Farbe

Regenbogen im Spinnennetz

Wer sich das Foto des ungeordneten Spinnennetzes genauer anschaut wird vielleich einige Farben entdecken auf einem nach rechts gebogenen Streifen entdecken. Das ist kein Fake sondern Fakt – der Teil eines Regenbogens. Zwar erkennt man nur die außen liegenden rötlich und gelblich erscheinenden und die rechts innen auftretenden bläulichen Tröpfchen, aber dafür geht es hier nicht so hektisch zu wie beim „richtigen“ Regenbogen, in dem immer neue der fallenden Tropfen aufblitzen. Die in Regenbogenfarben leuchtenden Tropfen sind hier im Spinnennetz fixiert. Und dennoch, da in diesem Fall die Morgensonne ihre Bahn über den Himmel beginnt, geraten auch hier stets neue Tropfen in ihren Lichtkegel und werfen das farblich zerlegte Licht in unsere Augen – aber wesentlich langsamer als bei den fallenden Regentropfen.
Diese zusätzlich Bewegung der Sonne ist zwar auch beim „richtigen“ Regenbogen vorhanden, aber angesichts der Fallgeschwindigkeit vernachlässigbar.

Der Moment, in dem die Sonne die Erde streift

Ich liebe den kurzen Zeitraum am Morgen, wenn die Sonne gerade über den Horizont blinzelt und eine Lichttangente über das flache Land legt. Heute hatte ich Gelegenheit, diesen Moment in einer kaum zu überbietenden Feinheit zu erleben. Als ich eine Schnecke ähnlich gemächlich über den Weg rutschen sah, wie die Sonne aufstieg, flammte plötzlich der flache orangefarbene Schneckenkörper im hellen Sonnenlicht auf. Wie man an den angestrahlten Tannennadeln und Steinchen auf dem Weg erkennt, wurde hier das ästhetisch Prinzip des Ton in Ton in hervorragender Weise erfüllt.
Die Tage im Mai sind für mich in dieser Hinsicht besonders passend, weil wir – die Sonne und ich – etwas zur gleichen Zeit aufstehen.

Rätselfoto des Monats April 2023

Blickt man auf die Sonne oder den Mond?

Erklärung des Rätselfotos des Monats März 2023

Frage: Wir möchten die ungefähre Tageszeit der Aufnahme wissen.

Antwort: Die Aufnahme zeigt zum einen Fenster, in denen die Front eines gegenüberliegenden Hauses reflektiert wird. Zum anderen sieht man eine Serie von Projektionen von Lichtkreuzen im Lichtkreis, die von Fenstern des gegenüberliegenden Hauses stammen. Damit man sie auf der Häuserwand projiziert vorfindet, steht die Sonne nicht sehr hoch. Andererseits stehen sie so hoch, dass von Dämmerung keine Spur ist, denn ihre Farbe ist hell weiß.
Die orangene Färbung der Häuserfront kann daher nicht durch das farbige Licht der tiefstehenden auf- oder untergehenden Sonne erklärt werden. Es handelt sich vermutlich um die Wirkung einer Beschichtung der reflektierenden Fensterscheiben, die langwelliges Licht reflektieren und kurzwelliges durchlassen.
Bei der Tageszeit ist daher vom frühen Vormittag oder späten Nachmittag auszugehen.

In der grünen Tiefe sich gegenseitig spiegelnder Spiegel

Zwei Spiegel einander gegenüber:
für den Kurzsichtigen bedeutet es Verwirrung,
für den Weitsichtigen Unendlichkeit.
Arthur Schnitzler[1]

Zwischen zwei parallelen einander gegenüberliegenden Spiegeln findet ein unendlicher „Austausch“ von Spiegelbildern statt: Ein Gegenstand zwischen den Spiegeln wird von beiden Spiegeln gespiegelt aber auch der gespiegelte Gegenstand wird vom jeweils gegenüberliegenden Spiegel gespiegelt und ebenso der gespiegelte gespiegelte Gegenstand und so weiter ad infinitum. Man blickt gewissermaßen in die Unendlichkeit; diese verliert sich allerdings im Grün des Spiegelglases.

„Sie erstaunten auch wirklich beim Eintritte nicht wenig über die ungeheure Gesellschaft, denn Wände und Decke bestanden daselbst aus künstlich geschliffenen Spiegeln, die ihre Gestalten auf einmal ins Unendliche vervielfältigten“. Joseph von Eichendorff (1970, 239) beschreibt hier eine wohl jedem bekannte Situation. Man gerät zwischen zwei Spiegel und blickt in einen unendlich langen Tunnel, in dem die Gegenstände und Menschen undendlich oft gespiegelt werden und man sich selbst unendlich oft gegenübersteht (Abbildung oben). Dazu braucht man heute allerdings keinen Festsaal mehr, ein verspiegelter Fahrstuhl tut es auch (Abbildung Mitte).

Denn wenn das Licht das Spiegelglas durchläuft, bevor es an der metallischen Rückseite reflektiert wird, bleibt ein winziger Bruchteil im Glas stecken. Die Glasscheibe reflektiert das Licht dann abzüglich dieses absorbierten Anteils und erhält dadurch einen geringfügigen Grünschimmer, den man aber bei normalen Scheiben nicht sehen kann. Blickt man jedoch vor die Kante eine Scheibe, so erscheint alles in ein intensives Grün getaucht: Das Licht hat einen sehr großen Glasquerschnitt durchquert und beträchtliche Anteile der Komplementärfarbe von Grün verloren (Abbildung unten links).

Beim Unendlichkeitsspiegel, der aus normal dicken Scheiben besteht, bekommt man den Grünton des Glases trotzdem zu sehen, weil das Licht diese Scheiben immer wieder durchläuft. Dadurch summieren sich nach einer hinreichend großen Zahl von Reflexionen die kurzen Strecken durch das Glas zu einer beträchtlichen Dicke auf und führen schließlich zu der in Abbildung Mitte deutlich zu erkennenden Grüntönung des Lichts.

Wie stark der Einfluss der Absorptionen auf die Farbe des Lichts ist, wurde kürzlich eingehend untersucht (Lee et al. 2004). Die Abbildung unten rechts zeigt die spektrale Intensität des Lichts nach einer (rote Kurve) und nach 50 Reflexionen (grüne Kurve). Während nach einer Reflexion noch alle Wellenlängen fast gleich stark vertreten sind, findet man nach 50 Reflexionen ein deutlich eingeschränktes Spektrum mit einem Maximum bei einer Wellenlänge von 550 nm, die dem grünen Licht entspricht. Es sind also vor allem Lichtanteile im langwelligen und kurzwelligen Bereich absorbiert worden.

