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Wissenstest Was wissen Sie über Licht?


Was ist Licht eigentlich? Warum ist der Himmel blau? Warum verbrauchen Leuchtdioden weniger Strom als Glühbirnen? Acht Fragen über das Licht von Physiker Dr.-Ing. Christof Börner, der im Wolfsburger Science-Center Phaeno für Ausstellungsplanung und Exponatentwicklung zuständig ist. Achtung: Mehrfach-Antworten möglich!

Die Auflösung der Fragen finden Sie unten.

Frage 1 von 8
Was ist Licht?

a) Eine Welle, ähnlich wie der Schall

b) Ein Strom von Teilchen

Frage 2 von 8
Wenn wir uns von einem Projektor aus einer Leinwandnähern, sehen wir unseren Schatten ...

a) immer kleiner werden

b) erst größer, dann kleiner werden

c) immer mehr anwachsen

d) erst schrumpfen, dann größer werden

Frage 3 von 8
Warum ist der Himmel blau?

a) Weil sich das Sonnenlicht an Luftmolekülen bricht

b) Das kommt durch die Streuung des Lichts

c) Das Licht wird so gebeugt, dass mittags nur die kurzwellige blaue Strahlung zu uns gelangt

Frage 4 von 8
Warum verbraucht eine Energiesparlampe oder eine Leuchtdiode weniger Strom als eine Glühbirne?

a) Wegen der Wärme, die eine Glühlampe erzeugt

b) Weil das Glas der Glühbirne Licht absorbiert

c) Weil Sparlampen und LEDs länger haltbar sind

Frage 5 von 8
Welche Farbe ergibt sich beim Mischen von rotem und grünem Licht im Auge?

a) Türkis

b) Blau

c) Gelb

Frage 6 von 8
Und warum sieht man dann einen braunen Farbton, wenn man Rot und Grün im Malkasten mischt?

a) Die Farben im Malkasten sind verschmutzt

b) Durch das Übereinander der Malfarben entsteht eine additive Mischung

c) Das Übereinander der Malfarben bildet eine subtraktive Mischung

Frage 7 von 8
Welche Farbe ist beim Regenbogen die äußere?

a) Grün

b) Rot

c) Violett

Frage 8 von 8
Und noch eine spezielle Frage zum Schluss:Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum beträgtrund 300 000 km/s. Wie schnell bewegt sich einLichtblitz auf die Erde zu, der von einem mit100 000 km/s auf die Erde zurasenden Raumschiffin Flugrichtung ausgesendet wird?

a) Mit 300 000 km/s, denn die Lichtgeschwindigkeitist die höchste, die es gibt

b) Mit 400 000 km/s, da sich die Geschwindigkeitenaddieren

c) Mit 350 000 km/s, wegen der von Einstein postuliertenKrümmung in Raum und Zeit

Achtung Auflösung!

Hier finde Sie die Antworten zur Überprüfung:

Frage 1 von 8
Was ist Licht?

a) Eine Welle, ähnlich wie der Schall ✔️

b) Ein Strom von Teilchen ✔️

Es klingt paradox: Ein Lichtstrahl besteht einerseits auseinem Strom von Teilchen (den Photonen), vergleichbar mit einerLadung Schrotkugeln, die von einem Gewehr abgeschossen wird.Andererseits verhält sich dieser Photonen-Strom im Ganzen ähnlichwie eine Schallwelle: So können sich etwa unter bestimmtenBedingungen zwei Lichtstrahlen, genau wie zwei Schallwellen,gegenseitig auslöschen und Dunkelheit bzw. Stille erzeugen, während zwei Ladungen Schrotkugeln sich immer zu einer doppelten Ladung addieren. Physiker sprechen aufgrund dieser doppelten Natur des Lichts vom Welle-Teilchen-Dualismus.

Frage 2 von 8
Wenn wir uns von einem Projektor aus einer Leinwandnähern, sehen wir unseren Schatten ...

a) immer kleiner werden ❌

b) erst größer, dann kleiner werden ❌

c) immer mehr anwachsen ❌

d) erst schrumpfen, dann größer werden ✔️

Wenn wir uns von der Lichtquelle entfernen, wird unserSchatten auf der Leinwand zwar objektiv immer kleiner. Wie großwir ihn jedoch sehen, hängt vom Sehwinkel ab: Der Schatten wirktfür uns am kleinsten, wenn wir etwa in der Mitte zwischen Lampeund Leinwand angekommen sind. Von diesem Punkt an nimmter bei weiterer Annäherung an die Leinwand subjektiv wieder zu -bis zur Originalgröße unseres Körpers. Der Seh- und Blickwinkelspielt genauso eine Rolle, wenn wir uns auf einen Gegenstandzubewegen: Dieser scheint zu wachsen, weil er bei Annäherungimmer mehr unseres Blickfeldes einnimmt.

