Was ist Licht?

Licht bezieht sich auf ein kleines Frequenzband, das für das menschliche Auge sichtbar ist, innerhalb der größeren elektromagnetischen (EM) Strahlungsskala. Die meisten EM-Wellen schwingen mit einer Geschwindigkeit, die Menschen visuell nicht erkennen können. Vergleichbar ist dies mit einer Hundepfeife mit einer Tonhöhe, die das menschliche Ohr nicht hören kann. Auf die gleiche Weise können einige Tiere EM-Frequenzen sehen, die Menschen nicht sehen können. Bienen zum Beispiel sehen im ultravioletten (UV) Bereich, um Muster in Blumen zu erkennen, die nur mit einem UV-ausgerüsteten Sehvermögen sichtbar sind.

EM-Strahlung ist ein elektrisches Feld mit magnetischen Eigenschaften, das sich von einem Punkt zum anderen ausbreitet oder nach außen abstrahlt. EM-Strahlung ist eine Welle mit Frequenz und Amplitude. Die Frequenz bezieht sich darauf, wie viele Wellen pro Sekunde einen stationären Punkt passieren, während die Amplitude die Höhe einer Welle misst. Sichtbares Licht hat eine Wellenlänge von 400 bis 700 Nanometern. Um dies ins rechte Licht zu rücken, ist ein Nanometer ein Milliardstel Meter (ein Milliardstel 3.281 Fuß).

Licht hat je nach Amplitude und Wellenlänge unterschiedliche Eigenschaften. Längere Wellen oder niedrigere Frequenzen führen zu rotem Licht, während kürzere Wellen oder höhere Frequenzen zu blauem Licht führen. Rot befindet sich an einem äußersten Ende des sichtbaren Spektrums, während blaues oder violettes Licht am anderen Ende steht. Direkt hinter dem blau-violetten Spektrum liegen ultrakurze Wellen, die als Ultraviolett bezeichnet werden. Dieses gerade sichtbare und fast sichtbare Licht wird auch als High Energy Ultra Violet (HEV)-Licht bezeichnet.

Am äußersten Ende des blauen Spektrums wird der größte Teil der Strahlung unsichtbar, was zu schwach violettem Licht, auch Schwarzlicht genannt, führt. Diese Wellenlänge hat interessante Eigenschaften, da bestimmte Pigmente die zusätzliche Strahlung absorbieren, die nicht sichtbar ist, wodurch diese Pigmente die Energie wieder abstrahlen und leuchten. Ein Beispiel ist ein Schwarzlicht-Poster. Etwas kürzere Wellenlängen erzeugen Schwarzlicht, das in der kriminellen Forensik verwendet wird, um Körperflüssigkeiten wie Urin und Blut zu fluoreszieren. Jenseits der UV-Strahlung auf der EM-Skala sind Röntgen- und Gammastrahlen. Kosmische Strahlung, wenn sie eingeschlossen ist, fällt hierher; obwohl viele Wissenschaftler glauben, dass kosmische Strahlung technisch gesehen nicht in das EM-Spektrum gehört.

Das entgegengesetzte Ende des sichtbaren Spektrums geht über Rot hinaus ins Infrarot. Infra ist lateinisch für „unten“, also bedeutet Infrarot wörtlich „unterhalb von Rot“. Infrarotlicht wird für Nachtsichtkameras und Wärmebildkameras verwendet. In dieser Wellenlänge erscheinen warme Objekte heller als kalte Objekte. Infrarot wird auch für die Nahbereichsvernetzung von Computerperipheriegeräten mit der Infrared Data Association (IrDA)-Spezifikation verwendet. Da die Wellenlängen immer länger werden, erreichen wir Mikrowellen, gefolgt von Radiowellen und schließlich das Rundfunkspektrum.

Obwohl Licht oft als Welle beschrieben wird, hat es gemäß der Quantenphysik eine duale Natur. Die Physik beschreibt Licht als Photonen oder masselose Energieteilchen, die sich manchmal wie eine Welle verhalten können. Ob Welle, Teilchen oder schwingende „Schnur“, wie die Superstring-Theorie nahelegt, in einem Vakuum bewegt sich alle EM-Strahlung mit einer konstanten Geschwindigkeit von 186,282 Meilen pro Sekunde oder 299,792,458 Metern pro Sekunde. Ein Lichtjahr ist also die Strecke, die Licht in einem Jahr zurücklegen kann. Der nächste Stern, Alpha Centauri, ist vier Lichtjahre entfernt.