Quelltext der Seite Licht

[[licht]] n. ‘Helligkeit, heller Schein, Tageslicht, Beleuchtung, Kerze’, 

** ahd. (8. Jh.), 
** asächs. lioht, 
** mhd. lieht, 
** mnd. licht, lecht, 
** mnl. licht, lecht, liecht, lucht, 
** nl. licht, 
** aengl. lēoht, 
** engl. light 
* ist eine Hauptwortbildung des Eigenschaftswort ''[[licht]]'' 
* oder eine got. liuhaþ ‘Licht’ entsprechende Bildung mit Zahnlautendung zur Wurzel. 
* Lichtbezeichnet zunächst Helligkeit und Glanz, die von einem Gegenstand ausstrahlen, dann auch die ‘brennende, Licht gebende Kerze’ (15. Jh.).

* Das mit Zahnlautendung gebildete Eigenschaftswort ''[[licht]]'' 
** gehört mit ''[[leuchten]]'' und ''[[Lohe]]''<sup>1</sup> 
** sowie 
*** <abbr>aind.</abbr> ''rṓcatē'' ‘leuchtet, scheint, glänzt’, ''rōcaná-''‘hell, licht’, ''rōcíṣ-'' ‘Licht, Glanz’,
*** <abbr>griech.</abbr> ''[[leukós]]'' (''λευκός'') ‘leuchtend, glänzend, weiß’ (s. [[leuko-]], Levkoje), ''[[lýchnos]]'' (''[[λύχνος]]'') ‘Leuchte, Lampe’, 
*** <abbr>lat.</abbr> 
**** (mit monophthongischem ū aus <abbr>ie.</abbr> ''eu'' bzw. ''ou'') 
***** ''[[lūx]]'' (Genitiv ''lūcis'') ‘Licht’, 
***** ''[[lūcēre]]'' ‘hell sein, leuchten, strahlen, glänzen’, 
***** ''[[lūcus]]'' ‘Hain’, eigentlich ‘(Wald)lichtung’, 
***** ''[[lūmen]]'' ‘Licht, Leuchte’ (s. [[illuminieren]]), 
***** ''[[lūna]]'' ‘Mond’, eigentlich ‘die Leuchtende’, 
***** ''[[lūstrāre]]'' ‘hell machen, beleuchten’, auch ‘reinigen, weihen’ (s. ''[[illuster]]'', ''[[illustrieren]]''), 
**** (mit ungeklärtem u) 
***** ''[[lucerna]]'' ‘Leuchte, Lampe’ (s. Luzerne), 
*** <abbr>air.</abbr> ''lōchet'' ‘Blitz’, 
*** <abbr>lit.</abbr> ''laũkas''‘mit einem weißen Fleck auf der Stirn, Feld, Acker, Land (Lichtung)’, 
*** <abbr>aslaw.</abbr> ''luča'', <abbr>russ.</abbr> ''luč'' (''луч'') ‘Strahl’ 
** zur Wurzel <abbr>ie.</abbr> ''*[[leuk-]]'' ‘leuchten, licht’. –
{{Index}}<p></p>

= Licht =

{{Weiterleitungshinweis|Lichtschein|Zum österreichischen Hockey- und Eishockeytorwart siehe [[Fritz Lichtschein]].}}
{{Begriffsklärungshinweis}}

[[Datei:Prism flat rainbow (cropped).jpg|mini|Licht wird durch ein [[Dreieck|dreieckiges]] [[Dispersionsprisma]] in seine [[Spektralfarbe]]n aufgeteilt, die verschieden stark gebrochen werden]]
[[Datei:Sunlight throug palisades.JPG|mini|Durch die Latten einer Scheune einfallendes Sonnenlicht]]
'''Licht''' ist eine Form der [[elektromagnetische Welle|elektromagnetischen Strahlung]]. Im engeren Sinne sind nur die für das menschliche [[Visuelles System|Auge]] [[Farbwahrnehmung#Sichtbares Licht|sichtbaren Anteile]] des [[Elektromagnetisches Spektrum|elektromagnetischen Spektrums]] gemeint. Die untere Grenze dieses Bereichs wird bei Wellenlängen von 360 bis 400 nm, die obere Grenze bei 760 bis 830 nm angesetzt.<ref>[https://cie.co.at/eilvterm/17-21-003 https://cie.co.at/eilvterm/17-21-013 CIE S 017:2020 ILV: International Lighting Vocabulary, 2nd edition]</ref> Im weiteren Sinne werden in der Physik auch elektromagnetische Wellen kürzerer [[Wellenlänge]] ([[Ultraviolett]] oder [[Röntgenstrahlung]]) und größerer Wellenlänge ([[Infrarot]] und [[Terahertz-Strahlung]]) dazu gezählt, wobei die [[Internationale Beleuchtungskommission]] von der Verwendung der Bezeichnung Licht in diesem Kontext abrät.<ref>[https://cie.co.at/eilvterm/17-21-013 CIE S 017:2020 ILV: International Lighting Vocabulary, 2nd edition.]</ref>

