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Licht

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Ich stand früher auf als die Sonne

In den letzten Tagen war ich noch vor der Sonne aufgestanden. Und da ich mich am Meer befand, ließ ich mir das Erlebnis der gegenseitigen Begrüßung nicht nehmen. Zugegeben, das ist im Winterhalbjahr leichter als im Sommerhalbjahr, aber der Weg zum Meer war auch noch einzurechnen.
Meistens brauchte die Sonne noch eine Strecke, um durch eine diffuse Horizontbewölkung hindurchzukommen. Je nach deren Dichte gab es dann einige Vorgeplänkel partieller Sichtbarkeit der Sonnenscheibe, bis sie dann mit praller Strahlkraft durchbrach und mich zwang, die Augen zu senken.
Dass die Sonne sich aus der Dunstschicht erhebt, ist auch an ihrer uneinheitlichen Färbung zu erkennen. Im unteren Bereich wird noch so viel Licht von der mit der Höhe sich verflüchtigenden (Warum?) Dunstschicht absorbiert, dass die Lichtintensität unseren Augen noch nichts anhaben kann. Es sind vor allem die langwelligen Anteile Rot und Gelb zu erkennen, die vom weißen Sonnenlicht nach der langen Passage schräg durch die Atmosphäre übrig bleiben. Im oberen Bereich der Sonnenscheibe ist bereits das gleißende Weiß des Sonnenlichts zu sehen ist, das kurze Zeit später die ganze Sonnenscheibe erfüllt.
Wenn man den Sonnenaufgang bewusst auf sich wirken lässt, wird man erstaunt sein, wie schnell die Sonne sich erhebt. Es dauert nur etwas mehr als 2 Minuten bis die Sonne ihren eigenen Durchmesser durchlaufen hat. Dieser Eindruck von Schnelligkeit entsteht vor allem deshalb, weil man den Horizont als Bezugslinie im Blick hat, von dem sich die Sonne entfernt.

Bunte Treppen in Spinnennetzen

Heute ist Tag- und Nachtgleiche. Die dunklen Stunden haben zu- und die hellen abgenommen. Heute sind sie beide gleich lang. Damit beginnt nun auch offiziell der Herbst. Die Sonne steigt tagsüber nicht mehr so hoch über den Horizont. Man wird daher oft geblendet. Zum Ausgleich bekommt man aber auch einiges geboten. Zum Beobachten der Sterne braucht man nicht mehr so lange zu warten und – darauf möchte ich heute aufmerksam machen – man kommt häufiger die Chance, Spinnennetze gegen die tiefstehende Sonne in bunten Farben aufflammen zu sehen (siehe Foto). Flach gegen die Sonne betrachtet sieht man, wie das Sonnenlicht an den dünnen Spinnfäden und den darauf befindlichen winzigen Klebetröpfchen gebeugt und dadurch in einzelne Spektralfarben zerlegt wird. Achtet mal darauf wenn ihr an Bäumen und Büschen vorbeikommt, die im Lichte des Sonne liegen.
Das Gefühl, dass im Herbst mehr Spinnennetze vorhanden sind, rührt vor allem daher, dass diese durch Tautröpfchen und durch die Lichtbeugung häufiger gesehen werden als in anderen Jahreszeiten.

Lichtinstallation im Kleinen

Was am Tag wie eine reichlich verzierte (kitschige) Vase aussieht zeigt ihr wahres Gesicht in der Nacht. Es ist nämlich gar keine Vase, sondern ein High-Tech-Produkt. Es enthält im oberen Teil eine Solarzelle, die tagsüber aus Sonnenenergie elektrische Energie gewinnt, die in einem kleinen Akku gespeichert und bei Dunkelheit wieder zurückverwandelt wird in Lichtenergie. Da sich die Lampe, die das Licht aussendet, nunmehr im unteren Teil der Vase befindet, werden die transparenten, in allerlei Formen strukturierten Fensterchen der perspektivischen Verzerrung entsprechend in unterschiedlichen Größen auf dem Tisch abgebildet.
Erstaunlich war für mich, wie lange doch die gespeicherte Energie dank der effektiven Lichtquelle und der inzwischen ebenfalls verbesserten Wirkungsgrads der Solarzelle und des Akkus die kleine Lichtinstallation am Leben erhielt.

Schatten – Abwesenheit von Licht

Das leuchtende Auge erhellt den betrachteten Weg

Vielleicht fasziniert uns an den Schatten die virtuelle Möglichkeit, ihn als inverses Licht anzusehen. Man stelle sich vor, dass Schatten Leuchtspuren darstellen, die von einem dunkles Licht ausstrahlenden Gegenstand ausgehen.
Doch physikalisch macht eine solche Umkehrung keinen Sinn. Schatten sind die bloße Abwesenheit von Licht (bzw. genauer: des Lichts der dominierenden Lichtquelle) und bezeichnen etwas Fehlendes, während Licht so etwas wie reine Energie darstellt – eine Differenz also zwischen Sein und Nichtsein.
Etwas Ähnliches gilt für die Abwesenheit von Wärme, was wir als Kälte empfinden. Und wenn wir davon sprechen, dass Kälte in einen Raum eindringt, dann erscheint uns diese Sprechweise direkter als zu sagen, die Wärme würde den Raum verlassen. Physikalisch gesehen ist aber genau das der Fall.

Rätselfoto des Monats September 2021

Warum ordnet sich der lockere Split allein infolge der Benutzung der Straße wellenförmig an?


