Übersicht zum Licht

Licht

Als „Licht“ wird im Allgemeinen die sichtbare elektromagnetische Strahlung in jenem Bereich zwischen 400 nm und 700 nm bezeichnet, die das menschliche Auge ohne Hilfsmittel sehen kann – also den Regenbogen von Violett bis Rot.

Licht breitet sich mit einer Geschwindigkeit von 299.792,458 km/s aus. Damit braucht es vom Mond bis zur Erde gerade einmal 1,3 Sekunden und von der Sonne aus erreicht es uns nach 8,3 Minuten. Je höher dabei die Frequenz eines Lichtteilchens ist, desto höher ist sein Energiegehalt. Kurzwelliges Licht, wie UV oder Blau ist somit energiereicher als jenes größerer Wellenlängen (nm), wie etwa Infrarot.

Nachfolgende Grafik zeigt beispielhaft den spektralen Farbverlauf des Sonnenlichts. Die gemessene Farbtemperatur beträgt 5.838 K und die Beleuchtungsstärke liegt bei 26.100 lx. Als dominante Wellenlänge wurden 500 nm ermittelt. Die Höchstleistung des Sonnenlichts (Peak) wird hingegen bei 470 nm erreicht.

In der zweiten Grafik ist die Qualität der Farbwiedergabe ablesbar, die unsere Lichtquelle ermöglicht.
Zuoberst findet sich der Farbwiedergabe-Index (Ra) mit einem Wert von 99,2 %. Darunter sind die einzelnen Testfarben R1 bis R15 mit ihren Prozentwerten aufgeführt, die uns jeweils eine optimal naturgetreue Farberkennung zusichern.

Licht in der Natur

Das Licht der Sonne erreicht die Erdoberfläche im Wellenlängenbereich zwischen 290 nm und 3000 nm. An Sommertagen kann dabei eine Beleuchtungsstärke von bis zu 128.000 lx gemessen werden.

Nach Regenschauern sind bei günstigen Bedingungen, durch Spiegelung, Reflexion und Brechung des Sonnenlichts, Regenbögen am Himmel auszumachen.

Bei Unwetter wiederum, durchzucken elektrische Entladungen den Himmel in Form greller Blitze.

Des Nachts sehen wir das Sonnenlicht indirekt als Reflexion auf der Mondoberfläche. In Vollmondnächten kann diese den Erdboden mit einer Beleuchtungsstärke von bis zu 0,3 lx erreichen.

Zudem durchzieht das ferne Licht weiterer Sonnen unseren Sternenhimmel.

Auch vorbeifliegende Himmelskörper, die wir als Sternschnuppen bezeichnen, können wir als Lichterscheinungen erkennen.

Durch anhaltende Trockenheit oder Blitzeinschläge können auf natürliche Weise Brände entstehen, die ebenfalls Licht emittieren.

Auch die bei Vulkanausbrüchen austretende Lava erhellt durch ihr Glühen die Umgebung.

Im Tier-, Pilz- und Pflanzenreich machen sich zahlreiche Vertreter das Prinzip der Biolumineszenz zu Nutze, um bspw. Beute anzulocken, sich zu tarnen, Fressfeinde abzuschrecken oder Fortpflanzungspartner auf sich aufmerksam zu machen.

Von der Kunst des Lichtmachens

An das natürliche Tageslicht der Sonne sowie den tageszeitlichen Rhythmus von Hell- und Dunkel sind Tiere und Pflanzen bestens angepasst. Alle Körperfunktionen sind hierauf eingestimmt.
Über lange Zeit prägte der Lauf der Sonne entscheidend auch das Leben des Menschen. Solange, bis der Mensch seine Furcht vor dem Feuer überwand und mit dessen Hilfe die Finsternis vertrieb.

Vom Mensch erzeugtes Licht begann fortan allmählich verschiedenste Lebensbereiche zu erhellen, bis künstlich erzeugtes Licht in unserer heutigen Zeit schlussendlich gar nicht mehr wegzudenken ist. Die Kunst des Lichtmachens reicht seither vom Lagerfeuer über Wandfackeln, Tierfettschalen, Öllampen, Wachskerzen bis hin zur Gaslampe, der Lichtbogenlampe und der Glühlampe, gefolgt von der Leuchtstofflampe und schließlich der LED- sowie OLED-Lampe. – Und für die nahe Zukunft sind weitere Lichttechnologien zu erwarten. Die aktuelle Forschung betrachtet bspw. interessiert die Funktionsweise der Biolumineszenz, die sich zahlreiche Tiere, Pilze und Pflanzen zu Nutze machen.

