Brennpunkt

Fenster, Licht und Schatten

Eine Glaskugel wird vom blauen Himmel durch ein Fenster hindurch beleuchtet. Sie fokussiert das Licht auf einen Brennfleck. In diesen Brennfleck lege ich eine lichtundurchlässige Kugel (ich hatte nur eine solche aus Schokolade). Diese wirft einen Schatten. Der Schatten ist gerundet und relativ kurz. Denn das Fenster ist als Lichtquelle sowohl zu den Seiten als auch in der Höhe begrenzt.

Der blaue Himmel – vieltausendmal

Am Morgen als die Sonne bereits strahlend ihre zu dieser Jahreszeit kurze Bahn zieht, entdecke ich auf einem Feld mit Gründüngerpflanzen den blauen Himmel vieltausendmal in einem Meer von Wassertropfen reflektiert. Die Tropfen haben sich in der Nacht auf den Blättern gebildet, nachdem die Temperatur den Taupunkt unterschritt und der überschüssige Wasserdampf kondensierte.
Jeder Tropfen ist mit einem hellen Punkt markiert, die auf der Oberfläche spiegelnd reflektierte Sonne, so als müsste sie überall ihr Signum setzen. Außerdem wirft jeder Tropfen trotz seiner Lichtdurchlässigkeit einen Schatten, in dem das ausgeblendete Licht zu einem Brennfleck gebündelt ausdruckstark zu Geltung kommt.
Im rechten Bereich des Fotos sind zahlreiche unscharf fotografierte Tropfen zu sehen. Aber auch diese zeigen ein interessantes Unschärfephänomen: Die Sonnenreflexe mutieren zu Ringen. Solche meist ungewünschten Unschärfen werden oft zu künstlerischen Zwecken bewusst herbeigeführt und hören auf den aus dem Japanischen stammenden Namen: bokeh.

Tautropfen als optische Linsen

Einige Tautropfen auf dem Schilfblatt werden von der tiefstehenden Sonne unter großem Einfallswinkel getroffen. Das Licht wird durch diese flüssigen Linsen auf einen Brennfleck fokussiert. Dort wo das Licht infolgedessen fehlt, verhält sich der Tropfen wie ein undurchsichtiges Gebilde und ruft einen Schatten hervor. Dieser bietet dem Brennfleck einen idealen Hintergrund, indem er den Helligkeitskontrast steigert und den Brennfleck noch prägnanter erscheinen lässt.
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Harztränen im Sonnenlicht

Das Foto zeigt einen Ausschnitt der Schnittfläche eines gefällten Baums. Aus den Poren dringt Harz heraus und formt sich zu einzelnen Tropfen, die wie Wassertropfen aussehen und auch ein ähnliches optisches Verhalten in der Sonne zeigen. Sie wirken wie eine Sammellinse und fokussieren das Sonnenlicht in einem Brennfleck. Da auf diese Weise das Licht an anderer Stelle fehlt, werfen die Tropfen trotz ihrer Durchsichtigkeit einen Schatten.
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Archimedes und der Zimmerbrand

Als ich vor einigen Jahren am 13. September von der Universität heimkehrte, kam mir meine damals 13-jährige Tochter J. entgegengerannt und verkündete laut gestikulierend das Unheil: Papa, Papa, unser Haus hat gebrannt! Ein Blick auf das äußerlich unversehrte Haus nahm mir den ersten Schrecken. Der zweite dauerte etwas länger. Denn als mir im Treppenhaus intensiver Brandgeruch entgegenschlug, wusste ich, dass etwas passiert war. Weiterlesen →

Umkränztes Lichtkreuz im Quadrat

Schlichting, H. Joachim. In: Spektrum der Wissenschaft 8 (2017), S. 64 – 65

Noch viel wunderbarer als der einfache Spiegel
ist der durchsichtige Spiegel, zum Beispiel ein Fenster,
das auf eine Landschaft hinausgeht

Christian Morgenstern (1871–1914) Weiterlesen →

Im Brennpunkt der Seife

In: H. Joachim Schlichting. Physik in unserer Zeit 48/2, (2017, S. 101

Manche Seifen haben nicht nur die Form einer Sammellinse, sie verhalten sich auch so, wenngleich ihre Form alles andere als optimal ist.

