Sexl Physik 7, Schulbuch

27 | Antwort auf die Eingangsfrage Die Farben von Wasser Warum ist das Meer blau, ein See grün, ein Fluss grau? Wasser, wie es aus der Lei­ tung kommt, ist doch farblos! Denken wir uns an eine Küste, vor uns das blaue Meer. Ist es der Himmel, der sich im Wasser spiegelt? Wir betrachten üblicherweise eine Wasseroberfläche un­ ter einem flachen Winkel, der Himmel kann also nicht für die Farbe des Wassers verantwortlich sein. Sind es vielleicht Stoffe, die im Wasser gelöst sind? Im Was­ ser sind unterschiedliche Stoffe gelöst, sie haben verschiedene Farben und spielen natürlich für die Farbe des Wassers eine Rolle, etwa bei Flüssen. Eine andere Mög­ lichkeit wäre, dass das Blau des Wassers ähnlich wie Himmelsblau entsteht, also durch Streuung (s. S. 37). Streuung an kleinsten Objekten ist für die Farbe des Was­ sers sicher ein wichtiger Faktor, erklärt aber nicht die blaue Farbe des Meeres. In großen Tiefen würde der blaue Anteil völlig fehlen und das Wasser müsste – ähn­ lich wie das Abendrot leuchten. Aber das ist nicht der Fall. Die eigentliche Ursache für die Farbe des Wassers ist, dass Wasser die einzelnen Spektralfarben verschieden stark absorbiert. Rotes Licht wird bereits nach einigen wenigen Metern absorbiert, blaues Licht erst nach mehr als hundert Metern. Auch Streuung spielt eine Rolle, aber anders als beim Himmelsblau: Durch die Streuung an kleinen Partikeln (wie Plankton) werden Lichtwege umgelenkt und verlängert, damit aber auch wieder die Absorption verstärkt. Die Untersuchung der Farben der Ozeane spielt in der Umweltphysik und der Biolo­ gie eine wichtige Rolle, etwa bei der Untersuchung von Phytoplankton. Teste dein Wissen 27.1 Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist a) größer b) kleiner c) gleich groß als bzw. wie in Materie. 27.2 Rotes Licht ist a) schneller b) langsamer als violettes Licht und wird daher a) stärker b) schwächer gebrochen. 27.3 Unter welchen Voraussetzungen tritt Totalreflexion ein? Wie berechnet man den Grenzwinkel der Totalreflexion? 27.4 Kann man ein Spiegelbild auf eine Projektionsleinwand werfen? a) Ja b) Nein. Begründe deine Antwort. 27.5 Wozu benötigt man optische Instrumente? 27.6 Was musst du beachten, wenn du eine Sammellinse als Lupe verwendet willst? 27.7 Erkläre, warum das menschliche Auge verschieden weit entfernte Gegenstän- de scharf sehen kann. 27.8 Erkläre, warum man mit einem Prisma weißes Licht in seine Spektralanteile zerlegen kann. 27.9 Wie kann man erkennen, ob eine Farbe eine reine Spektralfarbe oder eine Mischfarbe ist? 27.10 Wie kannst du einen Regenbogen erzeugen? Erkläre, wie der Regenbogen zu- standekommt. 27.11 Was ist eine Dioptrie? 27.12 Entstehen Körperfarben durch a) additive Farbmischung b) subtraktive Farb- mischung? Begründe. 27.13 Erkläre das Prinzip der Darstellung von Farben bei einem Farbfernsehgerät und beim Vierfarbendruck. 27.1 Rot-Grün-Blinde können Blau und Purpur sowie Grün und Gelb nicht auseinander halten ( 32.2). Goethe fertigte ein Aquarell nach den Anweisungen eines Betroffenen an. 1 1 10 0,1 100 0,01 350 400 450 500 550 600 650 700 Wellenlänge (Nanometer) Absorptionskoeffizient pro Meter mittlere freie Wellenlänge (Meter) 27.2 Wasser ist speziell für blaues Licht extrem durchlässig. Die Grafik zeigt den Absorptions- koeffizienten als Funktion der Wellenlänge des Lichts. (Links ist die mittlere freie Weglänge eines Photons, also eines Lichtteilchens aufge- tragen, dazu mehr im folgenden Kapitel und in Physik 8). 27.3 Dort, wo das Wasser flach ist, erscheint es (wie hier auf den Malediven) Türkis oder Grün, weil der grüne Anteil des Lichts nur unvollstän- dig absorbiert wird. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv