//
Artikel Archiv

Streuung

Diese Schlagwort ist 25 Beiträgen zugeordnet

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

Advertisements

Grenzen – immer nur tangieren nicht überschreiten

LichtränderDer Schatten, den wir manchmal bemerken, isolieren und als Schatten untersuchen, ist zumeist ein Schlagschatten. Daß unser Geist den Schlagschatten bevorzugt, hat offensichtlich verschiedene Ursachen. Der Schlagschatten bewegt sich oft schnell auf seinem Grund und fällt dadurch auf.

Weiterlesen

Der Lichtstrahl, der in einem Stern endet

lichtstrahl_dsc06268aarvAuf einer Tagung über Naturphänomene kam am Abend die Frage auf, warum ein in die Höhe gerichteter Laserstrahl plötzlich endet und in einigen Situationen auch noch so aussah, als ob das Ende in einem helleren Punkt, einer Art Stern, endet.
Es wurde viel experimentiert und diskutiert, aber eine eindeutige Erklärung gab es zunächst  nicht. Weiterlesen

Ein Lob dem Staub

Sonnenstrahlen_1Ohne den Staub, worin er aufleuchtet
wäre der Sonnenstrahl nicht sichtbar

André Gide (1869 – 1951)

Weiterlesen

Nebel – halbdurchsichtige Schärpen matten Lichts

nebel_rv„Es stimmt, daß die neblige Atmosphäre alle Gegenstände verdunkelt, es stimmt aber auch, daß die Natur, die unseren Augen keinen Genuß vorenthalten will, eine reiche Entschädigung für diese Beschattung der Farbtöne bereithält: bei feuchter Luft werden sie lebhafter. Jede Farbe glänzt in feuchtem Zustand doppelt so sehr wie in trockenem; und wenn die klaren Fernen von dichtem Nebel versdüstert werden, wenn die klaren Farben des Himmels verschwinden und die Glanzlichter des Sonnenscheins von der Erde, dann nimmt der Vordergrund seine lieblichsten Farben an, das Gras und das Laub leben in ihrem satten Grün wieder auf, und jeder sonnenverbrannte Fels glimmt auf wie Achat.“

John Ruskin (1819 – 1900): Modern Painters.

Das Grau legt sich über das Grün

Nebel-GrüntöneEin typischer Herbsttag: kalt, Nieselregen und leichter Nebel. Was gibt es da schon an Interessantem zu sehen? Wenn man seinen Blick für Außerordentliches nur ein wenig bemüht, kommt vielleicht zumindest die folgende Fragwürdigkeit heraus. Im Vordergrund ist die grüne Farbe des Feldes mit Wintergetreide viel gesättigter als weiter hinten. Das wäre an sich ja noch nicht erstaunlich, weil die nebelige Luft, durch die das Licht gedämpft wird, umso größeren Einfluss auf die Farben hat, je größer die Schicht zwischen dem Feld und dem Beobachter ist. Aber warum diese Zweiteilung: vorne gesättigt, hinten eingetrübt? Wäre nicht vielmehr ein kontinuierlicher Übergang zu erwarten? Weiterlesen

Im Jahr des Lichts (19) – Ein doppelter Sonnenuntergang

Doppelter-SonnenuntergangVor einigen Tagen konnte ich den Sonnenuntergang zweimal hintereinander erleben. Eine Momentaufnahme von diesem Szenario ist in dem nebenstehenden Foto zu sehen ist. Die Sonne verschwindet zunächst hinter einer Wolkendecke und schickt einige eindrucksvolle Dämmerungsstrahlen über den leicht bedeckten Himmel. Diese scheinbaren – und scheinbar divergenten – Strahlen kommen dadurch zustande, dass der größte Teil des Sonnenlichts durch die Wolken blockiert wird. Weiterlesen

Der in den Wolken wohnt

IMG_9856bWer guckt denn da? Ich war ziemlich überrascht als ich bei der Betrachtung der Wolkenbilder ein Gesicht zu sehen glaubte. Eine Pareidolie? (siehe z.B.: 1, 2, 3). Das hier ist realer. Es kann nicht das Produkt des gestaltsuchenden und -bildenden Auges sein, wie es oft wie aus heiterem Himmel auftaucht, wenn man in mehr oder weniger amorphe Gebilde eine Struktur zu bringen versucht. So war es etwa als ich den Philosophen Schopenhauer in den Cirren zu sehen glaubte. Im vorliegenden Fall hatte ich Wolken fotografiert und zwar als Beifahrer im Rückspiegel eines Autos und war durch Spiegelung selbst ins Bild geraten. Dass nur die dunkleren Wolken einen geeigneten Hintergrund für eine Spiegelung abgeben und nicht der heitere, blaue Himmel, liegt daran, dass das vom Himmel ausgehende Licht das vom Gesicht ausgehende Licht überstrahlt. Der Himmel ist offenbar heller als das Gesicht. Letztlich ist aber das Himmelslicht als gestreutes Sonnenlicht auch die Quelle für das vom Gesicht sekundär gestreute Licht.