Der Reiz solcher Doppelspiegel beruht vor allem auf dem Kontrast zwischen dem Wissen um die Einfachheit der Konstruktion und der sinnlich erfahrenen Komplexität des Blicks: Lediglich die mangelnde Planparallelität der Spiegel und die zunehmende Dunkelheit verhindern, dass man das Unendliche tatsächlich zu Gesicht bekommt.

Die idealerweise unbegrenzte Zahl von Spiegelbildern, die nur durch die Absorptionen im realen Spiegelglas in die endlichen Schranken verwiesen wird, ist über das Phänomen selbst hinaus eine eindrucksvolle Visualisierung dessen, wie man zumindest prozessual das Unendliche im Endlichen denken kann. Es spielt daher in der Metaphorik der Philosophie und Poesie eine wichtige Rolle. So versucht zum Beispiel Friedrich Schlegel (1964, 351) die Problematik zwischen Ich und Welt metaphorisch durch den Doppelspiegel zu fassen: „Wo der Gedanke des Ichs nicht eins ist mit dem Begriffe der Welt, kann man sagen, daß dies reine Denken des Gedankens des Ichs nur zu einem ewigen Sichselbstabspiegeln, zu einer unendlichen Reihe von Spiegelbildern führt, die immer nur dasselbe und nichts Neues enthalten“. Und Harry Mulisch (2005, 44) versucht mit Hilfe dieser Metapher das zueinander reflexive Verhalten zweier Menschen zu erfassen: „Jeder fühlte sich dem andren unterlegen, jeder war Knecht und zugleich Herr, wodurch eine Art von Unendlichkeit entstand, wie zwischen zwei Spiegeln, die sich ineinander spiegelten“.

Literatur

Joseph von Eichendorff. Werke. Bd. 2, München 1970, S. 239.
R. L. Lee et al. Am. J. Phys. 2004, 72 (1), 53.
Friedrich Schlegel. Werke. Kritische Ausgabe. München 1964.
Harry Mulisch. Die Entdeckung des Himmels. Reinbek 2005, S. 44.

Frühlingsanfang

Seitdem die Sonne sich wieder vermehrt blicken lässt und ihre Strahlen radial in alle Richtungen sendet – jedenfalls nach der geometrischen Optik – werden einige frühe Blüten dazu angeregt, es ihr gleich zu tun. Die Strahlen der Weidenblüte sind kürzer, dafür enden sie in kleinen gelben Proviantpaketen für die frühen Insekten.
Frühlingsanfang bedeutet, dass die Tage fortan länger sind als die Nächte. Das bedeutet, dass sich die Sonne am Tage länger über dem Horizont aufhält als darunter, auch wenn das möglicherweise infolge von Nebel und Wolkenbedeckungen nicht unmittelbar nachvollzogen werden kann. Wer in den letzten Tagen Sonnenauf- und -untergangzeiten sehr genau beobachtet oder nur auf einer Liste verfolgt hat, wird zu seinem Erstaunen festgestellt haben, dass der Tag bereits vorgestern länger war als die Nacht. Schuld daran ist die „Hebung“ der tiefstehenden Sonne durch Lichtbrechung in der dichten Atmosphäre.

Ein Loch im Schnee

Der Winter hat gestern Nacht vermutlich mit einer schönen Schneelandschaft den Schlusspunkt unter seine diesjährige Saison gesetzt. Nachdem die letzten 10 Tage Eis, Wasser und Wasserdampf den Blick zum Himmel verstellt hatten, ist vorletzte Nacht alles heruntergekommen: Der Himmel ist frei, tiefblau, das Land mit einer weißen Schicht bedeckt… Halt, bevor ich fortfahre. Es ist nicht weiß; der Schnee hat einen deutlichen Blaustich, jedenfalls überall dort, wo die Sonne nicht hinkommt.

Eiskristalle machen die Blätter blau

Schwerlilienblätter haben eigentlich eine grüne Farbe. Hier schwanken sie zwischen Grün und Blau. Schuld daran ist der Frost. Das Sonnenlicht fällt ein wenig schräg von hinten ein. Die senkrecht zum einfallenden Sonnenlicht orientierten Blätter, zeigen in Durchsicht die typische grüne Blattfarbe. Die weitgehend im Schatten liegenden Teile der Blätter zeigen in diesem Fall ein teilweise intensives Blau. Dafür sind die Eiskristalle verantwortlich, die die Blätter zum großen Teil bedecken. Weil kein durchscheinendes Grün auftritt, kann nur das Himmelblau reflektiert werden, was an diesem sonnigen Wintermorgen durch Reflexionen an den Eiskristallen deutlich verstärkt wird. Auf diese Weise entsteht ein sehr ungewohnter – man könnte fast sagen – künstlicher Eindruck.

Rätselfoto des Monats März 2023

Wir möchten die ungefähre Tageszeit der Aufnahme wissen.

Erklärung des Rätselfotos des Monats Februar 2023

Frage: Wie kommt es zu diesem Flechtwerk?

Antwort: Bei dem Flechtwerk handelt es sich um besonders strukturierte Eisblumen auf einer Fensterscheibe. Zu Eisblumen kann es kommen, wenn die Temperatur der Glasscheibe zunächst unter den Taupunkt sinkt. Dann übersteigt die absolute Wasserdampfkonzentration die maximal mögliche und der überschüssige Dampf kondensiert in Form winziger Tröpfchen an der Scheibe. Sobald die Temperatur auch noch den Gefrierpunkt des Wassers unterschreitet kristallisieren sie schließlich zu Eis. Manchmal kommt es gar nicht erst zum Zwischenschritt des Verflüssigens. Denn unter bestimmten Bedingungen geht Wasserdampf auf direktem Weg in Eis über, er resublimiert.
Der Ursprung der Eisblumen liegt in winzigen Kristallen mit einer für Wassermoleküle charakteristischen sechseckigen Struktur. Sie entstehen an Kondensationskeimen, etwa Schmutzpartikeln, an denen sich Tröpfchen beziehungsweise Kristalle spontan bilden können. Indem sich an ihnen weitere Wassermoleküle anlagern breitet sich die Kristallisation aus. In welche Richtung das geschieht hängt davon ab, ob die dabei freiwerdende thermische Energie genügend schnell an die Umgebung abgegeben wird. Das führt dazu, dass die Anlagerungen exponierte Spitzen ausbilden, die sich vom Ursprung entfernen. Mit zunehmender Entfernung dieser Triebe vom Zentrum vergrößert sich die Wahrscheinlichkeit Kristallisationswärme abzugeben, sodass Nebentriebe entstehen können. Sie schlagen dann ihrerseits einen Weg ein, der sowohl vom Ursprung als auch vom jeweiligen Zweig weg gerichtet ist ähnlich wie bei verzweigten Pflanzen, die zum Licht hin streben. Die Besondere Form der Verzweigungen wird u. A. von der Umgebungstemperatur, Feuchte, Luftströmungen und Verunreinigungen bzw. Kratzspuren in der Scheibe beeinflusst, sodass es schließlich zu farn- und blumenartigen Strukturen kommt. Die im vorliegenden Fall zu beobachtenden nicht sehr häufig vorkommenden zopfartigen Gebilde sind bei sehr niedriger Temperatur (ca. – 18° C) an einer alten, vermutlich mit feinen Kratzern übersäten Scheibe bei relativ starkem Wind entstanden.

