Wellenspiele Physiker bringen Licht vom rechten Weg ab

Abknicken, beschleunigen, ausbremsen: Mit immer raffinierteren Methoden versuchen Physiker, Licht- und Schallwellen zu manipulieren. Dieses Jahr noch eine Spielerei, sollen die verbogenen Wellen schon bald für einen besseren Durchblick sorgen.


Laserexperiment im Labor: Licht auf Abwegen
DPA

Laserexperiment im Labor: Licht auf Abwegen

Nicht nur Formel-1-Fans kennen dieses Geräusch: Fährt ein Auto schnell an einem am Straßenrand stehenden Beobachter vorbei, ändert sich der Klang des Motors fast schlagartig - von einem hohen Pfeifen zu einem tiefen Brummen.

"Dopplereffekt" nennen Physiker dieses altbekannte Phänomen: Bewegt sich ein Objekt auf den Betrachter zu, werden die von ihm ausgesandten Schallwellen hin zu höheren Frequenzen (und damit Tönen) verschoben; entfernt es sich, klingen die Töne tiefer. Normalerweise.

Vergangenen Monat hat sich das geändert. Erstmals war es Forschern gelungen, diesen physikalischen Effekt umzukehren: Aus Drähten und Spiegeln bastelten die Wissenschaftler eine Apparatur, die höhere Töne produziert, obwohl sich indirekt eine Schallquelle vom Betrachter fort bewegt.

Auch in anderen Bereichen haben Physiker zuletzt Wellen erfolgreich manipuliert und so die altbekannte Physik auf den Kopf gestellt. All diese Versuche hat das Fachmagazin "Science" nun in seine Liste der wissenschaftlichen Durchbrüche des zu Ende gehenden Jahres aufgenommen.

Dabei gilt das Interesse der Forscher nicht allein der Frequenz, auch die Ausbreitungsrichtung von Schall- und Lichtwellen rückt immer mehr in den Mittelpunkt: Fällt beispielsweise Licht auf eine Wasseroberfläche, so wird der Strahlengang leicht abgelenkt. Physiker nennen dieses Phänomen Brechung, und es ist unter anderem dafür verantwortlich, dass ein in einem Wasserglas steckender Strohhalm geknickt aussieht. In natürlichen Stoffen wird Licht dabei immer in Richtung des dichteren Materials gebrochen.

Mit einem Trick lässt sich das allerdings ändern. Im April haben Physiker eine keilförmige Maschine voller Ringe und Drähte vorgestellt, die Licht eindeutig vom rechten Weg abgebracht hat. Bei einer Kontrollapparatur aus Teflon zeigte sich dagegen das altbekannte Brechungsverhalten.

Forscher aus Boston sind vergangenen Monat noch einen Schritt weiter gegangen: Sie haben nicht nur eine flache Linse aus dem neuen ungewöhnlichem Material produziert, sondern mit ihrer Hilfe auch erste Bilder geschossen. Derartige Linsen versprechen - zumindest in der Theorie - weitaus weniger Verzerrungen als herkömmliche Optiken.

Alexander Stirn



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