alpha Lernen - Physik

Reflexion und Brechung Übungen: Die diffuse Reflexion

Von: Christian Döllinger

Stand: 25.08.2017

Symbol | Bild: Angela Smets/BR

Beschaffenheit von Kinoleinwänden

Kinoleinwände weisen eine helle, rauhe Oberfläche auf. Warum?

Lösung

Damit die Zuschauer von allen Plätzen, also auch schräg zur Leinwand die Bilder sehen können, muss die Leinwand das vom Projektor ausgehende Licht streuen, was bei einer glatten Oberfläche nicht in dem gewünschten Maß möglich wäre. Außerdem muss die Lichtstärke angesichts des großen Zuschauerraumes hoch sein, die Leinwand muss daher über ein großes Rückstrahlungsvermögen, also eine hohe Albedo verfügen. Zudem müssen die Bilder farbecht sein, d. h. die einzelnen Farben im Projektionslicht müssen gleich stark reflektiert werden.

Diese Bedingungen können aber nur von Leinwänden mit rauer Oberfläche erfüllt werden, die uns weiß erscheinen.

Schwarzer Himmel - blauer Himmel?

Aufnahmen, die Astronauten während ihres Fluges vom Himmel machen, zeigen auch tagsüber ein tief schwarzes Himmelsgewölbe (bis auf die gleißend weiße Sonnenscheibe), während der Himmel von der Erde aus gesehen an einem klaren Tag blau erscheint. Wie lässt sich dieser Unterschied erklären?

Lösung

Licht an sich ist unsichtbar (außer man blickt direkt in den Strahlenkegel, der von der Lichtquelle, z. B. einem Stern, ausgeht) und kann einen Raum – ohne auf Materie zu treffen – nicht erhellen. Erst wenn Licht auf Materie trifft, wird das Licht reflektiert bzw. gestreut, wodurch es ins Auge des Beobachters gelangen kann. Dieser kann dann den Körper, an dem das Licht gestreut wurde, wahrnehmen. Fällt ein Lichtbündel durch ein Fenster in einen Raum mit sehr reiner Luft, so bleibt das Lichtbündel unsichtbar. Enthält die Luft dagegen viele Staubteilchen, so wird das Licht an ihnen gestreut, die Staubteilchen werden sichtbar und markieren dadurch den Verlauf des Lichtbündels im Zimmer.

Der Mond besitzt keine Atmosphäre, da seine Masse und damit verbunden seine Gravitationskraft zu klein ist, um Gase an sich binden zu können. Daher gibt es um den Mond herum keine Materie, an der das Sonnenlicht gestreut werden könnte. Die Astronauten auf dem Mond erreicht daher außer dem schwachen Licht der Sterne kein Licht aus Regionen, die abseits der Sonne liegen, d. h. der Himmel erscheint schwarz.

Bei der Erde muss das Sonnenlicht die Atmosphäre durchqueren und trifft dabei auf eine Vielzahl von Molekülen der Atmosphärengase und auf Schwebeteilchen (Aerosole wie Pollen, Salzkristalle aus der Gischt an den Küsten und andere in der Luft schwebende kleine Teilchen). Das Sonnenlicht wird an diesen Objekten gestreut und gelangt so auch aus Regionen zu uns, die weit ab von der Sonne liegen. Dass uns der unbewölkte Himmel blau erscheint, liegt daran, dass der im Sonnenlicht enthaltene blaue Lichtanteil weitaus stärker gestreut wird als z. B. der rote Lichtanteil. Daher trifft aus Regionen abseits der Sonne hauptsächlich blaues Streulicht in unser Auge.

Sichtweite bei Nebel

Warum ist die Sichtweite bei Nebel stark eingeschränkt?

Lösung

Dass die Sichtweite im Nebel stark reduziert ist, liegt an den unzählig vielen winzigen Wassertröpfchen, die den Nebel bilden. An ihnen wird das Licht nach allen Seiten gestreut, trifft auf weitere Wassertröpfchen, wird ein weiteres Mal gestreut usw. Daher kann das Scheinwerferlicht nur eine kleine Strecke im Nebel ausleuchten, man sieht gewissermaßen nur eine weiße Wand (weiß deshalb, weil alle im weißen Licht enthaltenen Farben an den Wassertröpfchen gleich stark gestreut werden – im Gegensatz zu den viel kleineren Luftmolekülen, die das blaue Licht stärker streuen als andersfarbiges, insbesondere rotes Licht).