Sonnenaufgang in einer Pfütze

Bislang hat uns hier der Winter nicht gerade mit winterlichen Ansichten verwöhnt. Lediglich die in den letzten Nächten immer wieder zugefrorenen Wasserpfützen, gaben beim Sonnenaufgang immer mal wieder einen Eindruck der Schönheit winterlicher Kreationen, bevor sie von derselben Sonne gnadenlos und im wahrsten Sinn des Wortes liquidiert wurden (siehe Foto). Man sieht einerseits das Blau des Himmels, das hier durch die an der Unterseite mit weißem Reif bedeckten Eisflächen einen pastellfarbenen Ton angenommen hat. An anderen Stellen dominiert das orangefarbene Sonnenlicht, das an einigen prominenten klaren Eisrändern gebrochen bzw. reflektiert wird. Der unebene Untergrund der Pfütze sorgt im Übrigen dafür, dass die Eisgebilde eine naturschöne Musterung angenommen haben.

Spätwinterlicher Zauber

Es ist wieder einmal (auch in unseren Breiten) soweit: die Zaubernuss blüht. Besonders eindrucksvoll macht sich ihr kräftiges Gelb in einer von Schnee aufgehellten Umgebung bemerkbar.

Die Zaubernuss ist eine Heilpflanze. Ich weiß nicht wofür oder wogegen. Mir ist ihr Anblick Heilung genug.

Eingebildetes Rot

Hier wurde ein grünes Trinkglas mit einem brennenden Teelicht vor eine weiße Wand gestellt. Und siehe da, man sieht etwas, was gar nicht vorhanden sein kann – der rötlich erscheinende Bereich an der Wand. Ausgerechnet dort, wo das ungefilterte weiße Kerzenlicht auf die Wand trifft, tritt eine Farbe auf, die objektiv gar nicht vorhanden ist.
In der Tat erliegen wir hier einer veritablen optischen Täuschung. Davon kann man sich überzeugen, wenn man den vermeintlich roten Bereich durch eine Röhre betrachtet und damit den übrigen visuellen Kontext ausschaltet. Dann sieht man die Wand wie sie ist – weiß vom weißen Kerzenlicht.
Schuld an dieser Täuschung ist die chromatische Adaption, die anschaulich als die Tendenz unserer Augen bezeichnet werden kann, die überwiegende Farbe in einem Raum als weiß zu sehen. In einer neuen Lichtsituation – wie hier durch den höheren Grünanteil – wird die Empfindlichkeit der grünes Licht erfassenden Zapfen unserer Augen im Verhältnis zu den anderen Farbanteilen reduziert. Die von grünem Licht beleuchtete Wand wird daher als weniger grün angesehen als sie „in Wirklichkeit“ ist. Da aber auch die Grünanteile der – objektiv gesehen – weißen Wand vermindert werden, dominiert die Komplementärfarbe von Grün, so dass die Wand einen Rotschimmer aufweist.
Dass auch die Kamera dieser Täuschung unterliegt, wird oft mit Verweis auf die Objektivität der Fotografie angezweifelt. Doch die Kamera ist im Automatikmodus gerade so ausgelegt, dass durch einen sogenannten Weißabgleich dafür gesorgt wird, die Dinge auf dem Foto möglichst genau so aussehen zu lassen, wie man sie mit eigenen Augen sieht.
Wer dieses Freihandexperiment selbst ausprobieren möchte, muss nicht unbedingt eine grünes Glas nehmen. Gläser mit anderen Farben funktionieren genauso gut. Allerdings sieht man dann natürlich andere Komplementärfarben. Die Gläser müssen allerdings gut durchgefärbt sein, damit das Phänomen eindrucksvoll in Erscheinung tritt.

Gerade schneidet Kreis

Beim Blick aus dem Fenster des Zuges in die verregnete abendliche Dämmerung baut sich ein imposanter Regenbogen auf. Er wird durch die Spiegelung der Leuchtstoffbeleuchtung des Zuges geschnitten und gibt mit der unvermeidlichen Überlagerung durch weiteres Störlicht aus dem beleuchteten Innenraum ein bemerkenswertes Bild ab. Ohne diese Erklärung hätte das Bild wohl auch als (mehr oder weniger gelungenes) Gemälde durchgehen können.

Sonnentaler zum 3.Advent

Gedichte sind gemalte Fensterscheiben!
Sieht man vom Markt in die Kirche hinein,
Da ist alles dunkel und düster;
Und so sieht’s auch der Herr Philister:
Der mag denn wohl verdrießlich sein
Und lebenslang verdrießlich bleiben.

Kommt aber nur einmal herein,
Begrüßt die heilige Kapelle;
Da ist’s auf einmal farbig helle,
Geschicht und Zierat glänzt in Schnelle,
Bedeutend wirkt ein edler Schein;
Dies wird euch Kindern Gottes taugen,
Erbaut euch und ergetzt die Augen!

Johann Wolfgang von Goethe (1749 – 1832)

Soviel zur Schönheit von Licht und Farbe, die durch Kirchenfenster verbreitet werden. Johannes Kepler (1571 – 1630) fielen die Löcher in den Kirchenfenstern auf, durch die Sonnentaler auf dem Kirchenboden oder der gegenüberliegenden Wand entworfen wurden. Zu seiner Zeit war das Phänomen noch nicht verstanden. Kepler war der erste, der eine auch heute noch gültige Erklärung publizierte.