Die physikalischen Eigenschaften des Lichts werden durch verschiedene Modelle beschrieben: In der [[Strahlenoptik]] wird die geradlinige Ausbreitung des Lichts durch „Lichtstrahlen“ veranschaulicht; in der [[Wellenoptik]] wird die Wellennatur des Lichts betont, wodurch auch [[Beugung (Physik)|Beugungs]]- und [[Interferenz (Physik)|Interferenzerscheinungen]] erklärt werden können. In der [[Quantenphysik]] schließlich wird das Licht als ein Strom von Quantenobjekten, den [[Photon]]en (veranschaulichend auch „Lichtteilchen“ genannt), beschrieben. Eine vollständige Beschreibung des Lichts bietet die [[Quantenelektrodynamik]]. Im [[Vakuum]] breitet sich Licht mit der konstanten [[Lichtgeschwindigkeit]] von 299.792.458&#8239;m/s aus. Trifft Licht auf Materie, so kann es [[Streuung (Physik)|gestreut]], [[Reflexion (Physik)|reflektiert]], [[Brechung (Physik)|gebrochen und verlangsamt]] oder [[Absorption (Physik)|absorbiert]] werden.

Licht ist der für das menschliche Auge adäquate [[Sinnesreiz]]. Dabei wird die [[Intensität (Physik)|Intensität]] des Lichts als [[Helligkeit]] wahrgenommen, die spektrale Zusammensetzung als [[Farbe]].<ref>{{Internetquelle |url=https://homepages.thm.de/~hg10013/Lehre/MMS/SS01_WS0102/Farbmodelle/Kapitel/Kapitel2.html |titel=Farbmodelle: Licht- und Farbwahrnehmung |abruf=2022-01-09}}</ref>

== Geschichte ==
[[Datei:Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation.jpg|mini|links|Verschiedenfarbige Laser]]
Bis weit in die Neuzeit hinein war weitgehend unklar, was Licht tatsächlich ist. Man glaubte teilweise, dass die Helligkeit den Raum ohne Zeitverzögerung ausfüllt. [[Pythagoras von Samos|Pythagoras]] und [[Euklid]] waren der Auffassung, dass „heiße Sehstrahlen“ von den Augen ausgehen und von anderen Objekten zurückgedrängt werden.<ref>{{Literatur |Autor=Lucio Russo |Titel=Die vergessense Revolution oder die Wiedergeburt des antiken Wissens |Verlag=Springer |Ort=Berlin |Datum=2005 |ISBN=3-540-27707-2 |Seiten=170}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.leifiphysik.de/optik/lichtausbreitung/geschichte/sehvorstellungen-im-altertum |titel=Sehvorstellungen im Altertum {{!}} LEIFIphysik |abruf=2022-01-09}}</ref> Würde dies stimmen, müsste der Mensch auch im Dunklen sehen können.<ref>{{Literatur |Autor= |Titel=Die Beleuchtung mit künstlichem Licht |Hrsg=licht.de |Sammelwerk=licht.wissen |Nummer=01 |Ort=Frankfurt |Datum=2016 |ISBN=978-3-945220-03-0 |Seiten=8}}</ref> Es gab jedoch auch schon seit der Antike Vorstellungen, nach denen das Licht von der Lichtquelle mit endlicher Geschwindigkeit ausgesendet wird.