Erklärung des Rätselfotos des Monats August 2021

Frage: Warum ist die Spiegelung im Schatten besser?

Antwort: Das schräg von links einfallende Sonnenlicht wird im hinteren Teil der Wasseroberfläche sowohl spiegelnd als auch an den braunen Schwebstoffen im Wasser diffus reflektiert bzw. gestreut. Aus unserer Position bzw. der des Fotografen sehen wir aber nur die diffuse Reflexion, durch die das Sonnenlicht in alle Richtungen gestreut wird – also auch in unsere Augen. Und obwohl die Intensität des gespiegelten Lichts auf der Wasseroberfläche wesentlich größer ist, bekommen wir davon nichts mit, weil nach dem Reflexionsgesetz: Einfallswinkel = Reflexionswinkel das Licht nach schräg rechts reflektiert wird. Wenn man dort stünde und auf das Wasser in Richtung Sonne blickte, würde einem das gespiegelte Licht blendend in die Augen fallen.
Der (bezüglich des Sonnenlichts) beschattete Bereich im Vordergrund wird lediglich vom Streulicht des Himmels und anderer Objekte wie etwa der Bäume und der Häuser im Hintergrund beleuchtet. Dabei wird es im Wasser ebenfalls spiegelnd und diffus reflektiert. Diesmal kommt das Licht jedoch aus Richtungen, aus denen es spiegelnd in unsere Augen gelangt. Das auch in diesem Fall an den Streuteilchen im Wasser diffus reflektierte Licht ist jedoch von so geringer Intensität, dass es kaum störend in Erscheinung tritt.
Schaut man sich die Szenerie genauer an, so erkennt man, dass ein Teil des in der Sonne liegenden rechten Brückenbogens hell genug ist, um die diffuse Reflexion des Sonnenlichts wenigstens teilweise zu überstrahlen.

Fenstergeschichten in Blautönen

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

Buntes weißes Licht

Additive Farbmischung

Im Zentrum ist eine weiße Fläche auf einer Wand, die von drei gegeneinander verschobenen Scheinwerfern mit verschieden farbigem Licht angestrahlt wird. Da es sich um Grundfarben Rot, Grün und Blau handelt ist die Überlagerung weiß (additive Farbmischung). Vor die weiße Fläche hat sich ein Kind gestellt und macht allerlei Bewegungen, weil es von farbigen Schatten fasziniert ist, die durch die Abschattung des einen oder anderen Scheinwerfers entstehen. Dabei zeigt sich, dass bei Überlagerungen von Blau und Rot die Farbe Magenta (Grün wird in diesen Bereichen von der Person verdeckt), von Grün und Blau die Farbe Cyan (Rot wird abgedeckt) und von Rot und Grün die Farbe Gelb (Blau wird abgedeckt) hervorgehen. Nur an wenigen Stellen werden gleich zwei Farben abgedeckt, sodass jeweils der Grundfarbe an der Wand zu sehen ist. Dort wo alle drei Farben verdeckt sind, kommt kein Licht hin und die Wand bleibt schwarz.
Es fällt vielen Menschen schwer sich vorzustellen, dass das weiße Licht ein Gemisch aus bunten Farben darstellt. Aber wenn man die hier als Spielerei in einem Science Center inszenierten Experimente ein wenig auf sich wirken lässt, kann man kaum umhin, diesen im Rahmen der Physik wohl erstmalig von Isaak Newton beschriebenen Sachverhalt zu akzeptieren.

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Der Glorie schimmernd Rad…

Sie sind vor Ort, die Lämpchen rund
Wie Irrwischflämmchen aufgestellt.
Die Winde keucht, es rollt der Hund,
Der Hammer pickt, die Stufe fällt,
An Bleigewürfel, Glimmerspat
Zerrinnend, malt der kleine Strahl
In seiner Glorie schwimmend Rad
Sich Regenbogen und Opal.*


Dies ist eine Strophe aus dem für mich geheimnisvollen Gedicht „Die Erzstufe“ von Annette von Droste-Hülshoff (1797 – 1848), in dem sie sich bestimmten Aspekten des Bergbaus lyrisch nähert und dabei Naturbilder benutzt, die ganz andere Assoziationen hervorrufen. Ich sehe in den Lämpchen, die in der Sonne strahlenden weißen Köpfe der Pusteblume. Darin leuchtet eine durch Interferenz an den feinen Verästellungen der Pappusse hervorgerufene „Glorie“ in Spektralfarben, die wie ein Opal irisiert. Ein vergleichbares Irisieren sieht man zum Beispiel auch in den Distelsamen.


* Annette von Droste-Hülshoff: [Die Ausgabe von 1844], S. 173. Digitale Bibliothek Band 1: Deutsche Literatur, S. 7909 (vgl. Droste-SW Bd. 1, S. 127)

