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Die neue Alma&Georges-Serie «Ask A Scientist» eignet sich nicht nur für Kinder, sondern für alle Wissenschaftsbegeisterte, die gerne Dingen auf den Grund gehen. In jedem Artikel stellt ein junger Mensch eine wissenschaftliche Frage, die unsere Prof(i)s beantworten müssen. Lena (8 Jahre) fragte sich, warum das Glas, in das sie gerade ihren Sirup gegossen hatte, durchsichtig ist. Hier die super verständlichen Erklärungen von Christoph Weder, Professor für Polymer- und Materialchemie an der Universität Freiburg.
Materialien sind undurchsichtig, wenn sie auftreffendes Licht absorbieren, wie die meisten Materialien, und durchsichtig, wenn sie das Licht passieren lassen, wie Glas oder Wasser. Um das besser zu verstehen, muss man Folgendes wissen:
Licht besteht aus vielen wellenartigen Strahlen. Wellen kennen wir am besten von Flüssigkeiten, zum Beispiel Wasserwellen, die am Meer gegen das Ufer rollen. Die Stellen, an denen das Wasser am höchsten ist, nennt man Wellenberge und der Abstand zwischen zwei benachbarten Wellenbergen ist die Wellenlänge. Bei Lichtstrahlen ist das genauso, aber die Wellenlängen von Lichtstrahlen sind sehr viel kleiner. Die Farbe des Lichts hängt von seiner Wellenlänge ab: violettes Licht hat die kürzesten, rotes Licht die längsten Wellen. Weisses Licht besteht aus ganz vielen Wellen, die verschiedene Wellenlängen haben. Ein Regenbogen oder ein Prisma können diese verschiedenen Wellen trennen und nach Farbe sortieren.
Zurück zu den Materialien
Verschiedene Materialien bestehen aus verschiedenen Atomen – das sind die Bausteine, aus denen Stoffe bestehen. Die Atome bestehen wiederum aus Kernen, um welche Elektronen kreisen. Zwischen den Elektronen gibt es etwas Platz, durch den sich auftreffende Lichtwellen schlängeln wollen. Bei vielen Materialien klappt das nicht: der Platz zwischen den Elektronen ist zu klein, die Lichtwellen treffen deshalb auf die Elektronen und diese stoppen die Wellen. Die Energie der Lichtwellen geht dabei auf die Elektronen über und wird dann in Wärme umgewandelt. Deshalb ist ein schwarzer Strassenbelag undurchsichtig und wird in der Sonne heiss: er absorbiert Licht aller Wellenlängen und wandelt die Energie in Wärme um.
Bei Glas ist das anders
Glas besteht aus Atomen, die es zulassen, dass sich die Lichtstrahlen um die Elektronen schlängeln. Deshalb ist Glas für sichtbares Licht durchlässig. Ausser man gibt absichtlich bestimmte Atomsorten ins Glas, die Wellen einer bestimmten Farbe absorbieren. So macht man farbiges Glas, zum Beispiel für Flaschen. Diese lassen viele, aber nicht alle Lichtwellen durch.
Unsere Person vom Fach
Chistoph Weder ist Professor für Polymer- und Materialchemie am Adolphe Merkle Institut.
«Als ich 10 Jahre alt war, habe ich am liebsten mit Freunden im Wald Baumhütten gebaut.»
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