[[Galileo Galilei]] versuchte als einer der ersten, die [[Lichtgeschwindigkeit|Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts]] ernsthaft zu messen, jedoch ohne Erfolg. Dafür waren die ihm zur Verfügung stehenden Mittel viel zu grob. Dies gelang erst [[Ole Rømer]] anhand von Beobachtungsdaten der [[Liste der Jupitermonde|Jupitermonde]] 1675, insbesondere des Mondes [[Io (Mond)|Io]]. Zwar betrug die Abweichung seines Messwerts (ca. 2,1 · 10<sup>8</sup> m/s) vom tatsächlichen Wert rund 30 %, die eigentliche Leistung Rømers bestand jedoch darin, nachzuweisen, dass sich das Licht mit endlicher Geschwindigkeit ausbreitet.<ref>{{Literatur |Autor=WELT |Titel=Physik: Wie schnell ist lichtschnell? |Sammelwerk=Die Welt |Datum=2006-12-05 |Online=https://www.welt.de/wissenschaft/article700469/Wie-schnell-ist-lichtschnell.html |Abruf=2022-01-09}}</ref> Rømers Messwert wurde im Laufe der folgenden 200 Jahre durch immer raffiniertere Verfahren (vor allem durch [[Hippolyte Fizeau]] und [[Léon Foucault]]) mehr und mehr präzisiert. Die Natur des Lichts blieb jedoch weiter ungeklärt. Im 17. Jahrhundert versuchte [[Isaac Newton]] mit seiner [[Korpuskeltheorie]], die Ausbreitung des Lichts durch die Bewegung von kleinen Teilchen zu erklären. Damit konnte man zwar die [[Reflexion (Physik)|Reflexion]] verstehen, nicht jedoch manche andere optische Phänomene, wie die [[Beugung (Physik)|Beugung]], bei der es sich eindeutig um ein Wellenphänomen handelt. Zur gleichen Zeit begründeten [[Christiaan Huygens]] und andere die [[Wellentheorie des Lichts]],<ref>{{Literatur |Autor=Oliver Morsch |Titel=Licht und Materie Eine physikalische Beziehungsgeschichte |Auflage=1., Auflage, neue Ausg |Ort=Weinheim |Datum=2012 |ISBN=978-3-527-64104-8}}</ref> die sich aber erst Anfang des 19. Jahrhunderts nach den [[Doppelspalt]]&shy;experimenten von [[Thomas Young]] zunehmend durchsetzte.<ref>{{Literatur |Autor=Werner Kinnebrock |Titel=Bedeutende Theorien des 20. Jahrhunderts : Relativitätstheorie, Kosmologie, Quantenmechanik und Chaostheorie |Auflage=4., verbesserte und aktualisierte Auflage |Verlag=De Gruyter Oldenbourg |Ort=Berlin / Boston |Datum=2013 |ISBN=978-3-486-73582-6 |Seiten=13}}</ref>

[[Michael Faraday]] erbrachte 1846 als erster den Nachweis, dass Licht und Magnetismus zwei miteinander verbundene physikalische Phänomene sind. Er veröffentlichte den von ihm gefundenen [[Magnetooptik#Magnetooptische Effekte|magnetooptischen Effekt]], der heute als [[Faraday-Effekt]]<ref>[[Bergmann-Schaefer Lehrbuch der Experimentalphysik]], 10. Auflage, Seite 906</ref> bezeichnet wird, unter dem Titel ''Über die Magnetisierung des Lichts und die Belichtung der Magnetkraftlinien''.<ref>Michael Faraday: ''Experimental Researches in Electricity. Nineteenth Series''. In: ''Philosophical Transactions of the Royal Society''. Band 136, 1846, S. 1–20, {{DOI|10.1098/rstl.1846.0001}}.</ref>

