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Diejenigen, die sich daran erinnern können, dass sie durch den elementaren Naturwissenschaftsunterricht gesessen haben, erinnern sich vielleicht daran, dass sie gelernt haben, dass bei jeder Materie Licht absorbiert und in Energie umgewandelt wird. Bei Pflanzen wird dieser Vorgang als Photosynthese bezeichnet. Sie sind jedoch keineswegs die einzigen Arten oder Objekte, die dies tun. In Wahrheit sind alle lebenden oder anorganischen Objekte in der Lage, Licht zu absorbieren. In allen Fällen hängt die Absorption von der elektromagnetischen Frequenz des übertragenen Lichts (d. h. der Farbe) und der Natur der Atome des Objekts ab. Wenn sie komplementär sind, wird Licht absorbiert; Ist dies nicht der Fall, wird das Licht reflektiert oder durchgelassen. In den meisten Fällen laufen diese Prozesse gleichzeitig und in unterschiedlichem Ausmaß ab, da Licht in der Regel mit unterschiedlichen Frequenzen übertragen wird. Daher absorbieren die meisten Objekte selektiv Licht, während sie auch einen Teil davon durchlassen und/oder reflektieren. Überall dort, wo Absorption stattfindet, wird Wärmeenergie erzeugt.
Wie bereits erwähnt, hängt die Absorption vom Zustand der Elektronen eines Objekts ab. Es ist bekannt, dass alle Elektronen bei bestimmten Frequenzen schwingen, was allgemein als ihre Eigenfrequenz bekannt ist. Wenn Licht in Form von Photonen mit einem Atom mit derselben Eigenfrequenz wechselwirkt, werden die Elektronen dieses Atoms angeregt und in eine natürliche Schwingungsbewegung versetzt. Bei dieser Schwingung wechselwirken die Elektronen des Atoms mit benachbarten Atomen, um diese Schwingungsenergie in Wärmeenergie umzuwandeln. Anschließend ist die Lichtenergie nicht mehr zu sehen, weshalb Absorption von Reflexion und Transmission unterschieden wird. Und da verschiedene Atome und Moleküle unterschiedliche Eigenschwingungsfrequenzen haben, absorbieren sie selektiv verschiedene Frequenzen des sichtbaren Lichts.
Mit dieser Methode können Physiker die Eigenschaften und die materielle Zusammensetzung eines Objekts bestimmen, indem sie sehen, welche Lichtfrequenzen es absorbieren kann. Während einige Materialien für einige Lichtwellenlängen undurchlässig sind, sind sie für andere transparent. Holz zum Beispiel ist für alle Formen von sichtbarem Licht undurchlässig. Glas und Wasser hingegen sind für ultraviolettes Licht undurchlässig, für sichtbares Licht jedoch transparent.
Letztlich erfordert die Absorption elektromagnetischer Strahlung die Erzeugung des entgegengesetzten Feldes, also des Feldes, das in der gleichen Mode den entgegengesetzten Koeffizienten hat. Eine gute Demonstration dafür ist Farbe. Wenn ein Material oder eine Materie Licht bestimmter Wellenlängen (oder Farben) des Spektrums absorbiert, wird ein Beobachter diese Farben im reflektierten Licht nicht sehen. Auf der anderen Seite, wenn bestimmte Wellenlängen von Farben vom Material reflektiert werden, wird ein Beobachter sie sehen und das Material in diesen Farben sehen. Beispielsweise enthalten die Blätter grüner Pflanzen ein Pigment namens Chlorophyll, das die blauen und roten Farben des Spektrums absorbiert und das Grün reflektiert. Blätter erscheinen daher grün, wohingegen reflektiertes Licht mit bloßem Auge oft in mehrere Farben des Spektrums gebrochen erscheint (d. h. ein Regenbogeneffekt).
Wir haben viele Artikel über die Absorption von Licht für Universe Today geschrieben. Hier ist ein Artikel über Absorptionsspektren und hier ist ein Artikel über Absorptionsspektroskopie .
Weitere Informationen zur Lichtabsorption finden Sie in einem Artikel über Lichtabsorption, Reflexion und Transmission . Hier ist auch ein Artikel über Reflexion und Absorption von Licht .
Wir haben auch eine ganze Episode von Astronomy Cast rund um Energieniveaus und Spektren aufgenommen. Hör zu, Episode 139: Energieniveaus und Spektren .
Quellen:
http://en.wikipedia.org/wiki/Absorption_%28electromagnetic_radiation%29
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/biology/ligabs.html
http://www.physicsclassroom.com/class/light/u12l2c.cfm
http://www.andor.com/learning/light/?docid=333
http://www.chemicool.com/definition/absorption_of_light.html
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/biology/photosyn.html#c1
