Warum ändert Licht beim Übergang in ein anderes Medium nicht seine Farbe?
Nach der Formel lamda= c/n lamda:Wellenlänge im Medium, c: Lichtgeschwindigkeit im Vakuum, n: Brechungsindex
Demnach hat ein Laser, der (im Vakkum) eine Wellenlänge von 750 nm hat, im Wasser(n=1.33) 526 nm und in Glas 450 nm. Er ändert also theoretisch seine Farbe von rot über Grün zu Blau?
Im menschlichen Auge ist kein Vakuum, heißt das, dass wir Falschfarben sehen?
MfG bluff
5 Antworten
Er ändert also theoretisch seine Farbe von rot über Grün zu Blau?
Nein.
Die charakteristische Eigenschaft einer Welle ist ihre Frequenz, nicht ihre Wellenlänge.
Auch wenn Spektren meist mit Wellenlängen beschriftet sind und man sich so schön daran gewöhnt hat, Farben über die Wellenlänge zu kennzeichnen - das ist eine unsaubere Bezeichnung.
Stattdessen Frequenzen anzugeben wäre korrekt, aber für die meisten Menschen sind Nanometer deutlich anschaulicher als Terahertz.
Korrekterweise müsste die Achse nicht mit Wellenlänge beschriftet sein, sondern mit "Frequenz, die im Vakuum der angegebenen Wellenlänge entspricht". Wellenlänge ist einfacher, und dass damit immer die Wellenlänge im Vakuum gemeint ist, denkt man sich dazu.
Chemische Reaktionen - dazu zählt auch das Farbsehen - hängen von der Energie eines Lichtquants ab, diese hängt von der Frequenz des Lichts ab. Und nicht von der Wellenlänge, die im umgebenden Medium dazu passt.
Daher. Blau ist Licht mit 750 THz. Oder Blau ist Licht mit "einer Frequenz, die im Vakuum der Wellenlänge 400 nm entspricht". Aber nicht (jedenfalls dann nicht, wenn wir in anderen Medien als Luft oder Vakuum arbeiten) "Blau ist Licht mit einer Wellenlänge von 400 nm".
Ich, ebenso nicht. Zwischen der Frequenz und der Wellenlänge einer Schwingung besteht ein direkter physikalischer Zusammenhang. Punkt.
Daher ist diese Antwort unrichtig.
TomRichter gibt an sich immer sehr gute Antworten, es mag sein, dass er hier auf etwas bestimmtes hinaus wollte ...
Vielleicht stehe ich da auf der Leitung ... :-)
Ja, du stehst auf der Leitung.
Der direkte Zusammenhang ist die Lichtgeschwindigkeit.
Und wie man damit meist die Vakuum-Lichtgeschwindigkeit meint, meint man mit Wellenlänge die Vakuum-Wellenlänge.
Toms Antwort ist in jeder Hinsicht korrekt und auch ausführllich.
frequenz und wellenlänge sind äquivalent
Weil ja die Gleichung f = c / lambda
gilt (die zweifle ich auch gar nicht an), und weil bekanntlich c, in diesem Fall die Lichtgeschwindigkeit konstant ist?
Falsch - die Lichtgeschwindigkeit ist nicht konstant, sondern vom Medium abhängig. Nur die **Vakuum*lichtgeschindigkeit ist konstant.
Wenn das Licht in ein Medium mit geringerer Lichtgeschwindigkeit übergeht, ändert sich in Einklang mit obiger Gleichung die Wellenlänge. Ausführliche Gleichungen hat Hantel in seiner/ihrer Antwort geschrieben.
Was wäre denn Deine Erklärung für den in der Frage angesprochenen Vorgang gewesen? Dass das Licht beim Übergang in ein Medium mit anderer optischer Dichte (aka Lichtgeschwindigkeit) nicht nur die Wellenlänge, sondern auch die Frequenz ändert? Tut es nicht...
