Licht im Milchglas

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Haben Sie gewusst, dass Licht in Wasser anders gebrochen wird als in Milch? Neue wissenschaftliche Erkenntnisse erinnern an eine legendäre Szene des Films «Suspicion».

Die weltweit wohl bekannteste Inszenierung von Milch? Sie stammt nicht aus einer Schweizer Werbung, sondern aus einer amerikanischen Fiktion. In «Suspicion» (US 1941), einem Film Noir von Alfred Hitchcock, trägt Hollywoodstar Cary Grant ein auf einem Tablett stehendes Glas Milch die Treppe hoch und bringt es der krank im Bett liegenden Joan Fontaine. Das Glas leuchtet im dunklen Treppenhaus und zieht so die Aufmerksamkeit auf sich – Hitchcock bediente sich eines einfachen, aber genialen Tricks: Er stellte ein kleines, batteriebetriebenes Glühlämpchen ins Glas, das dem bedeutungsvollen Objekt einen fantastischen Effekt verleiht. Das Glas tritt immer grösser ins Bild und erhält dadurch mehr und mehr eine mysteriöse Aura. Verstärkt wird dieser Effekt, weil der Zuschauer an dieser Stelle des Films vermutet, die Milch sei vergiftet. Denn die zwiespältige Figur des Johnny Aysgarth wird von seiner Ehefrau Lina McLaidlaw Aysgarth verdächtigt, ein Betrüger, oder noch schlimmer, ein Mörder zu sein.

 

Das berühmteste Glas Milch der Filmgeschichte: Das Publikum sollte nur auf dieses Glas Milch schauen:

 

Filmtricks hin oder her, Forscher an der Technischen Universität Wien haben herausgefunden, dass Licht sich schwertut, Milch zu durchdringen. Während das Licht in Wasser stets geradlinig den kürzesten Weg einnimmt, wird es in Milch im Zickzack beliebig umgelenkt. Die Richtungen und Umlenkungen der Lichtstrahlen hängen davon ab, wie durchsichtig eine Flüssigkeit ist.

 

Mittlere Länge aller Wege bleibt gleich

In trüben Flüssigkeiten stossen die Lichtteilchen mit Partikeln zusammen und werden dabei umgelenkt. Dieser Vorgang wiederholt sich immer wieder. Damit legen die Lichtteilchen einen deutlich längeren Weg zurück als wenn sie eine klare Flüssigkeit direkt durchqueren. Es gibt jedoch auch Lichtteilchen, deren Weg kürzer ist als der geradlinige. Dies ist der Fall, wenn ein Lichtstrahl nach dem Eindringen in die Flüssigkeit gleich wieder nach aussen abgelenkt wird. Erstaunlich dabei: Die mittlere Länge aller Wege, die das Licht bei der Durchquerung einer trüben Flüssigkeit zurücklegt, bleibt immer gleich.

Mit diesem Forschungsresultat der Technischen Universität Wien lässt sich nun eine scheinbar widersinnige Vorhersage in der Physik experimentell nachweisen: Egal wie durchsichtig (oder undurchsichtig) eine Flüssigkeit ist – das Licht legt darin in Summe immer dieselbe Wegstrecke zurück.

 

Ausbreitung von Wellen besser verstehen

Das Ganze ist aber noch etwas komplizierter: «Man muss berücksichtigen, dass sich das Licht als Welle durch das Medium bewegt und nicht wie ein Teilchen, das einer ganz bestimmten Bahn folgt», erklärt Stefan Rotter vom Institut für Theoretische Physik der Technischen Universität Wien. Am Endergebnis ändert dies zwar nichts. Das erstaunliche Resultat hilft aber, die Ausbreitung jeglicher Art von Wellen in ungeordneten Medien besser zu verstehen. Ob Lichtwellen, Schallwellen oder Gravitationswellen – die Physik bleibt in allen Fällen die gleiche.

 

Information:

Institut für Theoretische Physik der Technischen Universität Wien

Bildlegende: Licht durchdringt Flüssigkeiten: Im Falle einer transparenten Flüssigkeit (l.) sind die Lichtpfade geradlinig. Im Falle einer Trübung durch Nanopartikel (r.) werden die Lichtpfade durch die Streuung komplexer. (Bild: TU Wien).

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