Elektrizität & künstliches Licht

Wie die Geschichte des Walfangs zum Zwecke der Lichterzeugung aufzeigt, war künstliches Licht einstmals ein seltenes und folglich teures Gut. Glücklicherweise verhinderte die Entdeckung großer Gasvorkommen die Ausrottung der Wale.

Auch die Gasbeleuchtung wurde sehr sparsam eingesetzt. Erst mit der Entdeckung des Gleichstroms wurden ab Mitte des 19. Jahrhunderts in Großstädten elektrische Kohlebogenlampen zur nächtlichen Inszenierung von Theatern, Opernhäusern oder Regierungsgebäuden genutzt. Wegen ihrer großen Helligkeit mussten die Bogenlampen damals allerdings auf „Lichttürmen“ montiert werden. Bei der Kohlebogenlampe werden zwei – mit einer elektrischen Spannung aufgeladene – Elektroden aus Graphit zusammengeführt und nach kurzer Zeit wieder getrennt. Hierbei entsteht ein Lichtbogen zwischen den beiden Elektroden.
Eine technologische Weiterentwicklung ermöglichte gegen Ende des 19. Jahrhunderts das gleichmäßige Abbrennen der Elektroden und ein konstantes Licht, womit mancherorts die auf Gaslampen basierende Straßenbeleuchtung auf Plätzen und an Bahnhöfen durch Kohlebogenlampen ersetzt wurde. In Leipzig bspw. entwickelte und produzierte die Firma Körting & Mathiesen ab 1889 Bogenlampen für die Straßen- ebenso wie für die Saalbeleuchtung, und baute ab 1897 auf dem Prinzip der Bogenlampe basierende Scheinwerfer. https://www.kandemlampen.de/index.php?seite=geschichte
Mit dem Aufkommen der kostengünstigen, ungefährlichen und leicht zu handhabenden Glühlampe wurde die Kohlebogenlampe indes zusehends unattraktiver. Doch Die Geschichte der elektrischen Lichterzeugung blieb ebensowenig bei der Glühlampe stehen.

Glühlampen werden zum Leuchten gebracht, indem ein Glühfaden von elektrischem Strom durchflossen und so bis zum Glühen erhitzt wird. Heutzutage wird hierfür ein Metalldraht aus Wolfram verwendet, das Edison-Patent von 1879 basierte hingegen auf einem Bambus-Kohlefaden.

Bei Halogenglühlampen ist der Glaskolben mit Halogengas gefüllt, um ein Verschleißen des Glühfadens zu verlangsamen und zugleich eine höhere Lichtausbeute zu ermöglichen.

In Leuchtstofflampen fließt ein elektrischer Strom durch eine quecksilberhaltige Gasmischung. Stoßen freie Elektronen mit Quecksilberatomen zusammen, wird dabei UV-Licht ausgesendet. Die fluoreszierende Mineralsalzbeschichtung auf der Innenseite des Glaskolbens wandelt dieses UV-Licht in für uns sichtbares Licht um.

Bei Kompaktleuchtstofflampen ist die Glasröhre gebogen oder auch gewunden. Dank ihrer geringeren Abmessungen passen Sie damit in handelsübliche Leuchten.

LED-Lampen setzen sich aus mehreren Halbleiterkristallen zusammen, die Licht abgeben, sobald sie von Strom durchflossen werden. Die Lichtfarbe eines Halbleiterkristalls wird dabei von dessen elektrischen Eigenschaften bestimmt. Um beliebige Farben – bspw. für die Bildschirmwiedergabe – zu erzeugen, bedarf es weißen Lichtes. Jedoch konnten Halbleiterkristalle, die weißes Licht emittieren bislang noch nicht entwickelt werden. Abhilfe schafft hier die additive Farbmischung durch Kombination eines roten Halbleiterkristalls mit einem Grünen und einem Blauen (RGB). Eine weitere Möglichkeit besteht im Auftragen einer Flourophorschicht über einem blauen Halbleiterkristall. Diese Schicht bewirkt, dass das blaue Licht in gelbes umgewandelt wird. Die Kombination aus blau und gelb vermittelt dann den optischen Eindruck von weiß.