Logo Wissenschaft im Dialog Wissenschaft im Dialog

Zurück zu „Wie?So!“

Hat Licht unterschiedlicher Wellenlänge auch unterschiedliche "Lichtgeschwindigkeiten"?

29. März 2008

  • D Naturwissenschaften und Mathematik

Hat Licht unterschiedlicher Wellenlänge auch unterschiedliche "Lichtgeschwindigkeiten"?

Ja und nein, lautet die Antwort.

Nein, wenn die Ausbreitung im Vakuum gemeint ist. Dort hat Licht aller Wellenlängen die gleiche Geschwindigkeit. Die Vakuumlichtgeschwindigkeit c beträgt 299 792 458 Meter pro Sekunde, das sind etwa 300 000 Kilometer pro Sekunde.

Die Lichtgeschwindigkeit nimmt jedoch ab, wenn Licht ein Material durchläuft. Wie stark das geschieht, hängt einerseits von der Wellenlänge des Lichtes ab, andererseits vom Material. Licht trägt, als elektromagnetische Welle, ein elektrisches Feld mit sich. Damit kann es die elektrischen Ladungen verschieben, die in einem Material vorhanden sind. Physiker sprechen von einer Polarisation. Es entsteht ein „Gegenfeld“, in dem die Ausbreitung des Lichts verzögert wird, seine Geschwindigkeit sinkt.

Je nach Wellenlänge kann das Licht  ein Material besser oder schlechter polarisieren und so seine Ausbreitungsgeschwindigkeit mehr oder weniger stark ändern. Mit der Geschwindigkeit des Lichtes ändert sich auch seine Wellenlänge, wenn es vom Vakuum in ein Material übergeht. Unverändert bleibt nur die Frequenz.

Ein Beispiel: In Luft ist die Lichtgeschwindigkeit kaum geringer als im Vakuum. In Wasser sinkt die Geschwindigkeit von gelbem Licht auf etwa drei Viertel der Vakuumlichtgeschwindigkeit, in Glas auf rund zwei Drittel. Violettes Licht breitet sich in beiden Materialien etwas langsamer aus als das Gelbe. Obwohl dieser Effekt klein ist, kann man seine Auswirkung im Alltag einfach sehen: nimmt man eine Sammellinse, z.B. eine Lupe, und bildet damit einen schwarz-weißen Gegenstand auf ein weißes Papier ab, dann erscheinen seine Kanten im Bild farbig. Dieser Effekt heißt Farbfehler und wird in Fotoobjektiven durch eine geeignete Anordnung von unterschiedlichen Linsen korrigiert.

Die Frage wurde beantwortet von Dr. Norbert Esser, ISAS - Institute for Analytical Science.