Schatten und Spiegelung

In diesem auf den ersten Blick surreal wirkenden Ausschnitt aus einem Hafenbecken beobachtet man zwei Abbildungen der von der Sonne beschienenen Gegenstände auf dem Wasser. Man ist vielleich geneigt, sie als Schatten abzutun. Schaut man sich die Dinge genauer an, so erkennt man, dass die Treppe und das Geländer einerseits eine Abbildung direkt unter dem Original aufweist und eine weitere aus anderer Perspektive rechts daneben. Aber ein Foto kann die Dinge nicht zugleich aus zwei Perspektiven zeigen. Vielmehr handelt es sich im ersteren Fall um keinen Schatten sondern um eine Spiegelung der Brücke und im letzteren um einen Schatten, der von der links strahlenden Sonne hervorgerufen wird.
Genau genommen kann auf dem Wasser kein Schatten entstehen. Wenn aber das Wasser wie im vorliegenden Fall mit Schwebstoffen verunreinigt ist, an denen das Sonnenlicht gestreut wird, erscheinen die von den schattenwerfenden Gegenständen ausgeblendeten Bereiche dunkel, weil uns von dort kein bzw. wesentlich weniger Licht erreicht.
Entsprechendes beobachtet man bei den beiden Pfählen. Aus der Perspektive des Fotos erscheint die Spiegeung wie eine Verlängerung der Pfähle und man muss schon genau hinschauen, wo der reale Pfahl endet und die Spiegelung beginnt. Von dieser Stelle gehen die horizontal orientierten „Schatten“ der Pfähle im Wasser aus. Sie haben einen deutlichen Blaustich, weil zwar das Sonnenlicht ausgeblendet wird, das blaue Himmelslicht diese sonnenlichtfreien Streifen aber erreicht und von dort diffus reflektiert wird.

Gelb am Abend

Gestern Abend als es schön dämmerte fielen mir die farbkräftigen Blüten der Goldrute durch ihr intensives, die anderen Farben dominierendes Gelb auf. Es war als würden sie von innen leuchten. Der Blauschimmer des Himmels kann im Unterschied zu den meisten anderen Farben dem Gelb nichts anhaben, weil offenbar der vergleichsweise starke Blauanteil im Abendlicht von den gelben Blüten absorbiert wird. Denn Gelb ist die Komplementärfarbe von Blau, jedenfalls von diesem Blau. Um diese These zu überprüfen, habe ich das Foto in den Komplementärfarben daneben gestellt. Und siehe da, das Gelbe wird durch ein kräftigen Blau ersetzt. Und der unten links zu sehende Straßenabschnitt, der das Blau des Himmels besonders gut wiedergibt, nimmt stattdessen einen erstaunlich satten Gelbton an.

Kinder des Lichts und der Nacht

Wir stammen, unsrer sechs Geschwister,
Von einem wundersamen Paar,
Die Mutter ewig ernst und düster,
Der Vater fröhlich immerdar.

Von beiden erbten wir die Tugend,
Von ihr die Milde, von ihm den Glanz;
So drehn wir uns in ewger Jugend
Um dich herum im Zirkeltanz.

Gern meiden wir die schwarzen Höhlen
Und lieben uns den heitern Tag,
Wir sind es, die die Welt beseelen
Mit unsers Lebens Zauberschlag.

Wir sind des Frühlings lustge Boten
Und führen seinen muntern Reihn,
Drum fliehen wir das Haus der Toten,
Denn um uns her muß Leben sein.

Uns mag kein Glücklicher entbehren,
Wir sind dabei, wo man sich freut,
Und läßt der Kaiser sich verehren,
Wir leihen ihm die Herrlichkeit.


Die sechs Geschwister, die freundlichen Wesen,
Die mit des Vaters feuriger Gewalt
Der Mutter sanften Sinn vermählen,
Die alle Welt mit Lust beseelen,
Die gern der Freude dienen und der Pracht
Und sich nicht zeigen in dem Haus der Klagen –
Die Farben sinds, des Lichtes Kinder und der Nacht.

Friedrich Schiller, 1804
Aus der Sammlung Rätsel aus Turandot

Lichtmännchen mit Lichtstuhl

Zerstreutes Lichtmännchen (vielleicht auch ein Weibchen?) mit Lichtgeschwindigkeit zum Lichtstuhl eilend, um sich ein wenig zu sammeln und zu konzentrieren.
Was das Teilchen hier ganz freiwillig macht, wenn es sich nicht beobachtet fühlt, dagegen hat es sich bis vor ein paar Jahren erfolgreich gewehrt. Doch inzwischen ist es gelungen, die stets in Eile befindlichen Lichtteilchen bzw. Quanten einzufangen. Dazu werden spezielle Fallen aufgestellt, in die man die Teilchen dann tappten lässt. Anschließend müssen sie sich dann von den Physikern einiges gefallen lassen. Aber nicht aus purer Boshaftigkeit stellt man den Quanten nach, sondern um sie – auf diese Weise festgesetzt – messen und manipulieren zu können. Dies ist den Physikern Serge Haroche und David Wineland unabhängig voneianander gelungen. Im Jahre 2012 erhielten sie dafür den Nobelpreis für Physik

Optische Täuschung und Wirklichkeit

Dieser Anblick ist real. In einer Felsgrotte aufgenommen, die in ihren unterschiedlichen Kammern mit farbigem Licht bestrahlt wird. Beim Betrachten des Fotos gibt es unterschiedliche Sehweisen – unsere Wahrnehmung wird getäuscht, wenn wir nicht auf der Hut sind. Man achte insbesondere auf die beiden Spitzen in der rechten Bildhälfte, die – kämen sie zusammen – sich zum größten Teil aufheben würden.

Leise segelt das Löwenzahnlicht…

Löwenzahn

Fliegen im Juni auf weißer Bahn
flimmernde Monde vom Löwenzahn,
liegst du versunken im Wiesenschaum,
löschend der Monde flockenden Flaum.

Wenn du sie hauchend im Winde drehst,
Kugel auf Kugel sich weiß zerbläst,

Lampen, die stäubend im Sommer stehn,
wo die Dochte noch wolliger wehn.

