//
Artikel Archiv

Linse

Diese Schlagwort ist 22 Beiträgen zugeordnet

Der Kopf ist mehr als ein Kürbis (Lichtenberg 6)

oberflaeche_img_2068rvDie physikalische Metaphorik die Welt als lesbares Buch anzusehen, teilt mit dem Lesen das Problem, ein Oberflächenphänomen darzustellen. Daran ändert auch die Steigerung des Sehens mit der Linse in ihren unterschiedlichen Varianten nichts. Georg Christoph Lichtenberg (1742 – 1799) sieht als einer der ersten Wissenschaftler die Gefahr, dass kritiklos von der äußeren Ansicht auf das innere Wesen geschlossen wird; das gilt für die unbelebte Natur ebenso wie für den Menschen selbst. Weiterlesen

Advertisements

Blicken und Überblicken (Lichtenberg 5)

blicken_img_2167Georg Christoph Lichtenberg ist einer der ersten, der die Tragweite der Entdeckung der Linse für die Naturwissenschaften und für die Menschheit ganz allgemein erkennt und ausdrucksstark beschreibt. Dabei bringt er aber auch die metaphorische Potenz der Linse als „tubis heuristicus“ gegen die Möglichkeiten der realen Linse in Stellung. 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

Der Blick in die Kugel

Doppelter_Kopfstand_rvWenn man ein Seher ist,
braucht man kein Beobachter zu sein
Georg Christoph Lichtenberg (1742 – 1799)

Wer im Sinne von Lichtenberg zum Seher nicht taugt, sollte es dennoch wagen zu sehen, was es in einer  transparenten Kugel zu beobachten gibt. Auch wenn man durch eine Glaskugel wie bei einer Fensterscheibe durch transparentes Glas blickt, scheint das, was man sieht, in der Kugel eingeschlossen zu sein. Möglicherweise hat dieser Effekt ursprüngliche Beobachter zu Sehern werden lassen. Im Unterschied zu dem, was ein Hellseher in seiner Kugel sieht, können wir durch den unmittelbaren Vergleich mit dem realen Gegenstand jedoch feststellen, dass wir es mit dem Bild eines hinter der Kugel befindlichen Originals zu tun haben. Zumindest glauben wir  diese Ansicht unserer vielbeschworenen Aufklärung zu schulden. Weiterlesen

Der blamierte Skeptiker, oder: Ein Weinglas als Lupe

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

Rätselfoto des Monats November 2016

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

__________________________________________________________________

Erklärung des Rätselfotos des Monats Oktober 2016

Frage eines Kindes: Warum hebt er nicht ab?

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

 

 

Ein Glas Wasser mit optischem Potenzial

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

Glas bricht Licht – ein Urphänomen

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

Frühlingserwachen im Verborgenen

Kleeblatt_mit_TropfenBei einem Vorfrühlingsspaziergang durch den noch winterlich kahlen aber dafür sonnendurchfluteten Buchenwald im Hüggel erblicke ich eher zufällig die ersten Sauerkleeblätter, die sich durch die Schicht der im vorangegangenen Herbst abgefallenen Buchenblätter ans Licht vorgearbeitet haben. So zerbrechlich sie auch erscheinen mögen, sie haben immerhin die Kraft aufgebracht, die relativ dicke Schicht der verfaulenden Buchenblätter anzuheben und durch einen infolgedessen aufbrechenden Spalt hindurchzudringen. Weiterlesen

Quemaduras en la hierba

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

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

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

 

Himmel abgeschafft – Zur Sehweise der neuzeitlichen Physik

Himmel abgeschafft 1Schlichting, H. Joachim. In: Praxis der Naturwissenschaften -Physik in der Schule 64/6 (2015), S. 9 – 12

dieser tote sperling“, flüstert einer,
„wird noch durch einen leeren himmel fliegen.“

Jan Wagner (*1971)

Der Beginn der neuzeitlichen Physik wird oft mit Galileo Galilei in Verbindung gebracht, weil er es wagt, die Welt zu beschreiben, wie wir sie nicht erfahren. Diese neue Sehweise brachte ihm Verständigungsschwierigkeiten mit seinen Kollegen insbesondere den Kirchenvertretern ein, die in mancher Hinsicht an die Lernschwierigkeiten unserer Schülerinnen und Schüler erinnern. An diesem historischen Beispiel können diese oft unterschätzten Probleme aus der Distanz betrachtet und möglicherweise mit Gewinn für das Physiklehren und -lernen diskutiert werden.

Abbildung aus: Brüche, Ernst (Hrsg.) (1964): Sonne stehe still. Mosbach: Physik Verlag

Sonderdruck kann beim Autor angefordert werden (schlichting@uni-muenster.de)

Rätselfoto des Monats Mai

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

Erklärung des Rätselfotos vom Vormonat: Halo und Kondensstreifen

Umverteilung von Licht durch geschliffenes Glas

Umverteilung des LichtsZu sehen ist eine schlichte Zerstreuunglinse (bikonkav geschliffenes Glas). Sie steht im flach einfallenden Licht der Sonne, das sie zwar durchlässt (abgesehen von geringen Absorptionsverlusten im Glas), aber über einen größeren Querschnitt verteilt. Dieser Lichtkegel trifft auf den Untergrund eines Blatts weißen Papiers, von dem er entsprechend angeschnitten wird. Von dieser Kegelschnittfläche wird es in alle Richtungen, also auch ins Auge des Betrachters bzw. des Kameraobjektivs diffus reflektiert. Dem entsprechend wird das Sonnenlicht, das außerhalb des von der Linse ausgeschnittenen Lichtzylinders auf den Untergrund auftrifft, vom Streulicht überlagert und entsprechend verstärkt. Da aber das zusätzliche Licht irgendwo herkommt, muss es irgendwo fehlen. Es fehlt im Bereich des ausgeschnittenen Lichtzylinders, was sich in einem entsprechend dunkleren Bereich von der Form einer Ellipse auf dem Untergrund bemerkbar macht. Die Umverteilung des Lichts ist eine spezielle Form der Energieerhaltung.
In der Argumentation bin ich näherungsweise von parallelen Sonnenlichtstrahlen ausgegangen.