Wasserheiligenschein

Wasserheiligenschein

Heiligenscheine auf dem Wasser gelten als seltenes Naturphänomen. Zumindest muss man diesen Eindruck bekommen, wenn man ihren Bekanntheitsgrad bedenkt. Dabei sind sie meiner Erfahrung nach häufiger zu sehen, als Heiligenscheine auf der feuchten Wiese. Zumindest wenn man ein wenig nachhilft. Im Grunde eignen sich viele Teiche, künstlich angelegte Gartenteiche eingeschlossen. Was meistens fehlt ist eine gewisse Welligkeit des Wassers, die neben der fast immer vorhandenen leichten Trübung des Wassers unabdingbar ist für das Auftreten des Phänomens. Die Welligkeit kann man aber leicht selbst erzeugen, wenn man beispielsweise mit einem Stock im Bereich des eigenen Schattens im Wasser etwas herumrührt. Während der Zeit, in der sich das Wasser wieder beruhigt, sieht man deutlich die Strahlen, die den eigenen Kopfschatten zu umgeben scheinen. So ist auch dieses Foto entstanden.

Walt Whitman muss so etwas gesehen haben, wenn er schreibt:

Sah den Widerschein des Sommerhimmels  im Wasser,
Fühlte meine Augen geblendet von der schimmernden Strahlenspur,
Schaute hinab auf die feinen, strahlenden Lichtspeichen  um die Form meines Kopfes im sonnigen Wasser, …

Nimm in dich den Sommerhimmel, du Wasser, und halte ihn treulich, bis alle herniederschauenden Augen ihn wieder trinken können aus dir!
Strahlt, feine Lichtspeichen, um das Spiegelbild meines / Kopfes, oder des Kopfes irgendeines anderenen, in dem sonnigen Wasser…

Walt Whitman: Auf der Brooklyn- Fähre. Grashalme. Zürich: Diogenes 1995

Transparenz durch Schatten

schatten-auf-rauchSchatten nisten sich an den unmöglichsten Stellen ein. Hier erblickt man den Schatten eines großen Schornsteins auf einer Nebelfahne, die durch kondensierenden Wasserdampf entstanden ist. Doch dort, wo er auf den Nebel fällt, scheint dieser zu verschwinden. Tatsache ist, dass der Schatten den Nebel transparent werden lässt. Der Nebel ist in der Regel dadurch so undurchdringlich, dass er das auftreffende Licht diffus in alle Richtungen streut, auch zurück. Das führt in vielen Fällen dazu, dass der Nebel umso undurchsichtiger wird, je mehr man ihn in der Absicht beleuchtet, ihn zu durchdringen. Denn auf diese Weise, wird das von den Wassertröpfchen in die Augen des Beobachters zurückgestreute Licht intensiver, als das spärliche Licht, mit denen die Gegenstände hinter der Nebelfahne auf sich aufmerksam zu machen versuchen. Das Licht der Gegenstände wird schlichtweg überstrahlt. Da kommt der Schatten des Schornsteins gerade recht. Er schaltet gewissermaßen die diffuse Reflexion des Sonnenlichts an den Nebeltröpfchen aus, so dass wir nur das von den Gegenständen hinter dem Nebel ausgehende Licht sehen. Schön ist der direkte Vergleich des strahlenden und gleich daneben des abgedunkelten Nebels.

Andererseits wird auch das von hinten durch den Nebel dringende Licht teilweise gestreut und dadurch in der Intensität vermindert. Das sieht man dort, wo der Nebel vor den Hintergrund des hellen Himmels gerät und diesen Bereich etwas abdunkelt.

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.

Lichtblick im November

Lichtblick-im-NovemberDer Tag begann trübe und kalt. Doch plötzlich bricht die Sonne durch ein Loch in den Wolken hindurch und erhellt die dunkle Szenerie. Aber erst dadurch dass das Licht an den Wassertröpfchen des aus dem Teich aufsteigenden Nebels gestreut und an der Wasseroberfläche reflektiert wird, bekommt es sozusagen VoLumen. Vor allem Nebel und Teichwasser werden selbst zu einer übermächtigen Lichtquelle, die gewissermaßen aus sich heraus zu leuchten scheint. Die Sonne als Verursacherin tritt in den Hintergrund treten, wo sie realiter ja bereits war. Durch Streuung und Reflexion erreichen auch die bereits verloren geglaubte Lichtstrahlen das Auge des Betrachters. Dadurch dass die Sonne durch Bäume und Gebäude weitgehend ausgeblendet wird, bekommt die Beleuchtung des dunklen Raums etwas Übermächtiges, wie es in diesem Foto nur unvollkommen wiedergegeben werden kann.

