11 Optik
In diesem Buchteil werden wir uns mit einem alltäglichen Phänomen beschäftigen: Licht. Das Teilgebiet der Physik, das sich mit der Ausbreitung und den Eigenschaften des Lichts beschäftigt, ist die Optik. Das Wort Optik 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 wieso es bei einigen Fotos zu Unschärfe kommt (Bild 11.1).
Bei großen Hindernissen lässt sich die Ausbreitung von Licht durch das Modell von geradlinig ausbreitenden „Lichtstrahlen“ beschreiben. Dieser Teil der Optik heißt geometrische Optik.
Bei kleinen Hindernissen aber macht sich immer stärker die Wellennatur des Lichts bemerkbar. Im Abschnitt Beugung haben wir gesehen, dass Beugungserscheinungen umso deutlicher auftreten, wenn die Größenordnung der Hindernisse der Wellenlänge entspricht. Die Lichtwellenlänge liegt im Nanometer-Bereich. In dieser Größenordnung muss die Wellenoptik für die Erklärung von optischen Phänomenen angewendet werden.
Licht ist keine mechanische Welle, sondern eine elektromagnetische Welle. Dabei handelt es sich um veränderliche elektrische und magnetische Felder, die sich im Raum ausbreiten. Du wirst einige Gemeinsamkeiten zwischen mechanischen Wellen und Licht finden. In einigen Eigenschaften sind sie jedoch sehr verschieden. Im Gegensatz zu einer mechanischen Welle benötigt Licht kein Ausbreitungsmedium, um nur einen wesentlichen Unterschied zu nennen.
