11 Optik
Aus physikalischer Sicht ist das, was wir im Alltag als „Licht“ bezeichnen, nur ein extrem winziger Teil des elektromagnetischen Spektrums. Trotzdem haben diese elektromagnetischen Wellen im Wellenlängenbereich von \(500\;\mathrm{nm}\) eine enorme Bedeutung für uns Menschen – im Gegensatz zu allen anderen elektromagnetischen Wellen können wir sie nämlich mit unseren Augen wahrnehmen. Deshalb widmen wir dem sichtbaren Licht einen eigenen Buchteil.
Das Teilgebiet der Physik, das sich mit der Ausbreitung und den Eigenschaften des Lichts beschäftigt, wird Optik genannt. Das Wort leitet sich vom altgriechischen Adjektiv optikos ab, was so viel wie „zum Sehen gehörend“ bedeutet. In diesem Teil wirst du unter anderem erfahren, wie ein Fernglas funktioniert, dass deine Augen die Welt verkehrt sehen, wie ein Bildschirm deinem Auge Farben vorgaukeln kann, dass ein Spiegel nicht links und rechts vertauscht, warum du mit einem Lichtmikroskop keine Atome beobachten kannst und wann es bei Fotos zu Unschärfe kommt (Bild 11.1).
Bei großen Hindernissen lässt sich die Ausbreitung von Licht durch das Modell von geradlinig ausbreitenden „Lichtstrahlen“ ausreichend genau beschreiben. Dieser Teil der Optik heißt geometrische Optik und damit werden wir uns in den ersten Kapiteln beschäftigen.
Bei kleinen Hindernissen aber macht sich immer stärker die Wellennatur des Lichts bemerkbar. Im Abschnitt Beugung konnten wir sehen, dass Beugungserscheinungen umso deutlicher auftreten, wenn die Größenordnung der Hindernisse im Bereich der Wellenlänge liegt. In den letzten Kapiteln dieses Teils werden wir uns mit optischen Phänomenen beschäftigen, die sich nur mithilfe der Wellenoptik erklären lassen.
