"Farbe" unabhängig von Wellenlänge???

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Hashishin

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Hallo zusammen,

Haben heute im Physik-LK über die Brechung von ebenen Wellen gesprochen. Dort wurde gesagt:

"Das unveränderliche Kennzeichen einer Welle ist ihre Frequenz, während sich ihre Wellenlänge mit der Phasengeschwindigkeit ändert."

Bei der Brechung einer Welle an einem optisch dichteren Medium wird also die Phasengeschwindigkeit der Welle sowie deren Wellenlänge geringer. Dann müsste sich also auch die "Farbe" des Lichts ändern, doch unser Lehrer meinte irgendwie dass die Wellenlänge damit nichts zu tun hat!?

Das verstehe ich jetzt nicht, konnte man doch bisher immer einer "Farbe" eine bestimmt Wellenlänge zuordnen

"Beim Licht bestimmt die Frequenz beziehungsweise die Wellenlänge die Farbe des Lichtes" - so stehts bei Wikipedia

...

Ich glaube ich habe es jetzt verstanden
Die Wellenlängen im Elektromagnetischen Spektrum sind nur für Lichtgeschwindigkeit im Vakuum gültig!?
Im Wasser beispielsweise ist die Lichtgeschwindigkeit kleiner, also nimmt die Wellenlänge bei konstanter Frequenz ab. Diese neue Wellenlänge lässt sich aber nicht auf das Elektromagnetische Spektrum übertragen, da das Licht in unserem Fall keine Vakuumlichtgeschwindigkeit hat.

Wenn man nun die Geschwindigkeit des Lichtes in einem Medium nicht kennt, kann man dem sichtbaren Spektrum keine Wellenlängen zuordnen, sondern nur Frequenzen.

Ergo ist der Farbeindruck unabhängig von der Wellenlänge!!!

Die maßgebende Größe ist die Freuqenz, welche durch die Energie des Photons bestimmt wird

Stimmt das jetzt so??? Irgendwie bleibt mir die Natur des Lichts verschlossen. Das würde doch dann genau genommen bedeuten, dass z.B. die Rotverschiebung nicht die Wellenlänge des Lichts vergrößert, sondern die Frequenz verkleinert.

Ich lese gerade bei Wiki
"Die Energie E der einzelnen Quanten hängt von der Frequenz f des Lichtes ab" ( Welle-Teilchen-Dualismus )

Das wird ja immer verwirrender...wie entsteht jetzt eigentlich Licht...ist das nicht gerade andersrum als bei dem Zitat...ich versteh jetzt gar nicht mehr

<img src="/phpapps/ubbthreads/images/graemlins/crazy.gif" alt="" />

muss wieder in den unterricht, bin schon spät dran

Also wenn mir mal einer das ganze erklären könnte wäre ich echt dankbar

Mfg

Christoph
 
Hallo,

ich glaube, Du scheiterst einfach an einem Vorstellungsproblem.

Licht hat - behaupte ich mal - keine Farbe, sondern wir schreiben ihm eine Farbe zu!

Grundsätzlich gilt für die Wellenlänge das gesagte betreffend Lichtgeschwindigkeit im Vakuum und Phasengeschwindigkeit etc., das alles findest Du ja auch unter dem Optik-Portal von Wikipedia.

Letztlich bildet es aber auch keinen Widerspruch zu unserer Farbempfindung, die wir ja nur haben können, wenn wir uns in "Luft" befinden, es sei denn, Du könntest Dein Auge in z.B. Glas einbetten und dann noch was sehen!

Gleich durch welches Medium das Licht hindurchgetreten ist, es kommt aus dem Vakuum oder der Luft - durchschreitet ein oder mehrere Medien - tritt wieder aus und erreicht dann unser Auge. Damit hat es im Augenblick der Betrachtung wieder die Phasengeschwindigkeit wie am Anfang und damit auch die entsprechende Wellenlänge (zumindest im Groben).

Das was DU dann als Farbe erkennst ist nichts anderes als die Abbildung eines aus einem Wellenlängengemenge bestehenden Spektrums durch die Rezeptoren Deiner Augen auf die "geistige" Leinwand Deines Sehzentrums im Gehirn. Es ist übrigens wissenschaftlich verbürgt, daß es erhebliche Unterschiede in der Farbzuordnung unter uns Menschen gibt, von krankhaften Befunden hinsichtlich des Farbsehens mal ganz abgesehen.

