Im dritten Modul behandeln wir Themen wie Reflexion, Dispersion, Interferenz und Absorption
Trifft Licht auf eine Grenzfläche zwischen zwei Materialien, wird es teilweise reflektiert und teilweise gebrochen. Reflexion bedeutet, dass das Licht an der Oberfläche zurückgeworfen wird (z. B. an einem Spiegel). Bei der Brechung ändert sich die Richtung des Lichtstrahls aufgrund einer veränderten Ausbreitungsgeschwindigkeit im neuen Medium. Der Brechungsindex n eines Materials gibt an, wie stark Licht dort abgebremst wird. Je höher n, desto langsamer ist das Licht. Das Snellius’sche Gesetz beschreibt die Brechung mathematisch:
n₂/n₁ = sin(α₁)/sin(α₂)
Dabei ist α₁ der Einfallswinkel, α₂ der Brechungswinkel.
Spiegel-Scans und Moving-Head-Zoomoptiken funktionieren, weil Reflexion und Brechung gezielt eingesetzt werden. Sichtbare Lichtkegel in Nebel oder Haze entstehen dagegen durch Streuung des Lichts an den feinen Nebelpartikeln.
Wenn Licht aus einem optisch dichteren Medium auf ein dünneres trifft (z. B. Glas auf Luft) und der Einfallswinkel einen bestimmten Grenzwinkel überschreitet, wird das Licht vollständig reflektiert – es tritt nicht mehr ins zweite Medium über.
Totalreflexion ist zudem das Funktionsprinzip von Glasfaserleitungen, die Licht verlustfrei über große Distanzen leiten.
Bei der Dispersion wird Licht in seine spektralen Bestandteile aufgespalten, z. B. durch ein Prisma. Der Effekt entsteht, weil Licht unterschiedlicher Wellenlängen in einem Medium unterschiedlich stark gebrochen wird – kurzwelliges (blaues) Licht stärker als langwelliges (rotes). Das Ergebnis: ein sichtbares Farbspektrum, wie beim Regenbogen.
Genau diesen Effekt nutzen Prismen in Moving Heads, um Regenbogenfarben oder spektrale Aufspaltungen auf der Bühne zu erzeugen.
Unpolarisiertes Licht schwingt in alle Richtungen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. Durch Filter, Reflexion oder Streuung kann man Licht polarisieren, sodass es nur noch in einer Richtung schwingt. Polarisationsfilter werden in der Fotografie, 3D-Brillen und im Lichtdesign gezielt eingesetzt.
Polarisationsfilter werden deshalb auch bei Kamerashows eingesetzt, um Reflexe zu kontrollieren, oder in 3D-Brillen, um räumliche Effekte sichtbar zu machen.
Wenn sich zwei oder mehr Lichtwellen überlagern, können sie sich gegenseitig verstärken (konstruktive Interferenz) oder auslöschen (destruktive Interferenz). Typische Beispiele: schillernde Ölfilme oder Seifenblasen. Im Lichtdesign lassen sich durch Interferenz spezielle Farbeffekte erzielen.
Interferenz zeigt sich eindrucksvoll bei schillernden Seifenblasen oder Ölfilmen – ein klassisches Beispiel aus dem Alltag, auch wenn der Effekt in der Veranstaltungstechnik praktisch kaum gezielt genutzt wird.
Beugung beschreibt die Ablenkung von Licht an Kanten oder kleinen Öffnungen. Dabei wird Licht in Bereiche gelenkt, die nach rein geometrischen Regeln im Schatten liegen müssten. Dieser Effekt zeigt sich z. B. bei Licht, das durch eine feine Lochblende fällt.
Laser-Shows nutzen Beugung gezielt, um mit Gittern feine Linien oder Netzstrukturen sichtbar zu machen.
Wenn Licht auf Materie trifft, wird ein Teil der Strahlung absorbiert – die Energie wird in Wärme umgewandelt. Der verbleibende Anteil wird transmittiert, also weitergeleitet. Die Intensität nach dem Durchgang hängt von Material, Dicke und Konzentration ab und kann mit dem Lambert-Beer’schen Gesetz beschrieben werden:
I = I₀ × e^(−εcd)
Dabei ist:
I₀ = Anfangsintensität, I = Intensität nach Absorption,
ε = Extinktionskoeffizient, c = Konzentration, d = Schichtdicke.