TomRichter gibt an sich immer sehr gute Antworten
Ich hoffe, Zoelomats Kommentar auf Deinen, mein Kommentar auf mareckishet8 sowie Hantels Antwort samt Quellenangabe können Dich davon überzeugen, dass dies auch in diesm Fall zutrifft.
Hi Tom,
wenn's einen Daumen-Runter gäbe für die Darstellung komplexer Sozialbeziehungen, die kein sozial inkontinenter Mensch versteht, dann hättst du ihn verdient.
Da es ihn aber nicht gibt, bleibt nur ein Daumen--Hoch für die Beharrlichkeit. Es gibt immer einige, die (überwiegend) ohne böse Absicht ohne den nötigen Sachverstand antworten. Wenn sie nicht (mehr) in der Minderheit sind, ist die Website (ein Thema nach dem anderen) gestorben.
Nötig hast DU diese Bestärkung sicher nicht, aber für jedes Forum gilt sie alte Regel: Stillstand ist Rückschritt.
Gruß, Zoelomat
Wer definiert, wie eine Lichtfarbe richtig auszusehen hat?
Das Licht, das eine Person (Wer auch immer sieht) wird von den Nervenzellen dieserr Person im Auge wahrgenommen. Da das Material dieser Nervenzellen sich nicht ändert, hat das Licht, das wir mit rot bezeichnen in diesen Zellen immer die gleiche Wellenlänge wie "rotes" Licht und die Wellenlänge von blauem Licht ist "blau".
Hinzu kommt, dass die Nervenzellen eigentlich Photonen-Detektroren sind, also im Sinne der Quantenmechanik keine Wellenlängen, sonddern Quanten (Lichtpakete nmit bestimmter gestufter Energiemenge) detektieren. Und diese Energiemenge eines Photons bleibt immer gleich (Ausnahme: Beschleunigung durch große Sonnen und oder Abbremsung dürch den Urknall) und deshalb kommt ebern beim Auge ein Lichtquant bestimmter Energie = bestimmter Farbe an.
Die primäre Größe des Lichts ist die Frequenz und diese bestimmt die Energie der Photonen. Die Empfänger sehen selektiv die Energie. Die Wellenlänge ist dann von der Umgebung, also vom Brechungsindex abhängig. Interferometer z.B. zeigen die Wellenlängenabhängigkeiten, dort spielt die Energie nicht die entscheidende Rolle. Die Farbe des Lichts wird im Auge mit energieselektiven Farbstoffen bewertet. Somit sehen wir immer die Frequenz des Lichts, nicht dessen Wellenlänge.
Formel für die Brechzahl n:
n = c_o/c_n = lamda_o/lamda_n
c_o = Lichtgeschwindigkeit im Vakuum; lamda im Vakuum
c_n = Lichtgeschwindigkeit im Medium, lambda im Medium
Die Farbigkeit des Lichtes hängt nicht von der Wellenlänge ab, sondern von der Frequenz..
Mit lamda = c_n/f = c_o/nf wird lamda_n = lamda_o/n
Aus:
Eugene Hecht, Optik, 5. Auflage, Oldenbourg
eins der besten Optikbücher für Physik (Schüler und Studenten)
Das Farbensehen mit den Augen ist ein individueller Vorgang in Abhängigkeit von der Umwandlung des Lichtes in den Zapfen für Rot, Grün und Blau, dazu kommt noch die Zapfenverteilung und Anzahl in der Netzhaut, sowie die Übertragungsfunktion zum visuellen Cortex.
Nein, aber das menschliche Auge ist ja etwas anders aufgebaut. Selbst wenn wir Wasser als Füllflüssigkeit unterstellen würden, müsste wir außerhalb des Auges Luft annehmen. Die Frage ist ja, wie groß der Unterschied zwischen den jeweiligen Brechungsindizes ist....
War mal ne Frage in meiner Optik-Klausur...
Vg, dongodongo.
frequenz und wellenlänge sind äquivalent, dementsprechend kann jede in hz angegebene größe auch als wellenlänge angegeben werden.
ich schließe mich dir nicht an :)
gruß