„Dass der Sonnenstrahl, der durch irgendeine Spalte dringt, in Form eines Kreises auf die gegenüberliegende Fläche auffällt, ist eine allen geläufige Tatsache. Dies erblickt man unter rissigen Dächern, in Kirchen mit durchlöcherten Fensterscheiben und ebenso unter jedem Baume. Von der wunderbaren Erscheinung dieser Sache angezogen, haben sich die Alten um die Erforschung der Ursachen Mühe gegeben. Aber ich habe bis heute keinen gefunden, der die richtige Erklärung gefunden hätte“ (Johannes Kepler. Grundlagen der geometrischen Optik. Leipzig 1922, S. 13).

Heute haben die Kirchenfenster nur selten Löcher. Aber auch ohne Löcher entdeckt man schöne, farbenprächtige Sonnentaler. Denn jedes Element eines beliebig geformten Segments der Kirchenfenstermosaike stellt eine Öffnung dar, durch die in hinreichender Entfernung Abbilder der Sonne projiziert werden. Die obige Abbildung ist die Projektion des seltenen Falls eines Kirchenfensters mit zwei fehlenden Glaselementen. Diese rufen weiße Sonnentaler hervor. Alle farbig verglasten anderen Elemente erzeugen schöne Farbkreise.

Herbstblatt – eine letzte Grazie

Ein einsames Blatt sieht seiner Vermoderung entgegen. Eine ungewöhnliche naturschöne Kolloration veredelt mit zahlreichen leuchtenden Perlen verleiht dem Blatt so etwas wie eine letzte Grazie. Vielleicht bin ich der einzige und letzte gewesen, der dies zur Kenntnis genommen hat.

Rätselfoto des Monats Dezember 2022

Warum werden die Blasen nach oben hin größer?

Erklärung des Rätselfotos des Monats November 2022

Frage: Woher kommen die Farben in dem Plastikbehälter?

Antwort: Die Ursache für diese Farbenpracht ist der 1844 von Wilhelm Karl Haidinger entdeckte Effekt, dass das Himmelslicht vor allem aus einer senkrecht zur Sonnenstrahlrichtung orientierten Region teilweise polarisiert ist (Physik in unserer Zeit 2009,40 (4), S. 211). Zum anderen hat der transparente Plastikbehälter die optische Besonderheit doppelbrechend zu sein. Er erlangt diese Eigenschaft allerdings erst durch die Spannung die dem Material bei der Herstellung des Behälters aufgeprägt wurde.

Doppelbrechend heißt, dass das durch ihn hindurchgehende Himmelslicht in zwei leicht unterschiedliche Richtungen gebrochen wird, so dass es in zwei Teilstrahlen zerfällt (Physik in unserer Zeit 2009, 40 (5), S. 262). 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 der dünnen Plastikschicht überlagern.

Tritt dieses Licht dann durch das Polarisationsfilter der Sonnenbrille oder eines Fotoapparats, 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 erscheinen jetzt farbig.

Hier treten die Farben allerdings auch ohne Polarisationsfilter auf. Das liegt daran, dass das teilweise polarisierte Himmellicht auf der Wasserschicht reflektiert wird. Blickt man unter einem bestimmten Winkel, dem sogenannten Brewster-Winkel auf die Wasseroberfläche, so sieht man hauptsächlich die senkrecht zur Einfallsebene reflektierten polarisierten Anteile. Das Licht ist also linear polarisiert wie beim Durchgang durch den Filter.

Tee und Licht

Ich habe fast gleichzeitig eine gläserne Teetasse und eine Taschenlampe geschenkt bekommen. Und als die beiden in der nächsten Teepause zum ersten Mal aufeinandertrafen, gab es Tee und Licht (Teelicht ist leider schon als Begriff besetzt und weckt nur falsche Assoziationen).

Teepause

In der Pause, während ich

vor der Flamme wartete,
fiel mir plötzlich ein,

etwas Endgültigem zu entraten;
das Wasser begann gerade

zu kochen, der Kessel heult
gleichmäßig wie eine Siren.

Aber als ich den Tee aufgoß,
waren schon die Möglichkeiten,

ungeheuer, wieder vergessen;
im quirlenden Dampf verfing

sich mein Blick, bis er verschwand,
und ich erkannte noch, wie präzis

der Sand durch die Enge rann.*

* Henning Ziebritzki (*1961)

Der Vorhang fällt

Den ganzen Tag über haben die Flugzeuge den Himmel mit ihren Kondensstreifen vollgekritzelt. Zum Abend hin gab es dann ein himmlisches Einsehen. Auf breiter Front schob sich ein Wolkenteppich wie der Vorhang im Theater vor die Parade der hybriden (halb Technik, halb Natur) Geraden und beendete das Schauspiel.
Die Sonne hatte sich bereits so weit dem Horizont genähert, dass die relativ niedrigen Wolken schon ihre Sonnenuntergangsgewänder angezogen hatten. Einige Zeit später werdem sich auch die Kondensstreifen verfärben, bevor sie hinter der nunmehr bereits schwarzen Wolkenfront verschwinden.

Verschiedenfarbige Schatten

Ich gebe zu, dass das Foto nicht besonders originell ist, auch wenn die Kerze etwas schief auf dem Ständer steht. Außerdem brennt sie gerade nicht. Aber darauf kommt es mir auch gar nicht an. Jeder andere Gegenstand wäre für das, was ich zeigen möchte, genauso geeignet. Die Kerze nebst Halter wird durch zwei verschiedenfarbige Schatten auf der Raufasertapete abgebildet.
Der eine Schatten ist eher bläulich, der andere gelblich getönt. Die Ursache sind zwei verschiedene Lichtquellen, die mit etwa gleich großer Intensität aus etwas anderen Richtungen die Kerze beleuchten. Zum einen ist es die Zimmerbeleuchtung, eine Glühlampe mit etwas gelblichem Licht, und zum anderen der blaue Himmel, der den Raum durch ein Fenster beleuchtet. Beide Lichtarten überlagern sich mehr oder weniger gut zu einem weitgehend weiß erscheinenden Mischlicht.
Der bläuliche Schatten entsteht dadurch, dass die Kerze das gelbliche Licht der Glühlampe ausblendet und nur das blaue Himmellicht die Tapete ungestört beleuchten kann. Beim gelblichen Schatten ist es gerade umgekehrt. Das bläuliche Licht wird ausgeblendet und das Lampenlicht kann die Wirkung ihrer gelblichen Farbe voll entfalten.
Einige andere Dinge sind interessant. Die Schatten scheinen sich auf dem dunklen Tisch fortzusetzen, obwohl dieser mit einer grünlichen Marmorplatte an diesen Stellen eigentlich eine Mischfarbe aufweisen sollte. Er tut es nicht, weil es sich gar nicht um Schatten handelt, sondern um Spiegelungen auf der glatten Tischoberfläche.
Auf der weißen Wand sehen wir zum einen einen leicht gelblichen Bereich der von der Glühlampe herrührt, während der von Lampe und Fenster beleuchtete Bereich ein Weiß mit einem leichten Blaueinschlag zeigt. Da die Farben der beiden Schatten genau meiner Erinnerung entsprechen, vertraue ich darauf, dass auch die Wandfarben so gesehen wurden.
Vielleicht wird sich der eine oder die andere die Frage stellen, warum man dem Lampenlicht das Gelb und dem durch das Fenster eindringende Tageslicht ihre gelbliche und bläuliche Farbe nicht auch ohne dieses Szenario ansieht. Ursache dafür sind unsere Augen, die durch physiologische Mechanismen dafür sorgen, dass die überwiegende Farbe jeweils als „weiß“ wahrgenommen wird. (Diesen Effekt habe ich bereits öfter im Blog beschrieben). Deshalb sieht man bei reinem Tageslicht normalerweise keine Spur von Blau und bei reinem Lampenlicht auch kein Gelb. Erst dann, wenn beide Farben gleichzeitig vorhanden sind, gelingt es nicht mehr sie zu trennen. Die Kamera empfindet diese physiologische Besonderheit technisch durch den sogenannten Weißabgleich nach. Das funktioniert aber auch nur, wenn die Situation eindeutig ist und eine Verschiebung des Spektrums in genau eine Richtung erforderlich macht.