Leise segelt das Löwenzahnlicht
über dein weißes Wiesengesicht,
segelt wie eine Wimper blaß
in das zottig wogende
Gras.

Monde um Monde wehten ins Jahr,
wehten wie Schnee auf Wange und Haar.
Zeitlose Stunde, die mich verließ,
da sich der Löwenzahn weiß zerblies.
*


* Peter Huchel (1903 – 1981)

Die Lichtmetaphorik von Blumen und Blüten ist in der Literatur, insbesondere der Lyrik oft zu finden. Einige frühere Beiträge tragen dem Rechnung, z.B. hier und hier und hier und hier.

Eine schöne Interpretation dieses Gedichts findet man hier.

Lichtspiele im Glashaus

Ob der Architekt dieses Raumes die Phänomene eingeplant hat, die der aufmerksame Beobachter hier am Abend erleben kann, wenn es draußen dunkel wird und die indirekte (unter der Sitzbank angebrachte) Beleuchtung eingeschaltet wird? Ich denke schon, denn die Installation ist so präzise durchdacht, dass die hervorgebrachten Lichtstrukturen kaum ein zufälliger Nebeneffekt der Beleuchtungseinrichtung sein können.
Besonders auffällig ist das halbkreisförmig gekrümmte Lichtband, das wie ein monochromer Nebelbogen außerhalb des Raumes wahrgenommen wird. Hervorgerufen wird es durch die leicht kegelförmig gekrümmte Glaswand die einen Teil des von unterhalb der kreisförmigen Sitzbank spiegelnd reflektiert wird. Da wegen der beginnenden Dunkelheit außerhalb des Gebäudes dem Betrachter kaum störendes Licht von außerhalb des Gebäudes entgegenstrahlt, ist die Spiegelung deutlich zu erkennen.
Bei unkritischer Betrachtung könnte man den Eindruck gewinnen, als würde der unterhalb der Bank zu sehende leuchtenden Lampenbogen durch die Spiegelung einfach ein Stück angehoben. Das ist natürlich nicht der Fall. Verfolgt man nämlich die Lichtwege unter Berücksichtigung des Reflexionsgesetzes (Einfallswinkel = Reflexionswinkel), so erkennt man, dass der rechte Teil des gespiegelten Lichtbogens durch den linken Teil der Leuchten hervorgebracht wird. Entsprechendes gilt für die andere Seite. Die Steinsäule in der Mitte des Raums verdeckt gerade den Zwischenraum zwischen den beiden reflektierten Teilbögen und erweckt den Eindruck eines einheitlichen Reflexbogens.
Das Foto wurde im Foyer des modernen Ausstellungsbaus des Deutschen Historischen Museums in Berlin aufgenommen. Der Architekt des Anbaus an das alte barocke Zeughaus ist Ieoh Ming Pei, der für eindrucksvolle Licht- und Schatteneffekte in seinen Konstruktionen bekannt ist. Er ist u. A. der Architekt der Glaspyramide im Innenhof des Louvre.

Partielle Sonnenfinsternis oder „Die angeknabberte Sonne“

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Pfingsten – Frühlingsfest – Lichtfest

Obwohl Pfingsten ein religiöses Fest ist, verbinde ich damit aus meiner Kindheitserinnerung das Frühlingsfest. Mit den Pfadfindern fuhren wir auf ein Pfingstlager, bei dem Lagerfeuer und Licht eine große Rolle spielten. Licht – wie es hier im Kölner Dom an Weihrauchdämpfen gestreut als VoLumen sichtbar wird und in der Natur in dem nunmehr allenthalben überbordenden Grün zum Ausdruck kommt – ist die Quelle des irdischen Lebens überhaupt. An dieser Stelle treffen sich Religion und Naturwissenschaft: Der grüne Farbstoff der Pflanzen, das Chlorophyll, wandelt das Sonnenlicht in Biomaterie um und ist damit eine wesentliche Voraussetzung für das Leben auf der Erde.

Eine parasitäre Unterwelt

Wir blicken hier in eine Art Unterwelt, die allerdings so etwas wie einen vergitterten Ausgang zurück ins Helle verspricht… Doch wenn ich euch verrate, dass die Unterwelt nur das Spiegelbild in einer zudem allmählich verdunstenden Wasserpfütze ist (wer hätte das gedacht ;), ist ohnehin alles nur Schein. Denn ein Spiegelbild ist lediglich ein Parasit des Objekts, das es mehr oder weniger deutlich abbildet.

Das kalt gebliebene Osterfeuer

Auch wenn Osterfeuer wie fast jedes Massenereignis der Umwelt schaden, erinnere ich mich gern an die vergangenen Feuer, in denen man Naturgewalt des Feuers unmittelbar zu spüren bekommt. Das Feuer sorgt durch seine intensive Strahlungsenergie, die bei hoher Temperatur abgegeben wird, dafür dass man freiwillig auf Abstand bleibt. (Was in anderen Bereichen kaum zu erreichen ist – das sage ich aus aktuellem Anlass.) Demgegenüber sind poetische, kulturelle, physikalisch u. Ä. Annäherungen gefahrlos möglich. Sie zeigen dass die Komplexität des Phänomens durchaus mit der abgestrahlten Wärme mithalten kann. Selbst die abgegebenen Gase sind so heiß, dass sie auch dann noch durch einen Funken entzündet werden können, wenn sie die Verbindung zum verbrennenden Holz bereits verloren haben.
Die Osterfeuer sind in diesem genau wie im vorigen Jahr abgesagt. Wenn ich an das Osterfeuer unserer Gemeinde denke, das mit dem liegen gebliebenen Brennmaterial des Vorjahres nunmehr die doppelte Größe erreicht hat, so hoffe ich dass es im nächsten Jahr mit dreifacher Größe, dreifacher Wärme und dreifachem Jubel über die dann hoffenlich überstande Coronazeit ein positives Lichtzeichen in die Welt senden wird.

