Sexl Physik 7, Schulbuch

37 | Anlegen einer Spannung wird jedes Segment der LCD für polarisiertes Licht unter­ schiedlich durchlässig. Die Segmente sind in einem Raster angeordnet. LCDs gibt es in vielen elektronischen Geräten, wie Mobiltelefonen, Digitaluhren, Taschenrechnern, Digitalkameras, Monitoren und Fernsehgeräten. Die Farbe des Himmels Trifft Licht auf die Erdatmosphäre, so wird es an den Teilchen der Atmosphäre (Sauerstoff und Stickstoffmoleküle, Wassermoleküle, Aerosole, usw.) gestreut. Manche der Teilchen sind kleiner als die Wellenlänge des Lichts, manche sind gleich groß oder größer. Die Streumechanismen sind entsprechend verschieden. Je nach Teilchengröße und Wellenlänge werden verschiedene Teile des Spekt­ rums gestreut, fehlen also dem durchgehenden Licht. Betrachtet man die wich­ tigsten Bestandteile der Luft und berechnet, welche Wellenlängen davon ge­ streut werden, so lässt sich die Eindringtiefe berechnen (s. http://physikplus. oebv.at ). Für Violett beträgt sie 4 km, für Gelb 20 km und 65 km für Rot. Nimmt man nun eine Dicke der dichten Atmosphäre von ca. 8 km an, so wird bei stei­ lem Sonnenstand Violett und Blau fast vollständig weggestreut, bei Sonnenauf und untergang (der Weg durch die Atmosphäre ist dann etwa 300 km lang) kommt nur das Rot geschwächt durch. Die Hälfte des Streulichts wird wieder von der Erde in den Weltraum zurückgestrahlt. Von dort aus gesehen ist die Erde ein blau schimmernder Planet. Der andere Teil ist das, was wir als Him­ melsblau sehen. Große Teilchen reflektieren die Strahlung an ihrer Oberfläche. Bei Teilchen, de­ ren Größe im Bereich der Wellenlänge liegt, hängt das Streulicht nicht von der Frequenz ab und ist weiß. Die Farbe des Himmels entsteht durch Streuung des Sonnenlichts in der Atmosphäre. Blaues Licht wird von den Molekülen der Atmosphäre stärker gestreut als rotes Licht. Untersuche, überlege, forsche: Die Farbe des Himmels 37.1 Besäße die Erde keine Lufthülle, wie würde der Himmel aussehen? Wie sieht der „Himmel“ auf andern Himmelskörpern (Mond, Mars, …) aus? Experimente: Streuung 37.1 Du brauchst: Experimentierleuchte, Glaswanne mit Wasser, Milch, Polarisations- filter Was ist zu tun? Fülle die Glaswanne und führe einen Lichtstrahl (Experimentierleuchte) quer durch die Flüssigkeit. Der Lichtstrahl soll auf eine Projektionsfläche auftreffen. Gib einen Tropfen Milch in das Wasser und beobachte, welche Farben auf der Projektionsfläche und bei seitlicher Betrachtung des Lichtstrahls entstehen. Überlege, wie die beob- achteten Farben zu erklären sind. Betrachte das blaue Streulicht durch einen Polari- sationsfilter. Betrachte nun das blaue Streulicht des Himmels durch einen Polarisati- onsfilter. Drehe den Filter. Gestreutes Licht ist teilweise polarisiert. Das Streulicht des Himmels ist teilweise polarisiert. Das menschliche Auge kann dies ohne Hilfsmittel nicht registrieren. Wohl aber gibt es Tiere, welche die Schwingungsrichtung des blauen Himmelslichts erkennen können und zur Orientierung heranziehen. Für die Biene hat dies der österreichische Nobel­ preisträger k arl von f riSch zweifelsfrei nachgewiesen. Aber auch Wespen, Hummeln, Ameisen, Fliegen, Wasserläufer, Krabben und Tintenfische können die Schwingungsrichtungen des Lichts wahrnehmen. Streuung von Licht Fällt Licht auf ein Hindernis (z. B. ein Staub- körnchen), so sendet dieses Hindernis eine Streuwelle aus. Ist das Hindernis klein ge- gen die Wellenlänge, dann ist die Streu- welle kugelförmig (in der Wellenwanne kreisförmig). Die Intensität des gestreuten Lichts nimmt mit dem Quadrat der Entfer- nung ab und ist proportional zur Fläche des streuenden Teilchens. Das seitlich weg- gestreute Licht fehlt der durchgehenden Welle. Manche Hindernisse nehmen Wellen- energie auf, speichern sie kurz und geben die Energie dann wieder ab. Dies ist der Fall, wenn Licht an den Elektronenhüllen von Atomen gestreut wird. 37.1 Das Himmelsblau entsteht durch Streuung des Lichts in der Atmosphäre. Rotes wird weni- ger stark gestreut als blaues Licht. Daher er- scheint die untergehende Sonne in rotem Licht. 37.2 In der Nähe des Horizonts hellt sich das Himmelsblau auf, während der Farbton mit zunehmender Höhe satter wird. Die stärkere Streuung von blauem Licht gilt nur für streuen- de Teilchen, die klein gegenüber der Lichtwel- lenlänge sind. In bodennahen Schichten gibt es auch größere Partikel (Aerosole): Staubteil- chen, Rauch, Tröpfchen usw. Die Streuung an diesen Teilchen ist nahezu unabhängig von der Wellenlänge. Das Licht bleibt weiß. 37.3 Die Landschaft mit (oben) und ohne (un- ten) Polaristionsfilter fotografiert. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum de Verlags öbv