Das rote Ordensband ziert sich

Ich muss ehrlich gestehen, dass ich diesen Falter, der sich in mein Zimmer verirrt hatte, sofort an die Luft befördern wollte. Doch als ich mich ihm näherte spreizte er die Flügel und legte ein wunderschönes rotes Unterkleid frei, das mich wegen dieser Naturschönheit begeisterte. Ich hatte ein Rotes Ordensband (Catocala nupta) vor mir. Ich holte den Fotoapparat, um diesen Moment festzuhalten. Doch wie es einem so mit den Momenten ergeht, sie vergehen schneller als man gehen kann. Jedenfalls machte das Rote Ordensband bei meiner Rückkehr seinem Namen keine Ehre mehr. Das farbige Unterkleid war bedeckt. Versuche den Falter dazu zu bringen, die alte Pracht wieder ans Tageslicht zu bringen scheiterten weitgehend. Immerhin gab das Tierchen so viel frei, dass die Fantasie ausreichen sollte, sich vorzustellen, wie schön der Anblick bei völliger Abdeckung sein würde.

Ein bunter Schmutzeffekt

H. Joachim Schlichting. Spektrum der Wissenschaft 8 (2022) S. 72

In jeder flüchtigen Erscheinung sehe ich Welten,
voll vom Wechselspiel der Regenbogenfarben
Konstantin Balmont (1867–1942)

An einer verstaubten Glasscheibe können sich Lichtwellen überlagern, die in unterschiedlicher Reihenfolge gestreut und reflektiert wurden. Dabei entstehen spektralfarbene Strukturen aus Streifen oder Ringen

Der Versuch, bei geringer Helligkeit durch ein Fenster eines verlassenen Gebäudes hindurch zu fotografieren, brachte eine rätselhafte Erscheinung zu Tage. Die Kamera fokussierte automatisch auf die staubige Scheibe und löste das Blitzlicht aus. Das Bild zeigte daher nicht das Innere des Raums, sondern den Lichtreflex auf dem Glas. Dieser war von einer Reihe bunter Streifen umgeben – ein zufälliger Farbfehler der Kamera? Einige Zeit später erschien beim Parken eines PKWs vor einer Fensterfront das zurückgeworfene Scheinwerferlicht von einem ganz ähnlichen Muster umgeben. Es muss sich also um ein reproduzierbares optisches Phänomen handeln.

Für dessen Entstehung war eine Schmutzschicht auf dem Fenster ausschlaggebend. Denn dort, wo es gereinigt wurde, traten keine Farben auf. Damit schied schon einmal ein Interferenzphänomen aus, das bei Doppelglasscheiben zu beobachten und durch Säubern der Scheiben eher noch deutlicher zu sehen ist (siehe »Spektrum« März 2018, S. 68). Die mysteriöse Beobachtung entpuppt sich vielmehr als »queteletsche Ringe«, benannt nach dem vielseitigen belgischen Wissenschaftler Adolphe Quetelet (1796–1874).

Aus dem Alltag kennt man ganz ähnlich erscheinende spektralfarbige Ringe in Gestalt von so genannten Koronen. Sie umsäumen unter bestimmten Bedingungen Lichtquellen wie die Sonne oder den Mond und stammen von winzigen, in der Luft schwebenden Teilchen wie Wassertröpfchen oder Pollen. Manchmal genügt eine beschlagene Fensterscheibe, um eine hindurch schimmernde Laterne von bunten Kreisen umgeben zu sehen.

Bei solchen Koronaphänomenen sind gleich große Partikel entscheidend, an denen das Licht gestreut wird. Das kann bei den queteletschen Ringen nicht der Fall sein, denn hier haben wir es mit einem zufällig entstandenen Staubbelag aus völlig unterschiedlichen Körnchen zu tun. Außerdem blickt man nicht auf die Lichtquelle selbst, sondern auf deren Spiegelung. Darüber hinaus umrahmen die Farbringe im Allgemeinen nicht den Lichtreflex selbst, sondern sie scheinen um eine außerhalb gelegene Stelle zu kreisen, so als wäre beide Erscheinungen völlig unabhängig voneinander.

Bei näherem Hinsehen hat der monochrome Lichtfleck allerdings durchaus eine ausgezeichnete Stellung: Bei ihm handelt es sich um die nullte Beugungsordnung. Sie liegt bei einer normalen Korona in der Mitte, befindet sich hier aber auf einem der Ringe jenseits des Zentrums. Zu ihren beiden Seiten schließen sich die erste, zweite und weitere Beugungsordnungen in Form bunter Bögen an. Die Farbreihenfolge kehrt sich beidseits der nullten Ordnung um, das heißt von dieser aus gesehen verlaufen die Farben auf den weiteren Streifen immer von Blau nach Rot. Das ist ein charakteristisches Merkmal für queteletsche Ringe. Sie zeigen darüber hinaus die typischen Eigenschaften einer spiegelnden Reflexion. Wenn man sich also quer zu den Bögen bewegt, verschieben sie sich in die jeweils entgegengesetzte Richtung, und bei Annäherung an die Scheibe vergrößern sich die Krümmungsradien.

