Prof. Dr. Thorsten Benter
Wechselwirkung von Licht und Materie
Die vorgestellten Exponate sollen zunächst zeigen, was "Licht" eigentlich ist - nämlich elektromagnetische Strahlung, also so etwas wie Radiowellen, lediglich in einem anderen Frequenzbereich angesiedelt ... mit anderen Worten: Man wird Licht nicht im Radio hören können. Aber was kann denn Licht außer "Helligkeit machen"? An dieser Stelle müssen wir uns zunächst mit unterschiedlichen Lichtsorten und -quellen beschäftigen: Infrarote (IR), sichtbare (VIS) und ultraviolette (UV) Lichtquellen werden vorgestellt, der Wellenlängenbegriff wird eingeführt. Was können nun diese Lichtquellen bewerkstelligen?
Exponat 1, ein UV-Laser, kann Luftballons auf ganz besondere High-Tech-Art zum Platzen bringen. Hier entfernt der Laserstrahl bei jedem Puls (dieser ist nur 0.000,000,001 s also 1 ns "lang" ...) definierte, hauchdünne Schichten vom Gummimaterial und zwar ohne dass dieses heiß wird! (der Experte sagt Oberflächenbearbeitung durch Laserablation) Die immer dünner werdende Gummihaut kann dem Druck im Inneren des Ballons irgendwann nicht mehr standhalten kann; er platzt innerhalb einer Zeitdauer von 1 ns. Aber wie lang ist denn nun der Laserstrahl? Dazu muss man wissen, wie schnell sich Licht bewegt (etwa 1x10^9 km/h). Das ergibt dann ... genau: Etwa 30 cm lang! Ein Taschenrechner liegt bereit ...
Exponat 2, ein IR Laserpointer hat keine andere Funktion, als Material zu schmelzen; im großen Maßstab kann man damit sogar Schweißen, also sehr hohe Temperaturen erzeugen.
Exponat 3, ein VIS Laserpointer, der grünes Licht emittiert, macht - Licht - aber sehr konzentriert, auf einem kleinen Fleck.
Exponat 4 ist ein Experiment, das Düsseldorfer "Smog" erzeugen und sichtbar machen kann. Erzeugt wird der Smog durch Bestrahlen einer Gasmischung aus Limonen (riecht sehr gut!), und NOx (riecht nicht so gut) verdünnt in Luft mit UV Licht. Die Gasmischung ist analog zu der, die die Düsseldorfer jeden Tag einatmen, auch diese enthält die genannten Komponenten. Die UV Quelle ersetzt die Sonne - in diesem Experiment ist immer Hochsommer, darum geht das nicht in Wuppertal. Der Smog entsteht durch "Photochemie", also lichtangetriebene Chemie! Sichtbar machen wir den Smog durch Lichtstreuung von rotem Laserlicht, denn im Smog werden auch immer viele sehr kleine Partikel, oder Aerosole erzeugt - PM10, PM 2.5 sind hier die EU Schlagworte. Aber viel aufregender ist, dass man in diesem Experiment den Laserstrahl von der Seite betrachten kann - das geht sonst nur in Star Wars. Wir erklären warum!
Licht kann also sehr viel bewirken - viel mehr nur als nur heimleuchten ...