Das Foto zeigt den übrig gebliebenen Schornstein einer seit Jahrzehnten aufgegebenen Zieglei. Obwohl er ziemlich zittrig aussieht und durch die Flammen des Osterfeuers hindurch gesehen den Eindruck erweckt, jeden Moment umzukippen, handelt es sich dabei nur um eine optische Täuschung. Da der Brechungsindex der Luft von der Temperatur abhängt, wird das vom Schornstein ausgehende Licht den chaotischen Bewegungen der unterschiedlich heißen Gasfragmente entsprechend mal in die eine, mal in die andere Richtung abgelenkt. Das vermeintliche Zittern von Sternen (Twinkle, twinkle, little star…) hat die gleiche Ursache.

Frühlingsäquinoktium – Ab heute geht es aufwärts

Angesichts der heutigen Tag- und Nachtgleiche, dem astronomischen Frühlingsanfang also, bin ich häufiger gefragt worden, wie denn die Jahreszeiten Frühling, Sommer, Herbst und Winter plausibel mit dem Stand der Sonne in Verbindung gebracht werden kann.
Schaut man sich nämlich den Sonnenstand im Laufe eines Jahres an, so würde man naiverweise daraus folgern können, dass der Frühling dann einsetzen sollte, wenn nach dem kürzesten Tag am 21. Dezember die Tage wieder länger werden, bis Tag und Nacht wieder gleich lang sind. Das ist heute, am 20. März der Fall. Und mit den länger werdenden Tagen sollte sich langsam der Sommer anschicken, seines Amtes zu walten, denn die Tageslänge nimmt bis zum 21. Juni, dem längsten Tag zu usw.
Aber dem ist aber nicht so. Erst heute beginnt offiziell der Frühling und der Sommer beginnt, wenn die Tage schon wieder kürzer werden. Eine anschauliche Erklärung für diese Phasenverschiebung würde ich in einer Art Trägheit der auf diese Änderungen reagierenden Systeme sehen. Beispielsweise braucht das Wasser der Meere, Flüsse usw. ziemlich lange, bis sich die zunehmende Sonnenstrahldauer in einer Erwärmung bemerkbar macht. Und auch die Pflanzen benötigen Zeit, auf die veränderten Umweltbedingungen entsprechend zu reagieren. Weiterlesen

Tanzende Wintermücken

Vor einiger Zeit als es noch so richtig kalt war, habe ich mich über die tanzenden Mückenschwärme gewundert. Ich sah sie mit Bewusstsein wohl zum ersten Mal, obwohl meine Netzhäute in den vielen vorangegangenen Wintern mit Sicherheit auch von diesem Naturphänomen belichtet wurden, aber es stand kein aufmerksamer Beobachter dahinter. Nun steht er dahinter und wundert sich trotzdem. Diesmal nicht wegen der Kälte, sondern wegen des Windes. Denn auch an diesen Aprilwettertagen – mal Sonne mal Regen, mal Wind, mal Windstille machen sie sich durch ihre unermüdlichen Tänze bemerkbar. Wenn sich dann die Dunkelheit von der letzten Regenwolke noch nicht ganz verzogen hat, aber die Sonne bereits wieder ein Strahlenbündel durch eine Wolkenlücke schickt, reflektieren die Mückenflügel das Licht mit auffälliger Intensität. Dadurch sehen die Mückentänze zuweilen wie rhythmisch bewegte, irgendwie miteinander korrelierende Lichtpunkte aus.
Nach welcher Choreographie geschieht das?

Mondkorona – wie ein Lächeln der Nacht

Und siehe, durch den blanken Himmel zog noch ein einsames, weißes Wölkchen. Es kam zögernd vorwärts, und es war, als würde es vom Monde angezogen. Es segelte gerade unter ihm vorbei, und siehe, sofort glitten dünne rosige, grüne und lila Farbentöne darüberhin, und es war wie ein zusammengezogener Regenbogen, der am Mond vorbeizog. Aber es glitt weiter, verlor die süßen Töne plötzlich wieder, wurde weiß uns schob sich zögernd fort, allein durch die Nacht. Wie ein Lächeln der Nacht war es gewesen.* Weiterlesen

Lichtquellen mit Koronen versehen

In dieser dunklen Zeit, an der ein pandemisches und zugleich pandämonisches Virus einen erheblichen Anteil hat, habe ich mir vorgenommen, die mir vertrauten optischen Koronen überall dort zu sehen, wo man sie auch sehen könnte, wenn man sie durch einen Nebel hindurch oder mit einen leichten Schleier vor den Augen betrachtete.