Wie bei der Entstehung von Koronen sind auch hier winzige Streuteilchen ausschlaggebend. Bei den queteletschen Ringen liegen sie auf einer transparenten Ebene, zum Beispiel einer Glasscheibe. Außerdem ist eine zweite Schicht nötig, die das Licht reflektiert. Das kann die Rückseite der Scheibe sein oder besser noch der Metallüberzug eines Spiegels.

Zu einer Interferenz kommt es immer dann, wenn zwei Wellen, die von einem Punkt der Lichtquelle ausgehen, in ganz bestimmter Weise mit der verschmutzten Scheibe wechselwirken (siehe »Entstehung der Quetelet-Ringe«). Dabei wird eine Welle an einem Staubkörnchen auf der Vorderseite der Scheibe gestreut und anschließend an der Rückseite reflektiert. Die andere wird umgekehrt zunächst hinten reflektiert und dann vorne an demselben Partikel gestreut. Wegen der unterschiedlichen Reihenfolge von Ablenkung und Spiegelung legen beide geringfügig verschiedene Wege zurück. Wenn sie sich daraufhin im Auge oder auf dem Kamerasensor überlagern, gibt es zwischen ihnen eine Phasenverschiebung. Dieser Gangunterschied sorgt je nach Standort für die Verstärkung und Auslöschung des Lichts.

Blickt man senkrecht auf die Glasfront, während sich beispielsweise der Scheinwerfer oder die Sonne in gerade Linie hinter einem befindet, hat man einen ganz symmetrischen Fall. Alle Staubteilchen, die sich gleich weit vom Fußpunkt der Achse zwischen Lichtquelle und Beobachter befinden, erfüllen dieselbe Bedingung für die Streuung. Dann kommt das nullte Interferenzmaximum mittig in den konzentrisch angeordneten Farbringen zu liegen. Allerdings steht man dabei der Lichtquelle im Weg und verdeckt zumindest einen Teil von ihr. Man wird daher normalerweise seitlich ausweichen und unter einem kleinen Winkel auf die Scheibe blicken. Dadurch verlagert sich das Zentrum des Ringsystems in die entgegengesetzte Richtung, und das Spiegelbild der Strahlungsquelle wandert auf einen der Ringe.

Die queteletschen Ringe lassen sich mit einfachen Mitteln experimentell herstellen. Dazu genügt ein ebener Spiegel, der von kleinen Tröpfchen beschlagen oder mit Talkum bestäubt ist. Platziert man sich mit einer möglichst punktförmigen Lichtquelle – etwa einer Taschenlampe, deren Reflektor entfernt wurde – in einem Abstand von zwei bis drei Meter davor und hält die Lampe an Stirn, so sind um den direkten Reflex im Spiegel herum farbige Streifen erkennbar. Diese sind Ausschnitte von Ringen, deren Zentrum je nach Abstand zwischen Auge und Lampe wandert.*

* Einreichversion des Spektrumartikels: Ein bunter Schmutzeffekt.

Blaue Wolken

Wenn man mit einem Flugzeug über den Wolken fliegt, sehen diese von oben meist weiß aus. Das weiße Sonnenlicht der über den Wolken strahlenden Sonne wird hier gestreut und zwar für alle Wellenlängen gleichermaßen (Mie-Streuung). Es sei denn, die Sonne steht bereits so tief, dass sie nicht mehr von oben, sondern von der Seite oder bereits von schräg unten strahlt. Wie man auf dem Foto sehen kann, ist diese Situation hier eingefangen. Die Wolken werden auf ihrer vom Flugzeug zu sehenden Oberseite nicht mehr vom Sonnenlicht aber wohl vom Licht des blauen Himmels darüber beleuchtet (die blaue Stunde). Sie erscheinen daher – wie auf dem Foto zu sehen ist – blau.

Lichtspiele am Abend

ABEND
Einsam hinterm letzten Haus
geht die rote Sonne schlafen,
und in ernste Schlußoktaven
klingt des Tages Jubel aus.

Lose Lichter haschen spät
noch sich auf den Dächerkanten,
wenn die Nacht schon Diamanten
in die blauen Fernen sät.*

* Rainer Maria Rilke.

Lavendel im Regen

Sie sind kaum wiederzuerkennen, die Lavendelblüten. Sie wirken etwas unnatürlich großzügig gerundet, aber auch ungewöhnlich kräftig in der Farbe. Regentropfen haben die feinen Zwischenräume überbrückt und leuchten nun ihrerseits wie kleine Lampen im typischen Blau-violett des Lavendel. Die Farbe wirkt kräftiger und gesättigter als im Normalfall. Weiterlesen →

Natürliche Wasserfarben

Auch die Natur malt zuweilen mit Wasserfarben. Dazu tragen vor allem die grünen und gelben Blätter sowie der durch die Lücken im Blätterdach der Bäume leuchtende blaue Himmel bei, die sich hier im bewegten Wasser eines kleinen Baches spiegeln. Dies ist nur eine Augenblicksaufnahme, die in genau dieser Form wohl kaum wieder zu sehen sein wird, egal wie lange man warten würde. Das heißt nicht, dass sich das fließende Wasser völlig zufällig verhält. Denn die Struktur der Sohle des Baches und die Geschwindigkeit des fließenden Wassers ändern sich nur sehr langsam. Aber das System des fließenden Baches ist chaotisch, will sagen es besitzt viele sogenannte sensitive Punkte, an denen benachbarte Wasserteilchen weit auseinander getrieben werden können, sodass ihre Bahnen nicht einzeln, sondern nur als Ganzes als „berechenbar“ angesehen werden können. Dieses äußert sich auch in den weitgehend ähnlichen Strukturen, die sich in dem Foto zeigen. Sie sind in – sagen wir – einer Minute zwar nicht exakt dieselben aber insofern gleichartig, als man den Eindruck hat, stets das gleiche Bild vor Augen zu haben – einen wohlstrukturierten Ausschnitt aus einem munter dahin plätschernden Bach.

Farben fließenden Wassers

Wasser ist transparent. Jedenfalls, wenn man kleine Mengen betrachtet: ein Glas Wasser, einen Eimer Wasser, Tropfen… Aber schon bei einer gefüllten Badewanne deutet sich eine meist grünliche Eigenfarbe des Wassers an. Dennoch können auch dünne Wasserschichten mit Farben durchwirkt sein, wie das Foto zeigt. Aber es sind von der Umwelt geliehene Farben. So erscheint die glatte Fläche in der Mitte des Fotos blau, weil hier die Wasseroberfläche so orientiert ist, dass der blaue Himmel spiegelnd in die Augen reflektiert wird. An anderen Stellen blickt man auf den mit grünen Pflanzen marmorierten Grund. Die Farben werden zudem durch das Fließen und der dadurch bedingten endlichen Zeitauflösung bei der Wahrnehmung bzw. Fotoaufnahme modifiziert. Bei günstigen Lichtverhältnissen ist fließendes Wasser auch immer ein Kaleidoskop von Farben.
Die Eigenfarbe reinen Wassers ist übrigens blau, was man allerdings erst bei sehr großen Wasserschichten wahrnehmen kann.