Frage 3 von 8
Warum ist der Himmel blau?

a) Weil sich das Sonnenlicht an Luftmolekülen bricht ❌

b) Das kommt durch die Streuung des Lichts ✔️

c) Das Licht wird so gebeugt, dass mittags nur die kurzwellige blaue Strahlung zu uns gelangt ❌

"Brechung", "Streuung", "Beugung": Für den Laien klingtdas alles gleich. Doch beim Blau des Himmels wird das Lichtweder wie in einem Prisma gebrochen noch wie an einem feinenGitter gebeugt. Vielmehr wird es an den Luftmolekülen in derAtmosphäre gestreut - das heißt, über ein großes Areal verteilt.Blaues, kurzwelliges Licht wird dabei etwa viermal stärker alsrotes verteilt, sodass am Mittagshimmel der blaue Eindruckdominiert. Morgens und abends aber, wenn die Sonne tief steht,ist der Lichtweg durch die Atmosphäre relativ lang. Weil dannBlau "weggestreut" ist, sieht man in Richtung Sonne vermehrt dasam schwächsten gestreute Licht - Morgen- oder Abendrot.

Frage 4 von 8
Warum verbraucht eine Energiesparlampe oder eine Leuchtdiode weniger Strom als eine Glühbirne?

a) Wegen der Wärme, die eine Glühlampe erzeugt ✔️

b) Weil das Glas der Glühbirne Licht absorbiert ❌

c) Weil Sparlampen und LEDs länger haltbar sind ✔️

In einer Glühbirne wird das Licht durch Erhitzen einesGlühfadens erzeugt. Die elektrische Energie wird dabei nur zuetwa fünf Prozent in Licht umgewandelt, der Rest erhitzt dieGlühlampe. Leuchtstoffröhren und LEDs arbeiten nach anderenphysikalischen Prinzipien, die bei gleicher Energie mehr Lichtund weniger Wärme erzeugen. Die längere Lebensdauer spartebenfalls Energie – bei der Herstellung.

Frage 5 von 8
Welche Farbe ergibt sich beim Mischen von rotem und grünem Licht im Auge?

a) Türkis ❌

b) Blau ❌

c) Gelb ✔️

Das Auge hat für die Farbwahrnehmung drei verschiedeneRezeptoren auf der Netzhaut, sogenannte Zapfen. Sie reagierenauf Licht einer Wellenlänge unterschiedlich stark. Mit rotemLicht wird eine und mit grünem Licht eine zweite Zapfenart fastausschließlich gereizt. Die Mischung hingegen aktiviert beideZapfentypen, was als Gelb wahrgenommen wird.

Frage 6 von 8
Und warum sieht man dann einen braunen Farbton, wenn man Rot und Grün im Malkasten mischt?

a) Die Farben im Malkasten sind verschmutzt ❌

b) Durch das Übereinander der Malfarben entsteht eine additive Mischung ❌

c) Das Übereinander der Malfarben bildet eine subtraktive Mischung ✔️

Braun ist das Resultat einer "subtraktiven Mischung" imMalkasten, die einem sehr dunklen Gelb entspricht. "Subtraktiv"bedeutet, dass die Mischung verschiedene Spektren "verschluckt"(absorbiert). Werden alle Malfarben verwendet, bleibt also nurSchwarz (gar kein Licht) übrig. "Additiv" gemischte Scheinwerferfarben ergeben zusammen hingegen letztlich Weiß - so auch die additive Lichtmischung von Blau und dem aus Grün und Rot gebildeten Gelb. Im Malkasten ergeben Blau und Gelb Grün.

Frage 7 von 8
Welche Farbe ist beim Regenbogen die äußere?

a) Grün ❌

b) Rot ✔️

c) Violett ❌

Der Regenbogen entsteht, wenn Sonnenlicht in Tropfen einer"Regenwand" gebrochen und reflektiert wird. Da der Brechungswinkel von rotem Licht kleiner als bei allen anderen Farben ist, erreichen die roten Strahlen das Auge von der äußersten Stelle: Wir sehen daher den roten Streifen auf dem "Buckel" des Bogens.

Frage 8 von 8
Und noch eine spezielle Frage zum Schluss:Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum beträgtrund 300 000 km/s. Wie schnell bewegt sich einLichtblitz auf die Erde zu, der von einem mit100 000 km/s auf die Erde zurasenden Raumschiffin Flugrichtung ausgesendet wird?

a) Mit 300 000 km/s, denn die Lichtgeschwindigkeitist die höchste, die es gibt ✔️

b) Mit 400 000 km/s, da sich die Geschwindigkeitenaddieren ❌

c) Mit 350 000 km/s, wegen der von Einstein postuliertenKrümmung in Raum und Zeit ❌

Intuitiv sind es ja 400 000 km/s – die Summe der beidenGeschwindigkeiten. Tatsächlich aber sind es nur 300 000 km/s.Schneller geht es nicht: Die Lichtgeschwindigkeit ist eineKonstante. Ein Lichtstrahl aus einem sich rasch nähernden Objekterscheint dem Beobachter aber kurzwelliger ("blauer").

GEO Nr. 12/12 - Das neue Alter: Die geschenkten Jahre

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