[[James Clerk Maxwell]] formulierte 1864 die noch heute gültigen [[Maxwell-Gleichungen|Grundgleichungen]] der Elektrodynamik und erkannte, dass dadurch die Existenz freier [[elektromagnetische Welle|elektromagnetischer Wellen]] vorhergesagt wurde. Da deren vorhergesagte Ausbreitungsgeschwindigkeit mit der bekannten Lichtgeschwindigkeit übereinstimmte, schloss er, dass das Licht wohl eine elektromagnetische Welle sei.<ref>{{Literatur |Autor=James Clerk Maxwell |Titel=A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field |Hrsg= |Sammelwerk=Philosophical Transactions of the Royal Society of London |Nummer=155 |Datum=1865 |Seiten=459-512}}</ref> Er vermutete (wie damals nahezu alle Physiker), dass diese Welle nicht im leeren Raum existieren könne, sondern ein Ausbreitungsmedium brauche. Dieses Medium, das das gesamte Weltall ausfüllen müsste, wurde als [[Äther (Physik)|Äther]] bezeichnet.<ref>{{Literatur |Autor=Albert Kümmel-Schnur, Jens Schröter |Titel=Äther Ein Medium der Moderne |Verlag=transcript Verlag |Ort=Bielefeld |Datum=2008 |ISBN=978-3-8394-0610-6 |Seiten=19}}</ref>

Mit der darauf aufbauenden ''elektromagnetischen Lichttheorie'' schienen im ausgehenden 19. Jahrhundert beinahe alle Fragen zum Licht geklärt. Allerdings ließ sich einerseits der postulierte Äther nicht nachweisen (siehe [[Michelson-Morley-Experiment]]), was letztendlich das Tor zur [[Spezielle Relativitätstheorie|speziellen Relativitätstheorie]] aufstieß. Andererseits schien unter anderem der [[Photoelektrischer Effekt|Photoeffekt]] der Wellennatur des Lichts zu widersprechen. So entstand eine radikal neue Sichtweise des Lichts, die durch die Quantenhypothese von [[Max Planck]] und [[Albert Einstein]] begründet wurde. Kernpunkt dieser Hypothese ist der [[Welle-Teilchen-Dualismus]], der das Licht nun nicht mehr ausschließlich als Welle oder ausschließlich als Teilchen beschreibt, sondern als [[Quantenobjekt]].<ref>{{Literatur |Autor=Udo Hartje |Titel=Albert Einstein's hypothetical question basic ideas for a compatible physics and a consistent natural science = Albert Einsteins hypothetische Frage |Auflage=2. Aufl., Sonderdr |Ort=Berlin |Datum=2004 |ISBN=978-3-9806131-5-6 |Seiten=8}}</ref> Als solches vereint es Eigenschaften von Welle und von Teilchen, ohne das eine oder das andere zu sein und entzieht sich somit unserer konkreten Anschauung. Daraus entstand Anfang des 20. Jahrhunderts die [[Quantenphysik]] und später die [[Quantenelektrodynamik]], die bis heute unser Verständnis von der Natur des Lichts darstellt.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.spektrum.de/magazin/100-jahre-quantentheorie/827483 |titel=100 Jahre Quantentheorie |abruf=2022-01-09}}</ref>

== Wissenschaft ==
=== Physik ===
Im Folgenden werden die wichtigsten Modelle zur Beschreibung des Lichts vorgestellt. Wie alle Modelle in der Physik sind auch die hier aufgeführten in ihrem Geltungsbereich beschränkt. Eine nach unserem heutigen Wissen vollständige Beschreibung des Phänomens „Licht“ kann nur die Quantenelektrodynamik liefern.

==== Licht als elektromagnetische Welle ====
{{Hauptartikel|Elektromagnetische Welle}}
[[Datei:EM-Wave noGIF.svg|mini|Linear polarisierte elektromagnetische Welle im Vakuum. Die monochromatische Welle mit [[Wellenlänge]] <math>\lambda</math> breitet sich in ''x''-Richtung aus, die [[elektrische Feldstärke]] <math>\vec E</math> (in blau) und die [[magnetische Flussdichte]] <math>\vec B</math> (in rot) stehen zueinander und zur Ausbreitungsrichtung im rechten Winkel.]]