Als ich neulich unter der Dusche die neue Seife ausprobierte, war ich weniger durch deren Waschkraft und Duft beeindruckt als vielmehr durch einen Lichtfleck, der den Wamdschatten der Seife aufhellte. Weiterlesen →

Gläserne Herzen

Was ergibt ein aufgeschlagenes Buch, in das man – weil gerade nichts Besseres zur Hand ist – eine Kugel legt, damit die Seite nicht gleich wieder verschlagen wird: Herzen. Weiterlesen →

Quemaduras en la hierba

Schlichting, 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.

Sonnenbrand im Grünen

Schlichting, H. Joachim. Spektrum der Wissenschaft 8 (2014) S. 48 – 49

Eine alte Gärtnerregel auf dem Prüfstand: »Verbrennen» die Blätter von Pflanzen wirklich, wenn man sie bei prallem Sonnenschein gießt?

»… Wenn in den Tropfen frisch erquickter Blätter
Die neue Sonne tausendfach sich spiegelt …»
Johann Wolfgang von Goethe (1749 – 1832)

PDF: Sonnenbrand im Grünen (kann beim Autor angefordert werden (schlichting@uni-muenster.de)

Fenster als Brennspiegel

Von Archimedes soll die Idee gekommen sein, im Jahre 212 v. Chr. während des 2. Punischen Kriegs die römische Flotte beim Einlaufen in Syrakus auf Sizilien mit Brennspiegeln in Brand gesetzt zu haben. Erwähnt wird diese Geschichte allerdings erst 700 Jahre später bei Anthemios von Tralles der als Mathematiker und Architekt in Konstantinopel arbeitete und ein Werk über Hohl- und Brennspiegel verfasste. Wie man bei der Vernichtung der Flotte zu Werke ging wird weder dort noch in späteren Darstellungen des Ereignisses berichtet. Damit die Geschichte wenigstens im Prinzip so hätte ablaufen können, kommt wohl nur ein Vorgehen infrage: Mit zahlreichen Planspiegeln die Sonnenstrahlen auf ein und denselben Punkt des zu entzündenden gut brennbaren Gegenstands zu richten. Weiterlesen →

Ein parkendes Auto als Leinwand für ein Lichtkreuz

Lichtkreuze in Lichtkreisen sind am besten bei tiefstehender Sonne an gegenüberliegenden Häuserfronten vor allem dann zu sehen, wenn diese im Schatten liegen. Manchmal ergibt sich jedoch eine Situation, dass selbst bei hochstehender Sonne und fehlender Häuserfronten Lichtkreuze aus dem sonnenbeschienenen und daher alles Helle verschluckenden Untergrund herausgehoben werden. Dazu genügt wie im vorliegenden Fall ein an der richtigen Stelle parkendes Auto. In seinem Schlagschatten ist auf dem Pflaster ein deutliches Lichtkreuz zu erkennen. Ein zweites Kreuz wird etwas deformiert von der Seite des Autos aufgefangen.

H. Joachim Schlichting. In: Der mathematische und naturwissenschaftliche Unterricht 57/8, 467-474 (2004)

Das kann nicht sein!

“Jack pointed suddenly. „His specs – use them as burning glasses!“ (…) „Stand out of the light.“ (…) Ralph moved the lenses back and forth, this way and that, till a glossy white image of the declinig sun lay on a piece of rotten wood. Almost at once a trickle of smoke rose up and made him cough. (…)
„My specs!“ howled Piggy. „Give me my specs!“ (…) Ralph brought his face within a couple of feet of Piggy’s. Can you see me?“  “ A bit.“ (aus: Golding, William: Lord of the Flies)

Klingt gut, kann aber so niemals passiert sein.
1. Die „declining sun“ wird kaum in der Lage sein (langer Weg des Lichts durch die Atmosphäre, man kann oft ungeschützt hineinschauen, also: geringe Intensität), die Entzündungstemperatur von Weiterlesen →