Sonnentaler – am Ende des Lichtstrahls

Sonnentaler4558barvSchatten werden oft auf den Schlagschatten reduziert. Das ist das dunkle flächenhafte Ende auf dem Boden hinter dem schattenwerfenden Objekt. Der Schatten als Ganzes betrachtet ist aber ein lichtfreier Raum vom Querschnitt des Schattenwerfers, von dem aber normalerweise nur der Schlagschatten als Loch im Licht zu sehen ist. Nur wenn die Luft dunstig oder nebelig ist, kann man zuweilen auch den lichtfreien Raum dadurch erkennen, dass aus ihm weniger Licht zum Auge kommt, als aus der Umgebung.
Ähnliche Verhältnisse liegen bei den Sonnentalern vor. Auch Sonnentaler sind im Grunde Lichtsäulen, die vom Loch im Blätterdach der Bäume ausgehen und auf dem Boden als runder Lichtfleck sichtbar werden. Im vorliegenden Fall wird der Lichtstrahl durch Nebel sichtbar, die das Licht ins Auge reflektieren. Sie machen auf eine Weise die Entstehung des Sonnentalers sichtbar. Nicht zu erkennen ist dabei aber, dass der Lichtstrahl mit einem Querschnitt von der Form des Lochs im Blätterdach startet und als runder Lichtfleck auf dem Boden endet.

Rätselfoto des Monats August 2014

103_Blaulicht-im-FelsengangWas gibt es physikalisch Interessantes zu sehen und wie kommt es zustande?

Erklärung zum Rätselfoto des Vormonats: Der Blick durch ein Flugzeugfenster

Rhapsodie in grün

DSCF1313daEin grünes Blatt ist grün ist grün ist grün… Und dennoch ist es kaum zu glauben, dass wir hier dasselbe Blatt sehen, einmal im prallen Sonnenlicht und einmal im Schatten. Aber was heißt schon Schatten. Es heißt nicht, Abwesenheit von Licht, sondern in diesem Fall Abwesenheit von direktem Sonnenlicht. Weiterlesen

Ein Türspalt Licht

Ein türspalt LichtSchlichting, H. Joachim. In: Physik in unserer Zeit 45/1 (2014), S. 48

Unter bestimmten Umständen erscheinen hinter Türspalten mehrere helle Streifen. Die vielleicht überraschende Ursache hierfür sind helle Gegenstände im Außenbereich, die wie Lichtquellen wirken und zu diesem Phänomen führen. Ein einfacher Freihandversuch bestätigt diese vielleicht überraschende Deutung.

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

Bleiche Helle

IMG_0111A

 Foto: H. Joachim Schlichting

Draußen herrschte ein milchiges Zwielicht. Der Mond, im Osten hinter den Wolken versteckt, malte einen zerrinnenden Fleck auf den Nebel, einen Tümpel aus schwindsüchtig bleicher Helle, von dem sich das kahle Geäst der Obstbäume schattenhaft abhob. Das war nicht viel anders als sonst und hatte alles seine Richtigkeit. Dennoch war dem Matrosen auf einmal zumute, als warte er auf irgendein Erlebnis; und während er noch so dastand und überlegte, was für ein Erlebnis das sein könnte, vernahm er plötzlich jenes sonderbare Geräusch, das man bis heute nicht zu erklären vermocht hat. Es kam, wie er sagt, aus der Richtung des Ziegelofens und erfüllte allmählich das ganze Gewölbe des Himmels. Es klang wie ‚Ohrenklingen‘ oder wie eine Äolsharfe, etwa so, als bebte die Luft dort drüben wie eine straffgespannte Saite

Lebert; Hans: Die Wolfshaut. Frankfurt am Main: Fischer 1993

Die Nebel der Aufklärung

Nebel„Die Aufklärung. Dieses höchste Werk der Vernunft, dessen Nahme sogar uns neuerlich einige seichte aber eben deßwegen beliebte Phraseskünstler, haben lächerlich machen wollen, die zu eingeschränkt waren bey ihren Frömmeleyen, zu bedenken, zu was für Misbräuchen nicht selbst Religion und Liebe, diese Grundfesten der moralischen und physischen Welt, geführt haben, hat bis jetzt noch kein allgemeiner verständliches allegorisches Zeichen, (vielleicht weil die Sache selbst noch neu ist) als die aufgehende Sonne. Es wird wohl auch lange das schicklichste bleiben, wegen der Nebel, die immer aus Sümpfen, Rauchfässern, und von Brandopfern auf Götzenaltären aufsteigen werden, die sie so leicht verdecken können. Indessen wenn die Sonne nur aufgeht, so schaden Nebel nicht. -“

Lichtenberg, Georg, Christoph: Göttinger Taschen Calender 1792, S. 212-213

Welche Farbe hat der Schnee?

