Unsichtbares Licht: Infrarot und Ultraviolett einfach erklärt

Stell dir vor, du hättest die Superkraft, unsichtbare Dinge zu sehen! Du könntest im Dunkeln die Wärme von Tieren leuchten sehen oder geheime, leuchtende Botschaften auf Geldscheinen entdecken. Wenn wir das Thema unsichtbares Licht: Infrarot und Ultraviolett untersuchen, wird genau das möglich.

In dieser Lektion werden wir zwei besondere Arten von Licht entdecken, die unsere Augen normalerweise nicht wahrnehmen können: das Infrarotlicht und das Ultraviolettlicht. Du wirst lernen, wie Tiere im Dunkeln jagen, wie man falsches Geld erkennt und warum die richtige Sonnenbrille so unglaublich wichtig für deine Augen ist!

Vorwissen

• Sichtbares Licht: Licht, das unsere Augen wahrnehmen können. Beispiel: Das Licht einer Taschenlampe oder der Sonne erhellt den Raum, sodass wir Gegenstände sehen können.
• Lichtquellen: Körper, die selbst Licht erzeugen und aussenden. Beispiel: Eine brennende Kerze ist eine Lichtquelle, weil sie von selbst leuchtet.

Aufgabentyp 1: Verständnis von Infrarotlicht (IR)

Jeder Körper, der warm ist, sendet Licht aus. Weil unsere Augen dieses Licht nicht sehen können, nennen wir es Infrarotlicht (oder Wärmestrahlung).

Obwohl wir es nicht sehen, nutzen wir es jeden Tag. Wenn du bei deiner Fernbedienung auf einen Knopf drückst, sendet sie unsichtbare Infrarot-Blitze an den Fernseher, um das Programm umzuschalten.

In der Natur haben manche Tiere einen eingebauten „Infrarot-Blick“. Klapperschlangen besitzen ein spezielles Sinnesorgan am Kopf, das sogenannte Grubenorgan. Damit können sie die Körperwärme einer Maus im Dunkeln wie ein helles Leuchten wahrnehmen und ihre Beute treffsicher aufspüren.

Außerdem hat Infrarotlicht eine besondere Eigenschaft: Es kann durch bestimmte Materialien hindurchscheinen, die für normales, sichtbares Licht undurchsichtig sind! Zum Beispiel geht es durch schwarze Kunststofffolien oder durch riesige Staub- und Gaswolken im Weltraum. Deshalb nutzen Astronomen spezielle Infrarotkameras, um Sterne zu entdecken, die sich hinter kosmischem Staub (wie dem Carinanebel) verstecken.

Schritt-für-Schritt-Anleitung

Wir weisen nach, dass eine Fernbedienung unsichtbares Licht aussendet. Du brauchst eine Fernsehfernbedienung und ein Smartphone mit Kamera.

1. Öffne die Kamera-App auf dem Smartphone.
2. Halte die Fernbedienung so, dass das vordere Lämpchen direkt in die Kameralinse zeigt.
3. Schau auf den Bildschirm des Smartphones und drücke einen beliebigen Knopf auf der Fernbedienung.

Beobachtung: Auf dem Bildschirm siehst du das Lämpchen der Fernbedienung hell aufleuchten oder blinken, sobald du den Knopf drückst. Wenn du ohne das Smartphone direkt auf die Fernbedienung schaust, bleibt das Lämpchen dunkel.

Erklärung: Die Kamera des Smartphones besitzt einen Sensor, der das unsichtbare Infrarotlicht wahrnehmen kann. Das Smartphone wandelt dieses Signal um und zeigt es dir auf dem Bildschirm als sichtbares Licht an.

Aufgabentyp 2: Ultraviolettes (UV-) Licht verstehen

Neben dem Infrarotlicht gibt es noch eine andere unsichtbare Lichtart: das Ultraviolette Licht (kurz: UV-Licht). Es transportiert sehr viel Energie.

Im Alltag wird UV-Licht oft als „Schwarzlicht“ bezeichnet. Es hat einen faszinierenden Effekt: Wenn UV-Licht auf bestimmte Farben oder Materialien trifft, nehmen diese die unsichtbare Energie auf und strahlen sie als sichtbares, buntes Licht wieder zurück. Das nennt man Fluoreszenz.

Diesen tollen Leuchteffekt kennst du vielleicht von Indoor-Minigolfanlagen, wo die Bahnen und Bälle im Dunkeln hell leuchten, sobald sie mit Schwarzlicht bestrahlt werden. Auch Banken nutzen diesen Trick: Echte Geldscheine haben spezielle Fasern im Papier eingearbeitet. Wenn man sie unter eine UV-Lampe hält, leuchten diese Fasern hell auf. So kann man schnell prüfen, ob ein Geldschein echt oder gefälscht ist.

Aufgabentyp 3: Schutz vor den Gefahren durch UV-Licht

Die Sonne sendet alle drei Lichtarten aus: sichtbares Licht, warmes Infrarotlicht und energiereiches UV-Licht.

Weil UV-Licht so viel Energie hat, kann es für unseren Körper gefährlich werden. Wenn zu viel davon auf unsere ungeschützte Haut trifft, schädigt es die Hautzellen und wir bekommen einen Sonnenbrand. Deshalb müssen wir uns mit Sonnencreme schützen. Der Lichtschutzfaktor (LSF) auf der Flasche gibt an, wie gut die Creme das UV-Licht zurückstreut.

Auch unsere Augen müssen geschützt werden! Wenn es draußen sehr hell ist, werden unsere Pupillen (die schwarzen Löcher in der Mitte des Auges) automatisch ganz klein. Das ist der natürliche Pupillenreflex, der das Auge vor zu viel Licht schützt.

Wenn du eine dunkle Sonnenbrille aufsetzt, denkt dein Auge: „Es ist dunkel!“ und die Pupillen öffnen sich weit. Das ist extrem gefährlich, wenn die Brille keinen UV-Filter hat! Durch die weit geöffneten Pupillen kann nun eine riesige Menge des unsichtbaren, schädlichen UV-Lichts ungehindert in das Auge eindringen und es verletzen. Deshalb muss jede Sonnenbrille unbedingt einen starken UV-Filter besitzen, der diese Strahlung blockiert.

Durchgerechnete Beispiele

Wichtige Erkenntnisse

• Alle warmen Körper senden unsichtbares Infrarotlicht aus. Es kann bestimmte Materialien wie kosmischen Staub durchdringen.
• Ultraviolettes Licht (UV-Licht) ist sehr energiereich und bringt bestimmte Materialien zum Leuchten (Fluoreszenz).
• Die Sonne sendet sichtbares Licht, Infrarotlicht und UV-Licht aus.
• Zu viel UV-Licht verursacht Sonnenbrand. Sonnencreme mit Lichtschutzfaktor (LSF) schützt die Haut.
• Sonnenbrillen müssen einen UV-Filter haben! Dunkle Gläser ohne Filter öffnen die Pupillen weit, wodurch gefährlich viel UV-Licht in das Auge gelangt.