In der klassischen Elektrodynamik wird Licht als eine hochfrequente elektromagnetische Welle aufgefasst. Im engeren Sinne ist „Licht“ nur der für das menschliche Auge sichtbare Teil des elektromagnetischen Spektrums – das '''sichtbare Licht''' – also Wellenlängen zwischen ca.&nbsp;380 und 780&nbsp;nm. Dies entspricht [[Frequenz]]en von ca.&nbsp;790 bis 385&nbsp;[[Hertz (Einheit)#Gebräuchliche dezimale Vielfache|THz]]. Es ist eine [[Transversalwelle]], wobei die Amplitude durch den Vektor des [[Elektrisches Feld|elektrischen Feldes]] oder des [[Magnetismus|Magnetfeldes]] gegeben ist. Die Ausbreitungsrichtung verläuft senkrecht dazu. Die Richtung des <math>\vec{E}</math>-Feld-Vektors oder <math>\vec{B}</math>-Feld-Vektors wird [[Polarisation]]srichtung genannt. Bei unpolarisiertem Licht setzt sich das Strahlungsfeld aus Wellen aller Polarisationsrichtungen zusammen. Sichtbares Licht (wie alle elektromagnetischen Wellen) breitet sich im Vakuum mit der [[Lichtgeschwindigkeit]] von c&#8239;=&#8239;299&#8239;792&#8239;458&nbsp;m/s aus.

Die Wellengleichung dieser elektromagnetischen Welle kann aus den [[Maxwell-Gleichungen]] hergeleitet werden. Daraus ergibt sich ein einfacher Zusammenhang zwischen der Lichtgeschwindigkeit, der [[Magnetische Feldkonstante|magnetischen Feldkonstante]] <math>\mu_0</math> und der [[Elektrische Feldkonstante|elektrischen Feldkonstante]] <math>\varepsilon_0</math>:
: <math>c=\frac{1}{\sqrt{\mu_0 \varepsilon_0}}</math>
im Vakuum,
: <math>c_{\text{Medium}}=\frac{1}{\sqrt{\mu_0 \mu_r \varepsilon_0 \varepsilon_r}}</math>
im Medium.

Offensichtlich hängt die Lichtgeschwindigkeit – genauer: die [[Phasengeschwindigkeit]] des Lichts – in Medien von deren Materialeigenschaften ab. Diese können im [[Brechungsindex]] <math>n</math> zusammengefasst werden. Im Allgemeinen ist er frequenzabhängig, was als [[Dispersion (Physik)|Dispersion]] bezeichnet wird. Darauf beruht unter anderem die Fähigkeit eines [[Prisma (Optik)|Prismas]], das Licht in seine spektralen Anteile zu zerlegen. Kurzwelliges blaues Licht (< 450 nm) wird bei normaler Dispersion stärker gebrochen als langwelliges rotes Licht (> 600 nm).

==== Strahlenoptik ====
{{Hauptartikel|Geometrische Optik}}

Die Strahlenoptik (auch geometrische Optik) macht sich die Näherung zunutze, dass die Ausbreitung des Lichts durch gerade „Strahlen“ veranschaulicht werden kann. Diese Näherung ist vor allem dann gerechtfertigt, wenn die Abmessungen der Versuchsanordnung groß gegenüber der Wellenlänge des Lichts sind. Dann können sämtliche Beugungsphänomene vernachlässigt werden. Das Bindeglied zwischen Wellenoptik und Strahlenoptik ist der [[Wellenvektor]], dessen Richtung mit der Richtung des Lichtstrahls übereinstimmt. Die Strahlenoptik ist besonders gut geeignet, Phänomene wie Licht und [[Schatten]], [[Reflexion (Physik)|Reflexion]] oder [[Brechung (Physik)|Brechung]] zu beschreiben. Daher kann mit ihr die Funktion vieler optischer Geräte ([[Lochkamera]], [[Lupe]], [[Teleskop]], [[Mikroskop]]) erklärt werden. Insbesondere sind die Abbildungsgesetze auch die Grundlage für das Verständnis des Brechapparats im menschlichen Auge.

'''Prinzipien von Strahlen'''
* Lichtstrahlen breiten sich immer geradlinig aus und ändern ihre Richtung nur dann, wenn sie auf einen Körper treffen (durch Reflexion, Brechung oder Streuung), unberücksichtigt der in der [[Astronomie]] beobachteten Ablenkung des Lichts durch schwere [[Masse (Physik)|Massen]] ([[Gravitationslinseneffekt]]).
* Lichtstrahlen können einander durchdringen, ohne sich gegenseitig dabei zu beeinflussen.
* Der Lichtweg ist umkehrbar. Das bedeutet, dass jeder [[Strahlengang]] auch dann allen optischen Gesetzen genügen würde, wenn man die Ausbreitungsrichtung des Lichts umkehren würde.

