Licht ist eine Grundvoraussetzung für das Leben auf der Erde – sowohl für Pflanzen und Tiere als auch für uns Menschen. Für viele Lebewesen sind die Augen das wichtigste lichtempfindliche Sinnesorgan. Sobald das Neugeborene das „Licht der Welt" erblickt hat, unterliegt es dem Schlaf-Wach-Zyklus. Im Laufe der Zeit entwickelt sich dann der „biologische Rhythmus". Nach diesem schläft der Mensch in der Regel bei Dunkelheit und bei Tageslicht hat er seine produktive Phase. Dabei sind aus seinem Alltag viele Anwendungen des Lichtes nicht mehr wegzudenken: Licht zur schnellen Informationsübertragung (Lichtwellenleiter), Licht für die Datenspeicherung (CD, DVD, Digitalkamera) oder lichttechnische Verfahren in der Medizin (Laser). Auch unser Klima und die Entwicklung der Flora und Fauna, also unsere Nahrungsgrundlage, werden vom Sonnenlicht beeinflusst.
Der Regenbogen
Die vom Prisma bekannte Farbzerlegung des weißen Lichtes findet auch in einem Regentropfen statt.
Viele am Himmel zu beobachtende Erscheinungen werden durch Wechselwirkung des Lichts mit den Bestandteilen der Erdatmosphäre hervorgerufen. Das wohl bekannteste Phänomen ist der Regenbogen. Er erscheint beim Betrachten einer Regenfront, bei tief stehender Sonne im Rücken des Beobachters. Ein Regenbogen hat immer den gleichen Farbaufbau. Die Farbfolge beginnt innen (unten) mit Violett und endet außen (oben) mit Rot. Der Bogen ist ein Teil des Grundkreises eines Kegels mit der Spitze im Auge des Betrachters. Der Öffnungswinkel dieses Kegels beträgt circa 84 Grad (Hauptregenbogen; einmalige Reflexion im Regentropfen). Die gleiche Erscheinung ist an Springbrunnen oder Wasserfällen zu beobachten. Bei günstigen Bedingungen wird sogar ein zweiter Regenbogen sichtbar. Dieser Nebenregenbogen hat eine in der Reihenfolge umgekehrte Farbfolge. Ursache ist die zweimalige Reflexion des Lichts in den Regentropfen. Der Öffnungswinkel des gedachten Kegels beträgt hier circa 103 Grad.
Aerosole und ihre Wirkung
Sandsturm über der nordwestlichen Sahara. Bild: SeaWiFS, NASA
Flüssige und feste Schwebestoffe in der Luft (Aerosole) beeinflussen das Licht auf seinem Weg zur Erdoberfläche. Alle dabei stattfindenden Wechselwirkungen mit den Aerosolen werden unter dem Begriff der „Lichtstreuung" zusammengefasst. Verursacht werden diese Phänomene durch Regenwolken, Asche von Vulkanausbrüchen, Sandstürme oder auch durch die Pollen von Pflanzen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am DLR-Standort Neustrelitz befassen sich unter anderem mit der Modellierung der an den Aerosolen stattfindenden Streumechanismen des Lichts. Und zwar aus professionellem Interesse: Denn das alles hat auch Auswirkungen auf die Signalübertragung von Satelliten. Die Modelle tragen aber auch dazu bei, langfristige Klimaentwicklungen auf der Erde besser verstehen und vorhersagen zu können.
Im DLR_School_Lab Neustrelitz können faszinierende – durch Lichtstreuung verursachte – Phänomene erforscht werden. Ausgehend von Experimenten zur Strahlenoptik wird zum Beispiel untersucht, wie sich das Licht beim Durchgang durch die Erdatmosphäre verhält, wie die Farbzerlegung im Regentropfen erfolgt und welche Effekte Eiskristalle in der Atmosphäre hervorrufen.