Brechungsmuster von Trinkgläsern

Einige Gläser, die hier auf ihre Füllung warten erfreuen uns derweil mit eindrucksvollen Lichtmustern, die durch die Brechung des von oben einfallenden Lichts beim Durchgang durch die Gläser hervorgerufen werden. Diese Brechungsmuster bestehen aus hellen und dunklen Bereichen, die durch die Form der Gläser gestaltet werden. Dabei heißt hell heller als die Projektionsfläche (eine weiße Tischdecke) und dunkel dunkler als die Projektionsfläche.
Beim Durchgang des Lichts durch die Gläser wird es gebrochen, also aus seiner Richtung abgelenkt und zwar so, dass es beim Übergang von Luft in Glas zum Einfallslot hin und beim Übergang vom Glas zur Luft vom Einfallslot weg aus seiner Richtung abgelenkt wird. Aufgrund der Strukturen der Sektgläser führt das dazu, dass an einigen Stellen mehr und an anderen Stellen weniger Licht landet als es ohne die Gläser der Fall wäre. Die durch das Licht transportierte Energie, die vor allem in seiner Helligkeit zum Ausdruck kommt, ist erhalten, kann also weder erzeugt noch vernichtet werden. Daher kann man anschaulich gesprochen davon ausgehen, dass die helleren Stellen zwangsläufig anderswo dunklere Stellen zur Folge haben.
Im Licht stehende Trinkgläser sind also in der Lage, ihre Schönheit in Form von ästhetisch ansprechenden Brechungsmustern außerhalb ihrer selbst zum Ausdruck zu brinden und auf diese Weise zu steigern.

Vielleicht fällt der einen oder dem anderen auch noch auf, dass die konzentrischen Lichtringe unterhalb der Projektionsfläche der Tischdecke zu liegen scheinen, obwohl von einer Spiegelung keine Rede sein kann – eine schöne optische Illusion.

Corona infizierter Weihnachtsbaum

Corona macht auch vor dem Weihnachtsbaum nicht halt. Jede Kerze ist hier infiziert und von einer schönen Korona umkränzt (Im Deutschen meist mit „K“ statt mit „C“ geschrieben). Dieses spektralfarbene Ringsystem sieht nicht nur so aus wie eine Korona, es ist auch eine und zwar die nicht virale Variante eines optischen Naturphänomens.
In früheren Zeiten, wenn in der Adventzeit Kerzen in den Fenstern standen und die Scheiben wegen der winterlichen Kälte beschlagen waren, sah man häufig die Kerzenflammen von farbigen Lichtringen umgeben.
Leider gibt es heute fast nur noch Isolierglasscheiben, die einen kältebedingten Beschlag auf der warmen Innenseite vermeiden. Ganz abgesehen davon lässt zumindest in diesem Jahr auch die Kälte auf sich warten. Damit ist dieses Phänomen wie beispielsweise auch die Eisblumen auf den Fensterscheiben sehr selten geworden.
Aber es gibt eine Alternative, die zwar nicht das alte Phänomen in Gänze zurückbringt, aber einige Vorteile hat. Man blickt durch eine Tintenstrahlfolie auf die Kerzen und sieht die Flammen wie in alten Zeiten von Koronen umgeben. In diesem Fall sind es keine Wassertröpfchen, sondern winzig kleine und daher unsichtbare, gleich große Punkte in einer Tintenstrahlfolie. Sie haben die gleiche optische Wirkung und den zusätzlichen Vorteil, dass man gleich die Kerzenflammen eines ganzen Weihnachtbaums mit Koronen versehen sieht.
Zugegeben, die emotionale Wirkung früherer Zeiten kann dadurch sicherlich nicht wieder zurückgeholt werden, aber dafür funktioniert es unabhängig von einfach verglasten Scheiben, feuchten Innenräumen und einer kalten Außenwelt. Weiterlesen

Der Schatten des Lichts am 3. Advent

Man hört und liest immer wieder, dass Kerzenflammen keinen Schatten werfen. Das ist falsch, wie das Foto beweist. Hier steht eine brennende Kerze im Sonnenlicht und man sieht deutlich den Schatten der Kerzenflamme auf der inneren Leibung eines Fensters.
Der Schatten ist etwas kleiner als die Flamme, weil nur der innere Teil der Flamme, durch den glühende Kohlenstoffteilchen hindurchströmen, Sonnenlicht absorbiert. Der Außenbereich der Flamme ist hingegen weitgehend lichtdurchlässig.

 

 

Wie kommt es, dass der Schatten einen geraden Docht zeigt, und warum ist er im Original gekrümmt?

Der Stoff, aus dem die Schatten sind

Als Entität für sich betrachtet, ist der Schatten seltsam. Er ist ein wirkliches materielles Faktum, ein physikalisches Loch im Licht, hat aber weder eine stabile Form noch eine kontinuierliche Existenz; andererseits aber sind die Metamorphosen, die er durchläuft, determiniert, und obwohl er diskontinuierlich ist, kann er wiederkehren. Wie die Farbe wird Schatten nur in Abhängigkeit vom Licht realisiert, aber anders als die Farbe hat der Schatten kein permanentes, molekular definiertes Eigengebiet. Obwohl seine aktuelle Manifestation auf Oberflächen stattfindet, ist sein Reich dreidimensional und innerhalb dieses Reichs ist ihm alles untertan. Und so weiter. All dies mag durchaus etwas mit Leonardo da Vinci und jenen anderen zu tun gehabt haben, die sich manchmal fragten, ob der Schatten vielleicht nicht nur ein lokales Negativ des Lichts sei, sondern auch dessen aktiver Gegenspieler, der aus der Dichte ausstrahlt wie das Licht von einer Lichtquelle.*

Wer findet heraus, welcher Alltagsgegenstand auf dem Foto abgebildet wurde?


* Michael  Baxandall. Löcher im Licht. München 1998. S. 156

Rätselfoto des Monats Dezember 2020

Wie kommt es zu der doppelten Abbildung der Fenster?