===== Reflexion =====
[[Datei:Reflexion.svg|mini|Reflexion und Brechung an der Grenzschicht zweier transparenter Medien mit unterschiedlichem Brechungsindex]]

Von spiegelnden Oberflächen (blankes Metall, Wasseroberfläche) wird Licht nach dem [[Reflexionsgesetz]] reflektiert. Der einfallende und der ausfallende Strahl sowie das Lot auf der reflektierenden Fläche liegen in einer Ebene. Einfallswinkel und Ausfallswinkel sind einander gleich. Das Verhältnis der reflektierten Lichtintensität zur einfallenden Lichtintensität wird als [[Reflexionsgrad]] bezeichnet und ist material- und wellenlängenabhängig. Der Reflexionsgrad gibt an, wie viel Prozent des auf eine Fläche fallenden Lichtstroms reflektiert werden.<ref>{{Internetquelle |autor= |url=https://www.licht.de/de/trends-wissen/wissen-kompakt/lichtlexikon/details-lichtlexikon/reflexionsgrad/ |titel=Lichtlexikon |hrsg=licht.de |abruf=2018-08-20}}</ref>

===== Brechung =====
Licht wird an der Grenzfläche zwischen zwei Medien unterschiedlicher optischer Dichte gebrochen, d.&nbsp;h., ein Strahl ändert an dieser Grenzfläche seine Richtung. (Der Vollständigkeit halber sei gesagt, dass an einer solchen Grenzfläche stets auch die Reflexion mehr oder weniger stark auftritt.) Das [[Brechungsgesetz]] von Snellius besagt:

Der einfallende und der gebrochene Strahl sowie das Lot auf der Grenzfläche liegen in einer Ebene. Dabei ist der Winkel zwischen Lot und Lichtstrahl in dem Medium kleiner, das den höheren Brechungsindex hat.

Die genauen Winkel <math>\delta_i</math> können durch die Brechungsindizes <math>n_i</math> der beteiligten Medien berechnet werden:

:<math>n_1\sin\delta_1=n_2\sin\delta_2</math>.

Wenn der einfallende Strahl aus dem optisch dichteren Medium unter einem flachen Winkel auf die Grenzfläche trifft, gibt es keinen reellen Winkel für den gebrochenen Strahl, der diese Bedingung erfüllt. In diesem Fall tritt statt der Brechung eine [[Totalreflexion]] auf.

==== Wellenoptik ====
{{Hauptartikel|Wellenoptik}}
[[Datei:Doubleslit3Dspectrum.gif|mini|Beugung einer ebenen Welle an einem Doppelspalt: Von den beiden Spalten geht je eine Elementarwelle aus, die beide zu dem typischen Beugungsmuster eines Doppelspalts interferieren.]]

Der Wellenoptik liegt das [[Huygenssches Prinzip|Prinzip von Huygens und Fresnel]] zugrunde.

Jeder Punkt einer Wellenfront ist der Ausgangspunkt einer Elementarwelle. Eine Wellenfront ergibt sich als Überlagerung dieser Elementarwellen.

Mit ''Elementarwelle'' ist in diesem Zusammenhang eine Kugelwelle gemeint, die von einem bestimmten Punkt ausgeht. ''Wellenfronten'' sind die Flächen gleicher Phase. Der Abstand zwischen zwei aufeinander folgenden Wellenfronten ist somit die Wellenlänge. Die Wellenfronten einer ebenen Welle sind also Ebenen, die Wellenfronten von Elementarwellen sind konzentrische Kugelflächen. Die Ausbreitungsrichtung (also die Richtung des Wellenvektors) bildet stets eine [[Normale]] zur Wellenfront. Mit der Wellenoptik lassen sich alle Phänomene der Beugung und [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] verstehen. Sie eignet sich aber auch, das Reflexions- und das Brechungsgesetz herzuleiten. Die Wellenoptik widerspricht also nicht der Strahlenoptik, sondern erweitert und vertieft diese.

Historisch nimmt die Wellenoptik von Huygens und Fresnel schon eine wesentliche Erkenntnis der Elektrodynamik vorweg: Lichtwellen sind elektromagnetische Wellen.

