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Freitag, 25.05.2018
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Seifenblasen und Ölpfützen

Das Geheimnis der Interferenz

Eine dunkle Ölpfütze am Boden schillert in bestimmten Blickwinkeln in allen Regenbogenfarben, das klare Wasser einer Seifenlauge verwandelt sich in ein buntes Farbenwunder, wenn aus ihm Seifenblasen gemacht werden. Und selbst an einem Alltagsgegenstand wie einer CD lässt sich unter bestimmten Blickwinkeln ein ganzer Regenbogen entdecken.

Irisieren einer Seifenblase

Irisieren einer Seifenblase

Dieses "Irisieren" entsteht jedoch im Gegensatz zum echten Regenbogen nicht durch die Aufspaltung des Lichts in seine Farbkomponenten, sondern durch Interferenz. Sie beruht auf der Interaktion von Lichtwellen an dünnen transparenten Schichten. Ein Teil des Lichts wird bereits beim Auftreffen auf die Oberfläche einer transparenten Schicht reflektiert, ein anderer dringt in die Schicht ein und wird erst von ihrer Rückseite zurückgeworfen.

Das Prinzip der Interferenz

Das Prinzip der Interferenz

Und genau dann wird es spannend: Beide Lichtwellen treffen sich "auf dem Rückweg" wieder und überlagern sich. Doch weil einer der beiden Strahlen einen längeren Weg zurückgelegt hat, können sich ihre Phasen gegeneinander verschoben haben, die Lichtwellen schwingen nicht mehr "im Takt". Treffen bei dieser Überlagerung zufällig zwei Wellenberge aufeinander, addieren sie sich auf, ihr Licht wird verstärkt und es kommt zur so genannten "konstruktiven" Interferenz. Trifft dagegen ein Wellenberg auf ein Wellental, heben sich die Schwingungen gegenseitig auf, ihr Licht wird verschluckt. In diesem Fall spricht man von einer "destruktiven Interferenz".

Wie aber kommt die Farbe ins Spiel? Ganz einfach: Weil das Licht aus Wellen verschiedener Wellenlänge zusammengesetzt ist, wirkt sich auch die Phasenverschiebung für die einzelnen Komponenten unterschiedlich aus. Je nach Dicke der reflektierenden Schichten kann zum Beispiel der blaue Lichtanteil genau um eine Phase gegeneinander verschoben werden und sich damit gegenseitig verstärken, der rote aber nur um eine halbe Phase und sich so auslöschen.

Weil die Wasserwand einer Seifenblase an verschiedenen Stellen ganz unterschiedlich dick ist, irisiert sie auch in allen Regenbogenfarben. Die jeweils reflektierte Farbe erlaubt gleichzeitig einen direkten Rückschluss auf die Wandstärke: Schimmert die Blase rot, ist die Wand noch relativ dick, dominieren grüne und blaue Farbtöne, wird sie schon dünner. Färbt sich die Kugel schließlich am oberen Ende dunkel, ist ihr ende nah: Die Seifenlauge ist an dieser Stelle bereits so stark ausgedünnt, dass alle Lichtwellen bei ihrer Reflexion "außer Tritt" geraten und sich gegenseitig auslöschen - die Seifenblase steht kurz vor dem Platzen.

Stand: 06.07.2003
 
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