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Erklärung des Rätselfotos des Monats November 2020

Frage: Was haben Schneebeeren mit Schnee gemeinsam?

Antwort: Schneebeeren sind weiß und erinnern dadurch an den Schnee, mit dem sie die Farbe teilen. Die Namensgebung ist auch deshalb gerechtfertigt, weil die Beeren außer durch die Farbe weitere Bezüge zum Schnee haben.  Zum einen bleiben bis in den Winter hinein an den Ziersträuchern gleichen Namens (bot. Symphoricarpos albus) hängen. Auch wenn die Winter in unseren Breiten immer schneeärmer zu werden drohen, erinnern sie uns an die Farbe des Schnees.
Als Kinder hatten wir unseren Spaß mit den weißen Früchten. Wenn man sie zwischen Daumen  und Zeigefinger zerquetscht oder sie mit dem Fuß zertritt, geben sie einen vernehmlichen Knall von sich. Zum Knallen können sie sogar dadurch gebracht werden, dass man sie auf den Boden schleudert. Wir nannten sie wegen der Ähnlichkeit zum damals für Kinder zulässigen Silvesterknaller auch Knallerbsen.
Zum anderen verweisen die Schneebeeren mit ihrer weißen Farbe nicht nur äußerlich auf den Schnee. Auch die Farbentstehung ist in beiden Fällen ganz ähnlich. Die Frucht besteht nämlich wie der Schnee zum Teil aus luftgefüllten Hohlräumen. Das merkt man auch daran, dass sie im Vergleich zu gleich großen anderen Früchten äußerst leicht ist.
Wenn Licht in diese Hohlräume hinein gebrochen wird und dann auf das optisch dichtere Medium trifft, wird es vom Einfallslot weg gebrochen. Das führt ab einem bestimmten Einfallswinkel dazu, dass die gebrochenen Strahlen gar nicht mehr in die feste Substanz eindringen, sondern total reflektiert werden – das Licht wird also wie an einem Spiegel so gut wie unverändert zurückgeworfen. Abgesehen von geringen Absorptionsverlusten bei weiteren Reflexionen verlässt das Licht nur wenig geschwächt die Beere. Allerdings wird es der jeweiligen Form der Grenzflächen und der Zahl der Reflexionen entsprechend in verschiedene Richtungen reflektiert, sodass das einfallende Licht zu einem diffusen Weiß gemischt wird – der Farbe in der die Beere dann erscheint.
Wenn man die Schneebeere knallend zerdrückt, entweicht die Luft und wird durch die wässrige Substanz ersetzt. Sie erscheint dann glasig und teilweise bräunlich verfärbt. Die Luft ist also raus und damit die Luftnummer beendet.
Auch bei den an sich transparenten Eiskristallen, aus denen die Schneeflocken aufgebaut sind, wird das Licht nur zum Teil an den Kristallebenen reflektiert, zu einem anderen Teil dringt es zwischen die Verästelungen der Eiskristalle und wird beim Wiederaustritt an der Grenzfläche zu den lufterfüllten Zwischenräumen oberhalb des kritischen Winkels total reflektiert. Daher ist eine wesentliche physikalische Ursache der weißen Schneebeere dieselbe wie die des weißen Schnees.
Bei vielen weißen Blüten, zum Beispiel beim Buschwindröschen spielt die Totalreflexion ebenfalls eine wichtige Rolle.
Manchmal führt die Totalreflexion zu recht merkwürdigen Effekten, wie man sie beispielsweise beim Eindringen eines Laserstrahls in eine dünne Wasserschicht beobachten kann.

Wandern in den Wolken…

Die Luft wird dünner, und manchmal ist der Wanderer von Wolken umgeben, und wenn sie zum Teppich werden, dann heißt das, daß sich vor ihm eine Schlucht auftut. Man geht über Grate, die einen halben Meter breit und fünfzehnhundert, achtzehnhundert, zweitausend Meter hoch sind, an Abgründen entlang. Die Hänge sind senkrecht, und der einzige Halt für den Fuß oder die Hand sind Wurzeln und Sträucher und manchmal ein fester Stein. Wenn man auf eine Hochfläche trifft, ist alles grün: sogar das Sonnenlicht ist grün. Der Boden ist mit einem grünen Pflanzenteppich  bedeckt, die Bäume, die Sträucher und das Buschwerk zeigen die gesamte Palette des Grün. Die Baumstämme sind mit Flechten bedeckt, die wie Grünspan aussehen, sich aber nass anfühlen: Diese grüne Wirklichkeit ist feucht. Von den Blättern tropfen unzählige Regenperlen, und wenn man auftritt, sinkt das Gras mit einem wässerigen Schmatzen ein. Auf den bemoosten Felsen sind flüssige Kristalle, und den Weg kreuzen kleine Rinnsale, Wasseradern. Die Temperatur liegt wenige Grade über Null, und das Licht dringt kaum durchs Blattwerk. Auf einer Lichtung taucht ein Wolkenfetzen auf, und die Sonne zerreißt ihn, und an dem Sonnenstrahl klettert eine Dunstspirale empor. Es regt sich kein Lüftchen, doch ab und zu spürt man einen kalten Windstoß. Ganz weit dort unten ist zu beiden Seiten das graue Meer und zur dritten Seite hin sieht (es) grau aus.*

 


* Guillermo Cabrera Infante. Ansicht der Tropen im Morgengrauen. Frankfurt 1992, S. 94

