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Textaufgaben: Weißes Licht und Spektralzerlegung

Zwei Aufgaben zu Farben: das Prisma zerlegt weißes Licht, und in der Dunkelkammer zeigt sich, warum Gegenstände farbig aussehen.

1

Das Band der Farben

AFB II

Herr Wolf lässt ein schmales Bündel weißen Lichts durch ein Glasprisma fallen. Auf dem Schirm dahinter erscheint ein farbiges Band (Material M1).

Emil staunt: „Cooles Glas — das färbt das Licht ein!"

M1Zerlegung von weißem Licht am Prisma
Spalt weißes Licht Prisma rot violett

Rotes Licht wird am wenigsten, violettes am stärksten abgelenkt.

  1. Nenne die Farben des Bandes in der Reihenfolge, in der sie auf dem Schirm erscheinen.
  2. Widerlege Emils Aussage.
  3. Erkläre mithilfe von M1, warum die Farben überhaupt auseinanderlaufen.
Tipp zu Aufgabe a)
Lies in M1 von oben nach unten ab — es ist dieselbe Reihenfolge wie im Regenbogen.
Tipp zu Aufgabe b)
Denke daran, was passiert, wenn man alle Farben mit einer Sammellinse wieder zusammenführt.
Tipp zu Aufgabe c)
Alle Farben treffen dieselbe Glasfläche, werden aber unterschiedlich stark gebrochen.
Lösung zu Aufgabe a)

Rot – Orange – Gelb – Grün – Blau – Violett.

Die Übergänge sind fließend; man nennt das Farbband das Spektrum des weißen Lichts.

Lösung zu Aufgabe b)

Emil irrt sich. Die Farben stecken bereits im weißen Licht — das Prisma fügt nichts hinzu, es sortiert nur.

Beweise dafür:
• Fängt man das Farbband mit einer Sammellinse wieder ein, entsteht daraus erneut weißes Licht.
• Lässt man nur eine einzige Farbe, z. B. Grün, durch ein zweites Prisma laufen, wird sie nur abgelenkt, aber nicht weiter zerlegt — grün bleibt grün.

Ein Glas, das wirklich Farbe hinzufügt, gibt es nicht; farbige Folien nehmen im Gegenteil Farben weg.

Lösung zu Aufgabe c)

Beim Übergang von Luft in Glas (und wieder heraus) wird das Licht gebrochen. Entscheidend ist: Die Brechung ist nicht für alle Farben gleich stark. Violettes Licht wird am stärksten, rotes am schwächsten abgelenkt.

Weil das Prisma das Licht an zwei geneigten Flächen bricht, verstärkt sich dieser Unterschied und die Farben laufen hinter dem Prisma sichtbar auseinander. Man nennt das Dispersion. Beim Regenbogen übernehmen winzige Regentropfen die Rolle des Prismas.

2

In der Dunkelkammer

AFB III

Die Klasse beleuchtet in der Dunkelkammer drei Gegenstände nacheinander mit weißem, rotem und blauem Licht. Ein Teil des Beobachtungsbogens ist schon ausgefüllt (Material M1).

Zur Erinnerung: Ein Gegenstand erscheint in der Farbe des Lichts, das er zurückwirft. Die übrigen Farben schluckt er.

M1Beobachtungsbogen der Gruppe
Gegenstandbei weißem Lichtbei rotem Lichtbei blauem Licht
Tomaterotleuchtend rot?
Blatt Papierweiß??
Turnschuhschwarz??

Drei Gegenstände wurden nacheinander mit weißem, rotem und blauem Licht beleuchtet.

  1. Ergänze die fehlenden Felder der Tabelle.
  2. Erkläre, warum ein rotes Auto im blauen Licht der Dunkelkammer fast schwarz aussieht.
  3. Bei einer Schuldisco tragen alle weiße T-Shirts, die unter dem Bühnenlicht abwechselnd grün und pink leuchten. Ein Mitschüler sagt: „Die Shirts sind gar nicht weiß, sie wechseln die Farbe." Beurteile die Aussage.
Tipp zu Aufgabe a)
Frage bei jedem Feld: Ist die Farbe, die der Gegenstand zurückwerfen könnte, im Licht überhaupt enthalten?
Tipp zu Aufgabe b)
Was passiert mit dem blauen Licht, wenn es auf rote Farbe trifft?
Tipp zu Aufgabe c)
Was macht ein weißer Gegenstand mit jeder Farbe, die ihn trifft?
Lösung zu Aufgabe a)

Tomate im blauen Licht: schwarz (bzw. sehr dunkel).
Papier im roten Licht: rot — im blauen Licht: blau.
Turnschuh: schwarz in jedem Licht.

Lösung zu Aufgabe b)

Rote Farbe wirft nur rotes Licht zurück und schluckt alle anderen Farben. Im blauen Scheinwerferlicht ist aber gar kein rotes Licht vorhanden — es gibt also nichts, was das Auto zurückwerfen könnte. Das blaue Licht, das ankommt, wird von der roten Lackschicht geschluckt.

Vom Auto gelangt somit fast kein Licht ins Auge, und es erscheint fast schwarz. Man sieht nur noch Glanzlichter auf dem Lack, denn spiegelnde Reflexe behalten die Farbe der Lichtquelle.

Lösung zu Aufgabe c)

Die Aussage ist falsch — jedenfalls im physikalischen Sinn. Ein weißer Stoff hat die Eigenschaft, alle Farben zurückzuwerfen und keine zu schlucken. Deshalb wirft er im grünen Licht Grün zurück und im pinken Licht Pink. Er zeigt also immer genau die Farbe des Lichts, das gerade auf ihn fällt.

Das Shirt selbst verändert sich dabei überhaupt nicht: Bei Tageslicht (also bei weißem Licht mit allen Farben) ist es wieder weiß. Nicht der Stoff wechselt die Farbe, sondern das Licht.