UW-Fotokurs / Lession 5
Physik des Lichts

Was ist Licht ?
Erhitzt man ein Metall oder bringt man Gas durch elektrische Entladung zum glühen,
sendet es je nach Temperatur verschieden lange Lichtwellen aus, welche das Farbspektrum
ergeben. Das Lichtspektrum, welches ein schwarzer Körper bei einer bestimmten
Temperatur aussendet, nennt man "Farbtemperatur". Die Farbtemperatur wird in K
(=Kelvin) angegeben, wobei 0 K einer Temperatur von -273,15°C entspricht. 20°C
entsprechen somit 293,15 K. Mittleres (weisses) Tageslicht hat eine Farbtemperatur
von ca. 5000 K.
Geringere Farbtemperaturen bedeuten eine Verschiebung ins Rotbereich, höhere
Farbtemperaturen eine Verschiebung ins Blaubereich. Unter Wasser und im Hochgebirge
dominiert der Blaubereich. Unser Gehirn gleicht diese Lichtanteile aus und korrigiert
diese. Bei der Digitalkamera ist dafür der Weissabgleich zuständig, der vor allem unter
Wasser den Filmer immer wieder Probleme bereitet.
Licht ist eine Form der Energie, welche sich als Welle und Teilchen geradlinig
ausbreitet. Im Licht der Sonne
sind alle uns bekannten Farben einthalten (Farbspektrum). Licht mit kurzer Wellenlänge
erscheint blau, mit langer Wellenlänge rot. Ausserhalb des sichtbaren Bereiches liegt
ultraviolettes und infrarotes Licht. Mit einem Prisma lässt sich Licht in seine
Farbanteile zerlegen.
Licht ist den physikalischen Gesetzen unterworfen.Es pflanzt sich mit Lichtgeschwindigkeit
fort (300.000 km/s) fort und ist die nach Einstein's Theorie die höchstmöglich zu
erreichende Geschwindigkeit. Unter Wasser sollte der Filmer/Fotograf folgende
Eigenschaften besonders berücksichtigen:
Absorbtion & Reflexion
Das auf einen Gegenstand fallende Licht wird absorbiert, d.h. Licht wird vom Gegenstand
aufgenommen und in Wärme umgewandelt. Der restliche Lichtanteil wird reflektiert. Da
Körper nur bestimmte Wellenlängen absorbieren erscheinen sie uns in bestimmten Farben.
Absorbtion und Reflexion sind dafür verantwortlich, daß wir einen Gegenstand sehen bzw.
die Farben eines Gegenstandes Wahrnehmen können. Schwarze Gegenstände nehmen alle
Lichtwellen auf und werden dadurch wärmer, weisse Gegenstände reflektieren (fast) alle
Lichtwellenanteile. Ein roter Seestern nimmt alle ausser die roten Lichtanteile auf. Das
rote Licht wir reflektiert. Für uns erscheint der Seestern somit in roter Farbe.
Diffuse Reflexion (Streuung)
Das Licht wird an einer rauhen Oberfläche in verschiedene Richtungen reflektiert.

Spiegelnde Reflexion
Bei der Reflexion werden alle Anteile des Licht nach dem Gesetz: Einfallswinkel =
Ausfallswinkel reflektiert. Diese Art der Reflexion ist verantwortlich für die Spiegelung
von Gegenständen.

Wird der gesamte Anteil des Lichts reflektiert, dh, das Licht wird weder gebrochen noch
absorbiert, dann spricht man von
Totalreflexion
Der Lichtstrahl trifft dabei sehr flach auf die Oberfläche auf und wird vollständig
reflektiert. In der Technik verwendet man die Totalreflexion für den Transport von Daten
in Glasfiberkabeln oder optische Lichtwellenleiter. Als Filmer bzw. Fotograf kann man die
Totalreflexion für das Erstellen interessanter Effekte benutzen.

Brechung
Fällt ein Lichtstrahl durch die Grenzschicht zwischen zwei durchsichtigen Medien
unterschiedlicher Dichte (z.B Luft+Wasser) breitet er sich mit anderer Geschwindigkeit in
veränderter Richtung aus. Die Brechung ist abhängig von der Dichte der Medien und der
Wellenlänge des Lichtes:
c1: Geschwindigkeit des Lichts im Medium1
c2: Geschwindigkeit des Lichts im Medium2
Brechungsindex: n = c1/c2
c1: Luft: 291098476 m/s
c2: Wasser: 224844343 m/s
Damit ergibt sich ein Brechungsindex von n= 1,294
Nach dem Snellius-Brechungsgesetz entspricht n dem Sinus-Verhältnis von Ein- und
Ausfallswinkel.
Aufgrund der Brechung erscheinen uns Gegenstände im Wasser näher als sie tatsächlich
sind.

Dispersion
Dispersion ist eine Sonderform der Brechung bei der Licht in seine Wellenlängen
gebrochen wird. Dieses Phänomen kann man bei einem Glasprisma oder einem Regenbogen
beobachten.
Farbverlust
Durch die oben beschriebenen Vorgänge der Absorbtion und Brechung kommt es bei ins
Wasser einfallenden Lichtes zu einem Farbverlust. Da kurzwellige Lichtanteile nicht so
stark absorbiert bzw. gebrochen werden verliert das Tageslicht unmittelbar nach Eintritt
in die Wasseroberfläche bis zu 3m Tiefe seinen Rotanteil. Bis auf ca. 15m werden die
Grünlichtanteile herausgefiltert. Danach erscheint uns alles nur mehr blau. Ab ca 200m
Tiefe geht auch dieser Anteil verloren. Danach herrscht ewige Nacht.
Tip: Beste
Lichtverhältnisse im Wasser sind 90° Sonnenlichteinfall, glatte Wasseroberfläche (kein
Wind !) und wenig Schwebekörper im Wasser !
Tip: Versuche ein
Foto/Filmclip unter den Einsatz von Totalreflexion. Das Objekt soll sich dabei an der
Wasseroberfläche spiegeln.
Lession 6 (10. Jänner) : Helligkeit und Kontrast
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