Newton Prisma zum Entdecken der Lichtbrechung

Newtons Prisma

Mit diesem Prisma lässt sich das Phänomen der Lichtzerlegung auf einfache Weise selbst beobachten. Fällt Sonnenlicht oder eine andere weiße Lichtquelle durch das Prisma, wird es an den Grenzflächen gebrochen und in seine Spektralfarben zerlegt – von Rot über Orange, Gelb, Grün und Blau bis hin zu Violett. So entsteht ein künstlicher Regenbogen, ganz ähnlich wie in der Natur, wenn Sonnenstrahlen auf Regentropfen treffen.

Das Prisma zeigt eindrucksvoll, dass weißes Licht aus vielen Farben besteht, die sich durch unterschiedliche Brechungswinkel voneinander trennen. Je nach Material und Form des Prismas kann das Spektrum unterschiedlich breit oder intensiv erscheinen.

Größe 4,5 x 4,5 x 2 cm

Die Geschichte hinter dem Prisma

Isaac Newton, einer der vielseitigsten und bedeutendsten Wissenschaftler der Geschichte, beschäftigte sich nicht nur mit Gravitation und Mechanik, sondern auch intensiv mit der Natur des Lichts. Im Jahr 1667 stellte er der Royal Society ein bahnbrechendes Experiment vor: die Zerlegung des Sonnenlichts mit einem Prisma.

Zur damaligen Zeit glaubten viele Forscher, Farbe entstünde durch eine Mischung aus Licht und Dunkelheit und Prismen würden das Licht einfärben. Newton widersprach dieser Vorstellung. Er war überzeugt, dass weißes Licht keine einheitliche Substanz ist, sondern eine Mischung vieler verschiedener Strahlen, die jeweils einer bestimmten Farbe entsprechen.

In der Optik bezeichnet man ein Prisma als einen Körper, der Licht brechen, reflektieren und in seine Spektralfarben zerlegen kann. Meist handelt es sich um ein durchsichtiges, dreieckiges Glasprisma. Als Newton Ende der 1660er Jahre mit einem solchen Prisma experimentierte, entdeckte er, dass weißes Licht beim Durchgang durch das Glas in seine Bestandteile zerlegt wird – ein farbiges Spektrum, das alle sichtbaren Farben enthält. Dieses Experiment gilt als eine der wichtigsten Entdeckungen der Optik.

Um seine Beobachtung zu bestätigen, stellte Newton zwei Prismen so auf, dass das farbige Licht aus dem ersten Prisma durch das zweite hindurchtrat. Dabei vereinigten sich die Farben wieder zu weißem Licht. Damit konnte er beweisen, dass das Prisma das Licht nicht einfärbt, sondern lediglich die bereits im weißen Licht vorhandenen Farben sichtbar macht.

Das gleiche Phänomen kann man im Alltag beobachten, etwa wenn Licht an einer Glaskante oder einer Wasseroberfläche gebrochen wird und sich ein kleines Farbspektrum zeigt. Auch der Regenbogen entsteht auf diese Weise: Regentropfen wirken wie winzige Prismen, die das Sonnenlicht brechen und in seine Farben zerlegen.

Newton erkannte außerdem, dass verschiedene Materialien Licht auf unterschiedliche Weise brechen oder absorbieren. Undurchsichtige Körper nehmen bestimmte Farben auf und reflektieren andere. Die reflektierten Strahlen sind es, die das Auge erreichen und uns die Farbe eines Objekts erkennen lassen. Eine rote Fläche beispielsweise absorbiert alle Farben des weißen Lichts außer Rot – diese reflektierte Farbe wird von unserem Auge wahrgenommen und vom Gehirn als „rot“ interpretiert.

Newtons Theorie revolutionierte die Optik, war jedoch nicht in allen Punkten korrekt. Er ging davon aus, dass Licht aus winzigen Teilchen, sogenannten Korpuskeln, besteht. Andere Wissenschaftler wie Robert Hooke und Christiaan Huygens hielten Licht dagegen für eine Welle. Als Newton 1703 sein Hauptwerk Opticks veröffentlichte, in dem er die Teilchentheorie vertrat, entbrannte eine heftige wissenschaftliche Debatte.

Erst Jahrhunderte später konnten Forscher wie Max Planck und Albert Einstein zeigen, dass beide Sichtweisen teilweise richtig sind: Licht besitzt sowohl Wellen- als auch Teilcheneigenschaften. Diese sogenannte Welle-Teilchen-Dualität gilt bis heute als grundlegendes Konzept der modernen Physik und vereint Newtons Korpuskularhypothese mit der Wellentheorie.