: Halo und Kondensstreifen

Rätselfoto des Monats April 2015

111_Halo_kondensstreifen_scWelche physikalisch interessanten Phänomene sind zu sehen?

Erklärung des Rätselfotos vom Vormonat: Stall-in-Flammen

Der Südwester im Swimmingpool

BrechungssombreroEin Swimmingpool ist für zahlreiche Überraschungen gut. Sei es dass der in Wirklichkeit ebene Boden wie eine Berglandschaft aussieht, Kräuselungen auf der Wasseroberfläche ein Farbenspiel auf dem Boden entfachen oder der Stab des Reinigungsgeräts an der Grenzschicht zwischen Wasser und Luft nicht nur abgeknickt, sondern auch leicht gekrümmt erscheint. Weiterlesen

Der grüne Blitz

Grüner StrahlabSchlichting, H. Joachim. In: Spektrum der Wissenschaft 3 (2015), S.56 – 57

Für den Bruchteil einer Sekunde sendet das letzte Segment der untergehenden Sonne grünes Licht aus – wenn die atmosphärischen Bedingungen stimmen!

Bald verschwand die Sonne zur Hälfte hinter der Horizontlinie. Schließlich schwebte nur noch ein schmaler oberer Abschnitt der Scheibe über dem Meer. ›Das grüne Leuchten! Das grüne Leuchten!‹, riefen die Brüder … wie aus einem Munde, denn ihre Blicke hatten eine Viertelsekunde lang diesen unvergleichlichen reinen Jadeton erhascht …«wenn die atmosphärischen Bedingungen stimmen! (Jules Verne. Das grüne Leuchten Frankfurt: Fischer 1992)

Der grüne Strahl! Und schon ist er verschwunden.
Wer ihn erblickt, steht an des Meeres Rand,
von dem uns klingen, ahndevolle Kunden.
Gerhart Hauptmann (1862 – 1946)

PDF: Der grüne Blitz

Hieroglyphen aus Licht

Fensterreflex110a

Schlichting, H. Joachim. In: Tipler, Paul A.; Mosca Gene: Physik. 7. Auflage. Berlin, Heidelbert: Springer 2015,  S.1076 f

Wer an einem sonnigen Tag mit offenen Augen durch die Stadt geht, kann in den Genuss eines Lichtphänomens kommen, dessen Ursprung sich vermutlich nicht sofort erschließen lässt: Lichtkreuze in Lichtkreisen.
Der Ursprung der Lichtkreuze ist in den spiegelnden Reflexionen der Sonne in den Fensterscheiben von Gebäuden zu sehen. Das Licht wird je nach der Höhe der Sonne auf die gegenüberliegende Häuserfront oder die Straße projiziert. Man muss nur zwei Minuten warten, um festzustellen, dass sich der Reflex um seinen eigenen Durchmesser verschoben hat. Weiterlesen

Farbige Kerzenreflexionen zum 4. Advent

4_adven_reflexionenAm 1. Advent hatten wir beklagt, dass die Isolierverglasung uns eines früher öfter zu sehenden Phänomens beraubt, der Kerzenkorona vor einer beschlagenen Fensterscheibe. Die Doppelglasscheiben gleichen diesen Mangel aber durch ein anderes einmaliges Phänomen aus: der mehrfachen Reflexion einer brennenden Kerze vor dem nächtlichen Fenster. Das Besondere an diesem Phänomen ist, dass sich reflektierte Strahlen, die leicht unterschiedliche Wege gegangen sind, im Auge des Betrachters überlagern und zu farbigen Interferenzerscheinungen führen. Erstaunlich ist dabei, dass die Abweichung der Weglängen von der Größenordnung der Wellenlänge des sichtbaren Lichts sind. Das lässt darauf schließen, dass die Scheiben kaum in der Dicke variieren. Das Floatglas ist also ein Hight-Tech-Produkt und wird mit äußerster Präzision hergestellt.

Eine ausführlicher Erklärung dieses Interferenzphänomens findet man hier.

Der Dreikerzenleuchter zum 3. Advent

DreikerzenDie Dreifaltigkeit einer Adventskerze zeigt sich, wenn man sie hinter einem mit Wasser gefüllten Weinglas aufstellt (Es darf auch Champagner sein, wenn der Anlass es hergibt.). Dann gesellen sich zum zentralen Abbild der Kerze noch zwei seitliche Satelliten hinzu, die zwar etwas schlank geraten, aber ihre kerzenhafte Herkunft nicht verleugnen können. Die Herstellung dieses Phänobjekts ist leicht, allerdings muss man schon den passenden Blickpunkt einnehmen, weil sonst ziemlich verunglückte Gestalten resultieren können. Das Phänomen profitiert ganz wesentlich vom Inhalt des Glases. Ein leeres Glas bzw. ein luftgefülltes Glas führt zwar zu anderen interessanten Bildern aber nicht zur dreifaltigen Kerze.

Was die Erklärung des Phänomens betrifft, so kann ich auf einen früheren Beitrag verweisen, in dem die Kerze durch eine ausgewachsene Person und das Glas durch einen überdimensionalen Zylinder ersetzt wurde.

Lichtwirbel im Swimmingpool

Swimmingpool-mit-AbflussEin Blick in den Swimmingpool zeigt in der Nähe eines Abflusses einige Unruhe im Wasser an. Aus etwas entfernterer Sicht sieht man rechts neben dem Abfluss einen Wirbel mit hellen Wirbelarmen. Daran erkennt man, dass der Abfluss tatsächlich in Betrieb ist und Wasser aufnimmt. Irritierend ist dabei jedoch zweierlei. Zum einen befindet sich der scheinbare Wirbel ein ganzes Stück rechts vom Abfluss. Sollte er nicht direkt darüber sein? Weiterlesen