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# Überblick über die Entwicklung der Vorstellungen vom Licht

Die Vorstellung über die Natur des Lichts wandelte sich im Laufe der Zeit erheblich. Mit dem Fortschritt der Forschungsmethoden wurden immer neue Phänomene entdeckt, die eine Revision des jeweils "gültigen" Lichtmodells erzwangen. Vor dem Beginn der wissenschaftlichen Behandlung der Frage nach der "Natur des Lichts" im griechischen Altertum stellte man sich Licht als göttlichen Ursprungs vor. Doch etwa ab dem 6. Jahrhundert v. Chr. begann man, nach den physikalischen Vorgängen zwischen gesehenem Gegenstand und Auge zu fragen. Zunächst sprach man von Licht nur im Sinne von "Helligkeit". Die am weitesten verbreitete Auffassung war die, daß der Eindruck vom Gegenstand durch sogenannte "Sehstrahlen" vermittelt werde. Das eigentliche, von Lichtquellen ausgesandte Licht, sei nur dazu notwendig, damit die Sehstrahlen am Gegenstand einen Widerstand finden oder die Strahlen sich zu einem "Lichtkörper" verbinden. Etwa ab dem Mittelalter wurde diese Theorie angezweifelt. Das Sehstrahlen-Modell rückte gegenüber einer Vorstellung von "Lichtstrahlen" in den Hintergrund, die von einem leuchtenden oder beleuchteten Gegenstand nach allen Seiten ausgesandt werden. Optische Phänomene wurden vorwiegend mit dem mechanischen Modell von "Kugeln" erklärt, die zum Beispiel auf eine Wand prallen und von ihr reflektiert werden. Der Beginn der modernen Optik wird mit den Untersuchungen von Johannes Kepler (1571-1630) gleichgesetzt. Die Lichtstrahlen verloren ihr materielles Dasein. Sie wurden nun als rein geometrische Gebilde für die Richtung einer Bewegung, die Licht darstellt, angesehen. Indem Kepler vom Licht einen Transport von Materie bedeute. Seinen Veröffentlichungen kann man entnehmen, daß er schon die Vorstellung von einer Art "Wellenfront" hatte. Da Licht wenig greifbar war und ist, versuchten die Wissenschaftler immer wieder, mechanische Modelle zu finden. Ein Beispiel dafür sind die Modelle von Rene Descartes (1596-1650):
        1. Taststock-Modell (vgl. Sehstrahltheorie),
        2. Faß-Analogie,
        3. Ball-Modell.
Der wohl größte Streit um die Frage nach der "Natur des Lichts" entbrannte im 17. Jahrhundert zwischen den Anhängern der Wellen- und der Teilchentheorie. Als Begründer der Wellentheorie gilt Christian Huygens (1629-1695). Er sprach vom Licht als einer Bewegung in Materie (vgl. Kepler), was aber nicht mit dem Transport von Materie gleichzusetzen sei. Diese Bewegung pflanze sich in alle Richtungen mit endlicher Geschwindigkeit fort. Er verglich diese Auabreitung mit der von Wasserwellen und von Schall. Nach dieser Theorie sendet demnach eine Lichtquelle Licht in Form von kugelförmigen Wellenfronten aus (siehe in <2>). Licht war seiner Meinung nach eine (nicht notwendigerweise periodische) Longitudinalwelle. Als Vertreter der Teilchenvorstellung wird in der Regel Sir Isaac Newton (1643-1727) genannt, obwohl er nie öffentlich für diese Vorstellung eintrat. Licht besteht gemäß Newton aus winzigen Lichtteilchen, d.h. den kleinsten Teilchen, in die sich ein Lichtstrahl zerlegen läßt (Definition 1 in <3>). Um die vielfältigen Phänomene im Zusammenhang mit Licht erklären zu können, sprach Newton den Lichtteilchen, aber auch Gegenständen verschiedene Eigenschaften zu. Dazu gehören: eine unterschiedliche Größe der Lichtteilchen, um die verschiedenen Farben zu erklären, daß Körper auf die Lichtteilchen mit einer Kraft senkrecht zu ihrer Oberfläche wirken, um zum Beispiel Reflexion (abstoßend) und Brechung (anziehend) zu erklären, und auch eine periodisch wiederkehrende Disposition der Lichtteilchen, von einem durchsichtigen Medium reflektiert oder durchgelassen zu werden, z.B. zur Erklärung der "Newton'schen Ringe". Später wurde den Lichtteilchen sogar eine "Seitlichkeit" zugewiesen, um die Polarisation zu erklären (vgl. <1>, S. 118). Viele Physiker versuchten, Argumente für die eine und gegen die andere Vorstellung vom Licht zu finden. Erst Thomas Young (1773-1829) gelang mit seinem "Interferenzprinzip" das entscheidende Argument für die Wellentheorie. Als kurze Zeit später, mit der Messung der Lichtgeschwindigkeit in einem dichten Medium, Newton's Herleitung des Brechungsgesetzes widerlegt wurde, wurde die Teilchenvorstellung endgültig verworfen. Die Wellentheorie wurde von Fresnel (1788-1827) noch korrigiert, indem er die Hypothese von Transversalwellen aufstellte und damit die Erklärung der Polarisationserscheinungen möglich machte. In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts wurde entdeckt, daß Licht mit der Elektrizität in Zusammenhang steht. Licht war nun nur noch ein kleiner Ausschnitt aus dem Spektrum der "elektromagnetischen Wellen" (sichtbares Spektrum: 4*1014 Hz bis 8,2*1014 Hz bzw. 780 nm bis 360 nm). Damit bedeutete es einen Transport von elektrischer und magnetischer Feldenergie. Seit 1887 ist die Wellenvorstellung des Lichts wieder ins Wanken geraten. Der damals von Heinrich Hertz entdeckte "Photoeffekt" zeigt, daß die Energie des Lichts nicht kontinuierlich über den durchstrahlten Raum verteilt ist. Heute wird die Erscheinung durch die sogenannten "Lichtquanten" (auch "Photonen") erklärt. Diese besitzen die Energie E=h*v (h: Planck'sches Wirkungsquantum, v: Frequenz) und den Impuls I=(h*v):c (c: Lichtgeschwindigkeit). Licht weist somit nach heutiger Vorstellung sowohl die Eigenschaften einer Welle als auch die eines Teilchens auf. Man spricht vom "Welle - Teilchen - Dualismus".

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