Eine Lektion der Kirschen…

Eine schöne pralle Kirsche ist wie ein Wölbspiegel, wenn man nicht allzu große Ansprüche an die Wiedergabequalität stellt. Mit etwas gutem Willen sieht man zumindest schemenhaft sein eigenes Gesicht gespiegelt (rechte Kirsche auf dem Foto).
Die Oberfläche der Kirsche reflektiert das auftreffende Sonnenlicht sowohl diffus als auch spiegelnd. Aufgrund der diffusen Reflexion, die durch Absorption des weißen Lichts und Emission des roten Anteils zustande kommt, erhält die Kirsche ihre charakteristische Farbe. Ein Teil des auftreffenden Lichts dringt jedoch gar nicht so tief in die Kirsche ein. Es wird an der glatten Oberfläche spiegelnd reflektiert. Auch wenn der Anteil des  spiegelnd reflektieren Lichts so gering ist, dass es die Gegenstände, von denen das Licht ausgeht, nur schwer zu erkennen sind, machen sie den Glanz der Kirsche aus.
Blickt man aus einem Winkelbereich auf die Kirsche, aus dem das Licht der Sonne von ihr spiegelnd ins Auge des Betrachters reflektiert wird, kann das diffus reflektierte rote Licht völlig überstrahlt werden (siehe oberer Teil der linken Kirsche). Es entsteht der kugeligen Form der Kirsche entsprechend ein fast kreisförmiger weißer Fleck dessen Ränder allmählich ins typische Rot der Kirsche übergehen. Aber nicht nur das Rot wird hier ausgelöscht. Selbst der grüne Stängel der linken Kirsche erscheint weiß. Auch unterhalb der linken Kirsche ist ein weißer Fleck auf dem grünen Blatt zu erkennen, der ebenfalls der spiegelnden Überstrahlung zu verdanken ist.
Normalerweise werden die Grenzen zwischen den Bildern verschiedener Objekte auf der Netzhaut deren unterschiedlichen Farb- und Helligkeitseindrücken entsprechend gezogen. Bei sehr hellen Objekten werden die Rezeptoren aber über die Sättigung hinaus angesprochen und dadurch so stark erregt, dass gleich auch noch einige der benachbarten Rezeptoren reagieren. Dadurch entsteht dann der Eindruck, dass es auch an der entsprechenden Stelle des Netzhautbildes noch hell ist, obwohl es „in Wirklichkeit“ nicht der Fall ist. Wie die Abbildungen zeigen, treten ähnliche Überstrahlungen des intensiv belichteten Bereichs auch auf dem Foto auf.
Auf der rechten Kirsche sieht man ebenfalls einige helle Flecken. Sie sind jedoch von geringerer Intensität und haben einen schwach bläulichen Schimmer. Dafür sind Partien des durch die Blätter des Kirschbaumes hindurch leuchtenden blauen Himmels verantwortlich, die gerade so orientiert sind, dass ihr Licht zum Beobachter hin reflektiert wird.
Die Überstrahlung der diffusen Reflexion des roten Kirschenlichts durch die spiegelnde Reflexion darf nicht dahingehend missverstanden werden, dass die diffuse Reflexion unterbunden wird. Sie nimmt ebenfalls mit der Intensität des einfallenden Sonnenlichtes zu. Das kann man zum Beispiel daran erkennen, dass die Kirsche in den Bereichen intensiv rot erscheint, aus denen kein spiegelnd reflektiertes Sonnenlicht kommt.  Die Intensität des diffus reflektierten roten Lichts ist sogar so groß, dass die Kirsche wie eine kleine rote Laterne wirkt. Auf diese Weise werden die in der Nähe der Kirsche befindlichen grünen Blätter nicht nur von der Sonne und dem Himmel, sondern auch von der leuchtenden Kirsche angestrahlt. An einer Stelle sieht man daher das grüne Blatt rot schimmern, weil es zufällig günstig zum Beobachter hin orientiert ist. Würde dieser seinen Blickwinkel ändern, sähe vielleicht eine andere Stelle rot gefärbt aus.
Neben den Farben rot und grün ist auch noch das durch die Lücken zwischen den Blättern hindurchschimmernde Licht des blauen Himmels zu sehen.

Es blüht so grün…

Blumen blühen in den verschiedensten Farben, um zu gefallen und aufzufallen. Nicht unbedingt den Menschen, aber den Bestäubern, Bienen und anderen Insekten. Man findet alle Farben vertreten. Nur grüne Blüten gibt es selten. Das ist verständlich, weil die Blüten aus dem überwiegenden Grün der Pflanzen hervorstechen müssen, um nicht übersehen zu werden. Die wenigen grünen Blüten wirken weniger durch Ihre Farbe als durch Geruch und vermutlich auch durch Farben und andere Merkmale, die wir Menschen gar nicht wahrnehmen. Im vorliegenden Fall dürften Insekten kaum Interesse bekunden – die Blümchen entdeckte ich in einem Kunstmuseum

Himmelsfarben beim Blick nach unten

Diese Luftaufnahme zeigt drei Seen, die alle einen unterschiedlichen Blauton aufweisen. Auf den ersten Blick denkt man vielleicht an eine unterschiedliche Beschaffenheit des Wassers. Aber es scheint eine andere Ursache vorzuliegen. Dafür spricht, dass der Blauton umso dunkler erscheint, je steiler man auf die Wasseroberfläche blickt.
Da zur Farbe von Gewässern auch die Reflexion des Himmellichts beiträgt, sind die unterschiedlichen Farbnuancen eine Folge der unterschiedlichen Himmelsregionen, die in den Seen spiegelnd in unsere Augen reflektiert werden. Der vordere See spiegelt höhere Regionen in der Nähe des Zenits, die bekanntlich ein intensives Blau aufweisen, der mittlere See bietet einen Blick auf tiefere Himmelsregionen, die schon deutlich an Farbsättigung eingebüßt haben und der entfernte See gibt das helle horizontnahe Himmelsblau wieder.