Farbe_Schnee„Schau mal, Galja! Warum schwimmt dort blauer Schnee?…Schau mal, Galja! Blauer Schnee! Blauer!…!
Die Kinder gerieten in Erregung und liefen feudig: „Blauer Schnee!! Blauer…Blauer Schnee schwimmt!..l.! Weiterlesen

Nicht leicht zu durchschauende Lichtgitter

Schlichting, H. Joachim. In: Physik in unserer Zeit 38/1 (2007) 46

Ein Spaziergang am Morgen, wenn das Wasser des Teichs noch leicht vom Nebel der kühlen Nacht verhangen ist, gibt manchmal zu einem eindrucksvollen Lichtschauspiel Anlass. Wenn die Sonne sich nämlich langsam Bahn bricht und ihr Licht an dem in der kühlen Nacht entstandenen Nebel gestreut wird, können unter günstigen Bedingungen interessante, auf den ersten Blick nicht zu durchschauende Lichtgitter entstehen.

PDF: Nicht leicht zu durchschauende Lichtgitter

Rote Sonne, blaue Berge

Schlichting, H. Joachim. In: Physik in unserer Zeit 36/6, 291 (2005).

Wenn wir bei Sonnenauf- oder Sonnenuntergang zum östlichen oder westlichen Horizont blicken, weichen die gewohnten Blautöne des Himmels vor den Rottönen zurück. Betrachten wir entfernte Berge, so erscheinen sie uns hingegen blau. Was ist hierfür die Ursache?

PDF: Rote Sonne, blaue Berge

Farbenprächtige Interferenzringe auf einer Wasseroberfläche

Schlichting, H. Joachim. In: Der mathematische und naturwissenschaftliche Unterricht 28/5 (2005) 286 – 294.

TeichqueteletVerstaubte Wasseroberflächen können farbenprächtige Ringsysteme aufweisen, die nicht nur exzentrisch zum Spiegelbild der Sonne orientiert sind, sondern sich der Änderung des Beobachterstandpunktes entsprechend verschieben. Mit der Sonne im Rücken umgeben die Farbringe wie eine Glorie den Kopfschatten des Beobachters. Auf der Suche nach einer Erklärung für dieses merkwürdige Verhalten werden Modellexperimente beschrieben, die zu dem Schluss führen, dass es sich bei diesem Naturphänomen um eine bemerkenswerte Variante quételetscher Ringe handelt.

PDF: Farbenprächtige Interferenzringe auf einer Wasseroberfläche

Was haben Briefumschlagsfenster und Nebel gemeinsam? Ein experimenteller Zugang zu einem interessanten Streuphänomen.

Schlichting, H. Joachim. In: Deutsche Physikalische Gesellschaft (Hrsg.): Didaktik der Physik. Berlin: Lehmanns 2005; ISBN.

Obwohl Papier- und Folienfenster von Briefumschlägen einen ungetrübten Blick auf die dicht dahinter lie-gende Schrift ermöglichen, zeigen sie frappierende Gemeinsamkeiten mit Nebel und anderen alltäglichen Streuphänomenen. Einfache Modellexperimente mit Folien und trüben Flüssigkeiten dienen zunächst dazu, wesentliche physikalische Aspekte des Nebels zu veranschaulichen, die umgekehrt herangezogen werden, einen weit verbreiteten Typ „nebelhafter“ Briefumschlagsfenster zu erklären. Über die Erklärung hinausgehend soll beispielhaft demonstriert werden, wie physikalischen Gemeinsamkei-ten von Phänomenen aus ganz unterschiedlichen Kontexten des Alltags zu einer wechselseitigen Aufklärung herangezogen werden können.

PDF: Was haben Briefumschlagsfenster und Nebel gemeinsam? Ein experimenteller Zugang zu einem interessanten Streuphänomen.

Glänzende Ansichten feuchter Steine

Schlichting, H. Joachim. In: Physik in unserer Zeit 36/1, 47 (2005).

Feuchtigkeit auf Steinen führt zu kräftigen, dunklen und glänzenden Farben. Der Wasserfilm wirkt wie eine vorübergehende Lackschicht und verändert dadurch das optische Verhalten der Oberfläche.

PDF: Glänzende Ansichten feuchter Steine

Farbige Schattensäume im Wasser.

Schlichting, H. Joachim. In: Physik in unserer Zeit 34/4, 177-179 (2003).

Schatten und Schmutz können in Gewässern zu ästhetisch ansprechenden Farberscheinungen führen, die oft übersehen und erst auf den zweiten Blick verständlich werden.

PDF Farbige Schattensäume im Wasser.