Der Dreikerzenleuchter zum 3. Advent

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

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

Sonnenbrand im Grünen

Tropfen-auf-BlattSchlichting, 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

Farbige Lichtschirme über Straßenlaternen

Borkum_Kaustiken_rvViele Städte und Gemeinden haben Webcams eingerichtet, die Fotos oder Videos eines typischen Anblicks liefern, den man sich über das Internet in Echtzeit anschauen kann. Manchmal kommen dabei Bilder heraus, die auf den ersten Blick nicht so recht zu deuten sind. Die obere Abbildung ist ein Foto einer Webcam auf der Nordseeinsel Borkum. Wer den Anblick vom Tage her kennt, weiß, dass sich im dunklen Hintergrund das Meer verbirgt und im Vordergrund vier Straßenlampen für Licht sorgen. Nichts Aufregendes eigentlich, wenn die Lampen nicht mit kunstvollen Lichtschirmen ornamentiert wären und das auch noch in zwei verschiedenen Farben.
Wer sich die Aufnahmen von Zeit zu Zeit anschaut weiß, dass hier kaum künstlerische Absichten im Spiel sein können und dem Phänomen eine natürliche Ursache zugrunde liegt. Weiterlesen

Schusterkugel im 21. Jahrhundert

Schusterkugel001

Foto: H. Joachim Schlichting

Dieses Foto wurde vor einigen Jahren in Paris durch eine Schaufensterscheibe hindurch gemacht, daher die – in diesem Fall – störenden Spiegelungen. Es zeigt einen „tailleur d’ivoire“, also einen Elfenbeinschnitzer bei der Arbeit. Er benutzt eine Schusterkugel in Kombination mit einer modernen Lampe.
Eine Schusterkugel ist eine mit Wasser gefüllte möglichst kugelförmige Flasche, die als Sammellinse das Licht in einem Brennpunkt sammelt. Weiterlesen

Das kann nicht sein!

Brille“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

Hinter Gittern

Schlichting, H. Joachim. In: Spektrum der Wissenschaft 41/11 (2010), S. 42-43

Ein benetztes Sieb trübt kurz den Durchblick – wer sich beeilt, kann trotzdem allerhand entdecken.

Die alte biologische Verwandtschaft
zwischen dem Erkenntnistrieb und dem Spieltrieb …
Hans Blumenberg (1920 – 1996)
Doch jetzt höre, wie leicht und wie rasch sich die Bilder entwickeln
Und wie beständig ihr Strom von den Dingen her fließt und sich ablöst …
Durs Grünbein (* 1962)

http://www.spektrum.de/alias/schlichting/hinter-gittern/1044863

Die Welt im Tröpfchen

Schlichting, H. Joachim: Physik in unser Zeit 3 (2008), S. 152

Auch feucht-regnerische Tage können Ihren Reiz haben. Zum Beispiel dann, wenn sie auf Fensterscheiben Wassertropfen entstehen lassen, die die Umwelt abbilden – was man freilich erst bei genauem Hinsehen entdeckt.

PDF: Die Welt im Tröpfchen

Sichtbarkeit jenseits des Lichtes

Schlichting, H. Joachim. In: Physik und Didaktik in Schule und Hochschule 2/2, 81-89 (2003).

Die Linse ermöglicht den mikroskopischen und teleskopischen Blick in „Welten“, die dem „unbe-waffneten“ Blick prinzipiell verschlossen sind. Die nach ihrer Entdeckung einsetzenden naturwis-senschaftlichen Bemühungen, die Mikro- und der Makrowelt zu erschließen, stießen bald an eine Grenze, die in der Natur des Lichts erkannt wurde. Dadurch wurde eine Entwicklung in Gang ge-setzt, die schließlich zur Überwindung der optischen Sichtbarkeit führte und die Voraussetzungen für die moderne Mikrophysik und Kosmologie schuf. Dem Sehen kommt dabei nach wie vor eine große Bedeutung zu und wirft die didaktisch relevante Frage auf, welche Beziehungen zwischen dem Bild, dem als Konstrukteur handelnden Beobachter und der Realität auszumachen sind.

PDF: Sichtbarkeit jenseits des Lichtes

Die Welt jenseits der geschliffenen Gläser – Zur Bedeutung des Sehens in der klassischen Physik

Schlichting, H. Joachim. In: PhyDid 1/2 (2003) S. 9-18.

An der Schwelle zur Neuzeit steht ein technisches Objekt, ein Produkt der Brillenmacher, ein „Stückchen Glas, …auf Staub“ abgerieben: die Linse. Wie ein Deus ex machina fällt sie Galilei in die Hände und wird im tatsächlichen wie im übertragenen Sinne für eine verbesserte, ja eine neue Sehweise sorgen. Die vorher undenkbare Verbindung von Handwerkskunst und spekulativer Welterkenntnis, wird zu einem typischen Aspekt der neuzeitliche Physik.

PDF: Die Welt jenseits der geschliffenen Gläser – Zur Bedeutung des Sehens in der klassischen Physik