==== Photonen ====
{{Hauptartikel|Photon}}

In der Quantenphysik wird Licht nicht mehr als klassische Welle, sondern als Quantenobjekt aufgefasst. Demnach setzt sich das Licht aus einzelnen diskreten Energiequanten zusammen, den sogenannten Photonen. Ein Photon ist ein Elementarteilchen, genauer ein elementares [[Boson]] mit einer [[Masse (Physik)|Masse]] von 0, das sich stets mit der Lichtgeschwindigkeit <math>c</math> bewegt.

Es trägt eine Energie von

:<math>E = h \nu =\frac{hc}\lambda</math>

Dabei ist <math>\nu</math> die Frequenz des Lichts, <math>\lambda</math> die Wellenlänge und <math>h</math> die [[Planck-Konstante]] mit {{nowrap|1=<math>h = 6{,}626\,070\,15 \cdot 10^{-34}\,\text{Js}</math>.}}

Das Photon hat einen Impuls von

:<math>p = \frac{h}{\lambda} = \frac{h\nu}{c}</math>.

Ein Photon wird entweder als Ganzes absorbiert und emittiert oder gar nicht. Es ist also „zählbar“ wie ein Teilchen. Trotzdem bleibt alles, was hier bisher über die Welleneigenschaften des Lichts gesagt wurde, gültig. Dieses merkwürdige Verhalten der Photonen, das jedoch auch alle anderen Quantenobjekte zeigen, wurde mit dem Schlagwort „Welle-Teilchen-Dualismus“ bezeichnet: Quantenobjekte sind weder wie klassische Teilchen noch wie klassische Wellen zu verstehen. Je nach Betrachtungsweise zeigen sie Eigenschaften der einen oder der anderen.

In der heute gängigsten Interpretation der Quantenmechanik ([[Kopenhagener Deutung]]) kann man den genauen Ort eines Photons nicht ''a priori'' vorhersagen. Man kann nur Aussagen über die Wahrscheinlichkeit machen, mit der ein Photon an einer bestimmten Stelle auftreffen wird. Diese Wahrscheinlichkeitsdichte ist durch das [[Betragsquadrat]] der Amplitude der Lichtwelle gegeben.

Historisch wurde die quantenmechanische Beschreibung des Lichts notwendig, weil sich einige Phänomene mit der rein [[Klassische Physik|klassischen]] Elektrodynamik nicht erklären ließen:
* Stellt man sich eine thermische Lichtquelle (im Idealfall ein [[Schwarzer Körper]]) als eine Ansammlungen von vielen atomaren Oszillatoren vor, die mit dem Strahlungsfeld im Gleichgewicht stehen, so würde eine klassische Herleitung zur „UV-Katastrophe“ führen, kurzwellige Strahlung müsste im Spektrum des Schwarzen Körpers viel stärker vertreten sein, als sie es ist. ([[Rayleigh-Jeans-Gesetz]])
* Die klassische Elektrodynamik würde vorhersagen, dass die Energie von Elektronen, die beim [[Photoelektrischer Effekt|Photoeffekt]] freigesetzt werden, proportional zur [[Intensität (Physik)|''Intensität'']] der absorbierten Strahlung ist. Tatsächlich ist sie aber (abgesehen von einem konstanten Summanden) proportional zur ''Frequenz'' der Strahlung. Dieser Zusammenhang lässt sich klassisch nicht verstehen.
* Empfindliche Detektoren (beispielsweise [[Photomultiplier]]) empfangen bei schwacher Einstrahlung nicht etwa eine konstant gleichmäßig niedrige Intensität, sondern einzelne, sowohl räumlich als auch zeitlich sehr eng begrenzte Signale.
* Das Spektrum von [[Röntgenbremsstrahlung]] hat eine kurzwellige Grenze, die direkt mit der Energie der Elektronen zusammenhängt, die für ihre Erzeugung verwendet wurden.

