Licht
Licht,i. e. S. die für das menschl. Auge sichtbare elektromagnet. Strahlung mit Wellenlängen zw. 380 und 780 nm (sichtbares L.), i. w. S. der Wellenlängenbereich zw. etwa 100 nm und 1 mm (opt. Strahlung), der auch die Ultraviolett- und Infrarotstrahlung umfasst; die Grenzen zu noch lang- bzw. kurzwelligerer Strahlung sind fließend. Während monochromat. (einfarbiges) L. nur eng benachbarte Frequenzen enthält, entsteht weißes L. als Überlagerung aller Wellenlängen der sichtbaren Strahlung; durch ein Prisma kann es räumlich abgelenkt (Brechung) und in seine Spektralfarben zerlegt werden (Dispersion). L. breitet sich im Vakuum geradlinig mit der Lichtgeschwindigkeit c aus; Frequenz ν und Wellenlänge λ sind durch die Beziehung ν · λ = c verknüpft. Das einfachste Beschreibungsmodell des L. liefert die geometr. Optik, in der die Gesetzmäßigkeiten der L.-Ausbreitung (z. B. Reflexion, Brechung) als geradlinige Strahlenbündel behandelt werden. Die meisten Eigenschaften des L. sind jedoch nur erklärbar, wenn man berücksichtigt, dass L. wie jede andere elektromagnet. Strahlung sowohl Wellen- als auch Teilcheneigenschaften aufweist. Diese sind im Sinne der Quantentheorie komplementär (Komplementarität, Dualismus). Welche Art der Beschreibung anzuwenden ist, richtet sich nach den experimentellen Gegebenheiten. Mit der Quantennatur des L. sind Emission (L.-Entstehung) und Absorption erklärbar (z. B. Photoeffekt, Compton-Effekt), wobei das L. aus Elementarteilchen, den L.-Quanten oder Photonen, mit der Ruhemasse null besteht, die die Energie W = hν und den Impuls p = hν / c tragen (h plancksches Wirkungsquantum). L.-Absorption und -Emission basieren auf energet. Übergängen in der Elektronenhülle der Atome. Dabei wird beim Übergang eines atomaren Systems von einem angeregten Zustand auf einen niedrigeren Energiezustand die Energiedifferenz ΔW = hν als L. definierter Wellenlänge bzw. Frequenz ν abgestrahlt. Dieser Übergang kann zufällig erfolgen oder - wie beim Laser - durch Strahlung angeregt werden (spontane bzw. induzierte Emission). - Über die Lehre vom L. Optik, über Erzeugung und Anwendung Lichttechnik, über L.-Messung Photometrie.Geschichte: Im Ggs. zu dem von I. Newton 1704 entwickelten Korpuskelbild (Emanations- oder Emissionstheorie), wonach L. aus kleinen materiellen Teilchen bestehen sollte, waren die frühen Vorstellungen vom L. gekennzeichnet durch die Wellen- oder Undulationstheorie (C. Huygens 1678). Danach wurde die L.-Ausbreitung als Überlagerung von Kugelwellen (huygenssches Prinzip) in einem sehr feinen Medium, dem L.-Äther (Äther), erklärt. Die Experimente zur Interferenz, Beugung und Polarisation des L. von T. Young (ab 1800), A. J. Fresnel (ab 1815) und J. Fraunhofer (ab 1821) und ihre wellentheoret. Deutung schienen die L.-Wellentheorie eindeutig zu bestätigen. J. C. Maxwell erkannte 1861-64 den elektromagnet. Charakter der L.-Wellen, der von H. Hertz (1888) experimentell nachgewiesen wurde. Durch die von M. Planck (1900) eingeführten Energiequanten und die aus der Erklärung des Photoeffekts entstandene Photonentheorie von A. Einstein (1905) wurden dem L. wieder korpuskulare Eigenschaften zugesprochen; N. Bohr interpretierte beide Vorstellungen im Rahmen der Quantentheorie als Welle-Teilchen-Dualismus des Lichts.Biologie: Das L. führt den Organismen die zur Erhaltung des Lebens notwendige Strahlungsenergie zu, die in Wärme- oder in chem. Energie umgewandelt wird. L. ermöglicht durch den physikal. Reiz auf das Auge als Strahlungsempfänger das Sehen. - Für die Pflanzen ist L. Voraussetzung für die Assimilation des Kohlenstoffs (Photosynthese) zum Aufbau organ. Stoffe (Kohlenhydrate u. a.).Religion und Philosophie: L. und sein Ggs. Dunkelheit gehören zu den Ursymbolen der Menschheit. Ihre Polarität wird oft zu einem religiösen oder metaphys., kosm. oder eth. Dualismus gesteigert (Gnosis, Manichäismus); im Rahmen der Ontologie wurde das L. v. a. im Neuplatonismus als Seinsgrund gedeutet (R. Grosseteste). Die Lichtmetaphysik war im MA. für Theologen vielfach der Anlass, sich wissenschaftlich mit Fragen der Optik zu beschäftigen (Dietrich von Freiberg).
▣ Literatur:
Tevini, M.u. Häder, D.-P.: Allgemeine Photobiologie. Stuttgart u. a. 1985.
⃟ Malmede, H. H.: Die Lichtsymbolik im Neuen Testament. Wiesbaden 1986.
⃟ Haken, H.: L. u. Materie, 2 Bde. Mannheim ²1989-95.
⃟ Minnaert, M.: L. u. Farbe in der Natur. A. d. Niederländ. Basel u. a. 1992.