Regenbögen zeigen, dass sichtbares Licht eine Kombination aus vielen Farben ist.
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Sichtbares Licht ist eine Form der Energiebewegung. Lichtwellen sind das Ergebnis von Schwingungen elektrischer und magnetischer Felder und damit eine Form der elektromagnetischen (EM) Strahlung. Sichtbares Licht ist nur eine von vielen Arten von EM-Strahlung und nimmt nur einen sehr kleinen Bereich des gesamten elektromagnetischen Spektrums ein, aber da wir Licht mit unseren Augen sehen können, hat es eine besondere Bedeutung für uns.
Lichtwellen haben Wellenlängen zwischen etwa 400 und 700 Nanometern (4.000 bis 7.000 Angström). Unsere Augen nehmen verschiedene Wellenlängen des Lichts als die Regenbogenfarben wahr. Rotes Licht hat relativ lange Wellen, etwa 700 nm lang. Blaues und violettes Licht hat kurze Wellen, etwa 400 nm. Kürzere Wellen schwingen mit höheren Frequenzen und haben eine höhere Energie. Rotes Licht hat eine Frequenz von etwa 430 Terahertz, während die Frequenz von Blau eher bei 750 Terahertz liegt. Rote Lichtphotonen haben eine Energie von etwa 1,8 Elektronenvolt (eV), während jedes blaue Photon etwa 3,1 eV überträgt.
Nachbarn des sichtbaren Lichts im EM-Spektrum sind die Infrarotstrahlung auf der einen und die Ultraviolettstrahlung auf der anderen Seite. Infrarotstrahlung hat längere Wellen als rotes Licht, schwingt also mit einer niedrigeren Frequenz und trägt weniger Energie. Ultraviolette Strahlung hat kürzere Wellen als blaues oder violettes Licht und schwingt daher schneller und enthält mehr Energie pro Photon als sichtbares Licht.
Licht bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 299.792 Kilometern pro Sekunde (etwa 186.282 Meilen pro Sekunde). Bei dieser Geschwindigkeit könnte das Licht die Erde in einer Sekunde mehr als sieben Mal umrunden! Der Kleinbuchstabe „c“ wird häufig verwendet, um die Lichtgeschwindigkeit in Gleichungen darzustellen, z. B. in Einsteins berühmter Beziehung zwischen Energie und Materie: E = mc2. Alle Formen elektromagnetischer Wellen, einschließlich Röntgen- und Radiowellen und alle anderen Frequenzen des EM-Spektrums, bewegen sich ebenfalls mit Lichtgeschwindigkeit. Am schnellsten bewegt sich das Licht im Vakuum, etwas langsamer in Materialien wie Wasser oder Glas.
Wenn Licht von einem Material in ein anderes Material mit einer anderen Dichte übergeht, wird es in der Regel gekrümmt oder ändert seine Richtung. Verschiedene Farben des Lichts werden unterschiedlich stark gekrümmt. Wenn blaues Licht aus der Luft durch ein dichtes Glasprisma fällt, wird es zum Beispiel etwas stärker gebogen als rotes Licht. Aus diesem Grund bricht ein Prisma weißes Licht in einen Regenbogen aus verschiedenen Farben. Regentropfen können zu natürlichen Prismen werden und Regenbögen erzeugen, wenn Sonnenlicht hindurchfällt.