Der morbide Charme des Verfalls

Hier sind sie noch einmal versammelt: die Früchte, die Blätter, das Sonnenlicht und die durch sie verkörperte Erinnerung an den vergangenen Sommer. Es sieht so aus, als seien sie überein gekommen,  eine letzte Schönheit in den bevorstehenden Untergang und das anschließende Verfaulen der Blätter und Früchte auf dem Boden des Gewässers zu legen.
Auch die schemenhaft gespiegelte Sonne symbolisiert eine Art Niedergang in winterliche Niederungen. Jedenfalls steigt sie bis zur Wintersonnenwende noch eine Etage tiefer und wird immer mehr zu einer bloßen Verheißung  ihrer selbst. Und das alles, weil sich die Erde dank der Neigung ihrer Achse zur Ekliptik mit ihrer Nordhalbkugel ein Stück weit von der Sonne abwendet.  Ihre wärmenden und erhellenden Strahlen fallen nur noch ziemlich flach ein, sodass sie einen wesentlich längeren Weg durch die Atmosphäre zurücklegen müssen. Und weil dieser Weg auch noch durch die dichten, tieferen Atmosphärenschichten führt sind die Einbußen an Lichtenergie vor allem durch Streuprozesse besonders groß.

Herbstlichtung

Normalerweise versteht man unter einer Lichtung einen baumfreien Bereich im Wald. Hier haben wir es mit einer Lichtung zu tun, die ihre herbstliche Bedeutung vor allem dem Licht verdankt. Die Richtung unserer Aufmerksamkeit im Herbst ist die Lichtung. Zumindest reimt sich das, womit wir bei der Dichtung wären. Das sollte man keineswegs velwechsern:

Lichtung

manche meinen
lechts und rinks
kann man nicht velwechsern
werch ein illtum*

Entschuldigung mir sind da einige Einsen durchs Gehirn gepurzelt: 11.11. um 11:11.


* Ernst Jandl (1925 – 2000)

Etwas sehen, wo nichts ist

Manchmal sieht man etwas, indem man sieht, dass etwas fehlt. Es ist wie ein Schatten – man sieht beispielsweise eine Person gerade dort, von wo von ihr überhaupt kein Licht ausgehen kann, weil sie durch ihre bloße Anwesenheit verhindert, dass dort Licht hinkommt.

Ähnlich ist es mit dem Realitätsgehalt des schwarzen Tees, den ich kürzlich angeboten bekam. Er war nämlich so schwarz, dass alles Licht darin verschwand und nichts zurückkam. Obwohl ich ihn also nur dadurch sehen konnte, dass ich das Drumherum sah, hatte dieses keinen merklichen Einfluss auf den Geschmack – der Tee war vorzüglich.

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

Ein Sternenhimmel in der Badewanne

H. Joachim Schlichting. Physik in unserer Zeit 51/5 (2020), S. 254

Auf einer Wasseroberfläche driftende Blasen rufen im Sonnenlicht sternförmige Kaustiken auf dem Grund des Behälters hervor. Ursache ist die Brechung und Fokussierung des Lichts am äußeren und inneren Meniskus der Blase.

Wenn im Sommer wassergefüllte Behälter, z.B. eine Badewanne in der Sonne stehen, wird der aufmerksame Beobachter vielleicht von sternartigen Lichtflecken auf dem Boden des Behälters überrascht sein. (siehe Abbildung). Voraussetzung dafür, dass diese vierzackigen Sterne erscheinen sind auf der Wasseroberfläche driftende Blasen, die fast immer vorhanden sind, wenn die Wanne den sommerlichen Spielen mit Wasser dient. Jede Blase projiziert einen solchen Stern auf den Boden.
Bei den Sternen handelt es sich um Kaustiken (Brennlinien), die durch das von der Blase deformierte Wasser hervorgerufen werden. Dieses Phänomen war schon Leonardo da Vinci (1452 – 1519) bekannt, der es folgendermaßen umschreibt, ohne es jedoch zu erklären. „Der durch die Blase an der Oberfläche des Wassers gehende Strahl wirft auf den Grund des Wassers ein kreuzförmiges Bild von dieser Blase“.
Das Phänomen kommt dadurch zustande, dass sich an der Innen- und Außenseite der Blase ein Wassermeniskus ausbildet. Ähnlich wie das Wasser in einem Trinkglas wegen der Benetzbarkeit des Glases ein Stück weit an der Gefäßwand aufsteigt, passiert dies erst recht bei einer im Wesentlichen aus Wasser bestehenden Blase – und, das diese auf der Wasseroberfläche driftet, sogar innen und außen. Da in der Blase ein gewisser Überdruck gegenüber dem äußeren Luftdruck herrscht, wird die Wasseroberfläche innerhalb der Blase auch noch ein wenig eingedellt, wodurch dieser Effekt noch verstärkt wird.
An diesem Meniskus wird das Licht wie an einem halbkreisförmig gebogenen Prisma gebrochen und auf den Boden der Wanne fokussiert. Komplementär passiert etwas Entsprechendes an der äußeren Blasenwand, allerdings mit umgekehrter Krümmung. Beide Kaustiken überlagernd sich auf dem Boden des Gefäßes zu dieser auffälligen Sternkaustik.

Eingereichtes Manuskript

Eine weiße Fläche unter Lichtentzug

Ist es nicht erstaunlich, dass eine weiße Fläche, der man in strukturierter Weise das Licht ganz oder teilweise entzieht, unerhörte visuelle Einsichten eröffnen kann, die sich einzig aus der Logik des Kontrasts ergeben und durch die etwas als etwas ansichtig wird?

 

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