Also zerbrech' Dir den Kopf nicht über einen scheinbaren Widerspruch, der letztlich keiner ist.

CS

J.
 
Hallo Christoph,

man sollte wohl besser die Frequenz statt der Wellenlänge nehmen, um eine "Farbe" zu beschreiben. Wenn das Licht durch verschiedene Medien hindurch geht ändert sich zwar die Wellenlänge, aber nicht die Frequenz. Auch wenn du z.B. unter Wasser bis werden sich die Farben (durch diesen Effekt(*)) nicht verändern, da sich ja die Brechzahl deines Auges nicht verändert.

Grüße UMa

(*) durch selektive Transmission aber schon, daher zum Test mit monochromatischen Licht probieren
 
Ja, über die Lichtgeschwindigkeit.

Und die wird geringer in einem Medium.

Gruss
Thorsten
 
Genau
da hatte ich auch meine probleme, aber wie wir letzte stunde gelernt haben gilt:

"Das unveränderliche Kennzeichen einer Welle ist ihre Frequenz, während sich ihre Wellenlänge mit der Phasengeschwindigkeit ändert."

aber eins verstehe ich immer noch nicht
bei Wiki steht geschrieben

"Die Energie E der einzelnen Quanten hängt von der Frequenz f des Lichtes ab"

Ich dachte dass wir gerade die Frequenz des Lichtes über die Energie der Quanten definieren

oder wie soll ich mir die Frequenz von Licht vorstellen?

 
Zuletzt von einem Moderator bearbeitet:
Hallo nochmal,

also - ein Versuch:

1.) Fakt ist, daß der Energie eines Lichtquants nach den Vorschriften der Quantentheorie IM Vakuum eine bestimmte Frequenz zuzuordnen ist, der wiederum nach der Wellentheorie unter der Prämisse, daß "c0" die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist, eine Wellenlänge zugeordnet werden kann.

Die Mathematik lehr uns, daß wir eine sinusförmige Welle

Lambda = c0 / f ->

Führt man mit "n" den Brechungsindex eines transparenten Mediums ein kann man schreiben:

c = c0 / n

d.h. je größer der Brechungsindex eines von einer Wellenfront durchschrittenen Mediums ist, um so mehr wird sie verlangsamt. Dieser Mechanismus bewirkt den Brechungseffekt des Lichts.

Damit wird klar, daß sich die Frequenz als die ursächliche Größe der Welle nicht ändern kann - und damit die innewohnende Energie nach der Quantentheorie - sondern nur der sekundäre Effekt "Wellenlänge" da sich nur die "Umweltbedingungen" der sich fortpflanzenden Welle geänder haben und die Welle darauf reagiert.

Sobald n = 1 und c = c0 wird die Welle wieder die ihr im Vakuum zuzuordnende Wellenlänge annehmen und damit ist alles wieder im Ausganzszustand.

Vorstellen kannst Du Dir die Frequenz des Lichts wie die der Radiowellen (= eines Schwingkreises) - letztlich als ordinäre Sinusschwindung.
Und da diese Schwingung als elektromagnetische Strahlung vorliegt, die sich in absolut nichts von jeder anderen elektromagnetischen Schwingung unterscheidet außer dem Umstand, daß unsere Augen passende Antennen dafür darstellen, (und das kannst Du dir im wörtlichen Sinne als extrem feines Antennen-Array vorstellen), hat sie auch keinerlei abweichende Eigenschaften.

Energie und Frequenz sind sich im übrigen äquivalent wie Welle und Teilchen, was die Frequenz der Welle ist ist die Energie des Teilchens, diese beiden Werte sind halt über die Quantentheorie miteinander verknüpft wie die beiden Seiten einer Münze.
Dabei "bestimmt" auch nicht die Vorderseite, was auf der Rückseite steht - es gehört einfach zusammen. Die beiden Eigenschaften sind dual zueinander (vereinfacht ausgedrückt).

CS

J.
 
Hallo

Ich denke ich habs jetzt einigermaßen verstanden.
Danke für die guten Erläuterungen

CS

Christoph
 
Hallo Rolf,

es gilt
c1=lambda1*f
c1 Lichtgeschwindigkeit im Medium
lambda1 Welenlänge im Medium
f Frequenz, Mediumunabhängig
und
c=n1*c1
c Lichtgeschwindigkeit im Vakuum
n1 Brechzahl des Mediums
Wenn sich die Brechzahl und damit c1 ändert, ändert sich lambda, aber nicht f.

Grüße UMa
 
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