Komplementarität von Blau und Gelb in der Natur

Dieser Anblick bot sich mir gestern bei einem Spaziergang. Die Wirkung dieser komplementären natürlichen Farben im Kontext eines sonnigen Frühlingstages löste eine innere Spannung aus, der ich nicht sogleich auf den Grund kam. Was hat es mit Gelb und Blau auf sich?
Bei Wikipedia konnte ich nachlesen , dass beispielsweise Vincent van Gogh in seinem Bild Kornfeld mit Krähen seine dramatische, ausweglose Situation zum  Ausdruck bringt und Ernst Ludwig Kirchner in seinem Gemälde Frauen auf der Straße die Entfremdung und Oberflächlichkeit des mondänen Großstadtlebens anprangert. Steckt da etwas Verallgemeinerungsfähiges hinter?
Trotzdem oder vielleicht gerade deshalb finde ich die Farbkombination in diesem Foto naturschön.

Ostereier aus Stein

Farbige Reflexe in einer Kirche

Die als Farbfilter wirkenden Elemente von Kirchenfenstern tauchen das Kircheninnere oft in ein stimmungsvolles, von manchen als mystisch empfundenes Licht, das sich zuweilen durch Reflexionen an den Bänken und anderen Gegenständen objektiviert.

Polygonale Sandmuster

Dieses polygonale Muster sah ich in einem dicht am Meer gelegenen hinter einigen Dünen tief gelegenen Sandgebiet. Obwohl es während der Beobachtung (Fotografie) völlig trocken war, vermute ich, dass die Musterung darauf zurückzuführen ist, dass unterhalb des Sandbodens das Grundwasser in geringer Tiefe anzutreffen ist. Und dieses Grundwasser dürfte wegen der Nähe des Meeres salzhaltig sein (Brackwasser). Durch die Verdunstung eines Teil des in Kapillaren zwischen den Sandkörnern aufsteigenden Salzwassers an der Oberfläche des Sandes bleibt gelöstes Salz zurück. Es führt allmählich zu einer Anreicherung des Salzes an der Oberfläche und damit zu einer helleren Färbung. Da ein Teil des Wasser an den Rändern solcher Polygone durch absinkendes Wasser innerhalb der Polygone teilweise kompensiert wird, entsteht ein solches an eine Bénardkonvektion erinnerndes Muster.

Dies ist eine grobe vorläufige Vermutung und muss weiter untersucht werden.

Verdoppelte Dämmerung

Farbenprächtige Dämmerung, bei der die Sonne selbst gar nicht zu sehen ist. Die glatten Oberflächen des im Rhythmus der auflaufenden Wellen feucht gehaltenen Sandstrands spiegeln die Farben in voller Brillanz. Eine Verheißung von Sommer…

Physikalische Erzählung einer Fensterfront

Ein buntes Kaleidoskop von Farben und Formen zeigt sich hier in Gestalt von Fensterscheiben. Obwohl die Fenster dicht beieinanderliegen treten die Reflexe in mehr oder weniger unterschiedlicher Weise auf.
Die Reflexe des 1., 3. und 10. Fensters (von oben links nach unten rechts gezählt) stimmen in ihrer Grundstruktur weitgehend überein. Entsprechendes gilt für das 4., 5., und das 8. Fenster; auch das 2. und 7. Fenster könnte man dazurechnen. Ganz aus dem Rahmen fallen das 6. und das 9. Fenster, deren Scheiben kaum eine Struktur zeigen, dafür aber eine weitgehend einheitliche tief blaue Färbung. Gemeinsam ist allen Fenstern, dass sie dem Reflexionsgesetz gemäß das Licht von den gegenüberliegenden indirekten Lichtquellen reflektieren. Das ist im Falle der beiden blauen Fenster der blaue Himmel. In allen anderen Fällen handelt es sich offenbar um Teile von Gebäuden, die der Fensterfront von der Sonne beschienen gegenüber liegen. Anders als man es in den meisten Fällen gewohnt ist, sind die gespiegelten Ansichten aber dermaßen verzerrt, dass sie so gut wie nicht zu erkennen sind. Man kann nur erahnen, dass in einigen Fällen ebenfalls Fenster der Ausgangspunkt für das Licht sind.
Der Grund für diese Verzerrungen liegt nicht etwa darin, dass es sich um schlecht gefertigte Fenster handelt. Vielmehr erkennt man an ihnen eindeutig, dass wir es mit doppelt verglasten, also modernen Fenstern zu tun haben. Sie sind aufgrund von Luftdruckunterschieden zwischen dem Innenraum der luftdicht verklebten Scheiben und der Außenwelt leicht nach innen oder außen gewölbt und wirken, wie in einem früheren Beitrag ausführlicher dargestellt, ähnlich wie Hohl- und Wölbspiegel. Im vorliegenden Fall dominiert allerdings nur der Reflex einer der beiden Scheiben.
Die Verzerrung und damit die Wölbung der Scheiben ist umso größer, je mehr sich die Stärke des Luftdrucks zwischen dem Innenraum der Doppelglasscheiben zum Zeitpunkt ihrer Herstellung und dem Außendruck bei der fotografischen Aufnahme unterscheidet. Die Ähnlichkeit der Verzerrungen der abgebildeten Scheiben weist darauf hin, dass der gleiche Außendruck geherrscht haben muss, die entsprechenden Scheiben also etwa zur gleichen Zeit hergestellt wurden. Dies gilt vermutlich nicht nur für die Scheiben 4, 5 und 8, sondern auch für die Restlichen. Der Unterschied ist vermutlich dem unterschiedlichen Grad der Strukturiertheit der reflektierten Gebäudeteile zuzuschreiben. Unstrukturierte Teile zeigen auch in der Reflexion keine Struktur, wie insbesondere bei den beiden Scheiben zu erkennen ist, die Ausschnitte des blauen Himmel reflektieren.
Bleibt nur noch die Frage, warum die beiden blauen Fenster aus der Reihe tanzen und offenbar über das gegenüberliegende Gebäude „hinwegschauen“. Wie am dunklen Schattenstreifen am oberen Rand dieser Fenster zu erkennen ist, stehen sie „Kipp“ und stellen daher einen anderen Einfallswinkel für das einfallende Licht dar als es bei den übrigen Fenstern der Fall ist. Die Kippstellung von Fenstern führt auch in anderen Zusammenhängen zu überraschenden Phänomenen (z.B. hier und hier, hier).
Die abgebildete Fensterfront hat also einiges zu „erzählen“ über
– die Art der Fensterverglasung,
– den Luftdruckunterschied zwischen Ort und/oder Zeit der Herstellung und ihres jetzigen Aufenthalts und
– über das Wetter.

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.