==== Wechselwirkung mit Materie ====
<gallery>
 Light matter reflection.svg|Reflexion
 Light matter scattering.svg|Streuung
 Light matter absorption.svg|Absorption
 Light matter refraction.svg|Brechung
 Light matter birefringence.svg|Doppelbrechung
 Light matter optical rotation.svg|Optische Aktivität
 Photoelectric effect in a solid - diagram.svg|Photoelektrischer Effekt
</gallery>
Neben den schon weiter oben in diesem Artikel beschriebenen Phänomenen
* [[Brechung (Physik)|Brechung]]
* [[Reflexion (Physik)|Reflexion]]
gibt es noch zahlreiche weitere Wechselwirkungen zwischen Licht und Materie.
* [[Lichtabsorption|Absorption]]: Die Energie des einfallenden Lichts wird von einem Körper verschluckt. Dies kann dazu führen, dass ein Elektron auf ein höheres [[Energieniveau]] gehoben wird, dass sich der Körper erwärmt usw. Wenn die Strahlung unabhängig von ihrer Wellenlänge absorbiert wird, erscheint der Körper schwarz. Wird nur ein Teil des Spektrums absorbiert, so bestimmen die übrig gebliebenen Teile des Spektrums die Farbe des Körpers ([[Subtraktive Farbmischung]]). Im Falle der elektronischen Anregung kann die Energie auch wieder in Form von Strahlung abgegeben werden. Man spricht von ''spontaner'' Emission, von [[Fluoreszenz]] oder – wenn der Vorgang zeitlich deutlich verzögert erfolgt – von [[Phosphoreszenz]].
* [[Doppelbrechung]]: Manche Materialien spalten einen Lichtstrahl in zwei Strahlen unterschiedlicher Polarisation auf.
* [[Optische Aktivität]]: Bestimmte Medien können die Polarisationsebene von polarisiertem Licht drehen.
* [[Photoelektrischer Effekt]]: Die Photonen lösen Elektronen aus dem bestrahlten Körper.
* [[Streuung (Physik)|Streuung]]: Das Licht ändert seine Ausbreitung, jedoch nicht wie bei der Reflexion in eine definierte Richtung, sondern diffus in alle möglichen Raumrichtungen. Je nach dem streuenden Körper unterscheidet man zwischen [[Compton-Streuung]] (an freien Elektronen), [[Rayleigh-Streuung]] (an gebundenen Elektronen ohne Energieübertrag), [[Raman-Streuung]] (an gebundenen Elektronen mit Energieübertrag), [[Mie-Streuung]] (an Teilchen, deren Ausdehnung in der Größenordnung der Wellenlänge liegt).

==== Lichtquellen ====
[[Datei:Spectral-lines-continuous.svg|mini|Kontinuierliches Spektrum]]
[[Datei:Spectral-lines-emission.svg|mini|Linienspektrum (hier: Emissionsspektrum von [[Wasserstoff]])]]

Prinzipiell unterscheidet man zwischen ''thermischen'' und ''nicht-thermischen'' Strahlern. Erstere beziehen die Energie für die Strahlungsemission aus der thermischen Bewegung ihrer Teilchen. Beispiele sind Kerzenflammen, glühende Körper (Glühdraht einer [[Glühlampe]]) und die [[Sonne]]. Das Spektrum eines thermischen Strahlers ist kontinuierlich, d.&nbsp;h., es treten alle Wellenlängen auf, wobei die spektralen Anteile nach dem [[Plancksches Strahlungsgesetz|Planckschen Strahlungsgesetz]] ausschließlich von der Temperatur abhängen, jedoch, abgesehen vom spektralen [[Emissionsgrad]], nicht vom Material des Strahlers.

Im Gegensatz dazu haben nicht-thermische Lichtquellen kein kontinuierliches Spektrum, sondern ein Linien- oder ein Bandenspektrum. Das bedeutet, dass nur ganz bestimmte Wellenlängen abgestrahlt werden. Linienspektren treten bei [[Gasentladungsröhre]]n auf, Bandenspektren bei [[Leuchtdiode]]n, [[Polarlicht]]ern oder [[Leuchtkäfer]]n. Die Energiequellen für die Strahlung sind hier elektrischer Strom, Teilchenstrahlung oder chemische Reaktionen. Linienspektren sind oft charakteristisch für bestimmte Stoffe.

Eine Sonderstellung unter den Lichtquellen nimmt der [[Laser]] ein. Laserlicht ist nahezu ''[[monochromatisch]]'' (es besteht fast nur aus einer Wellenlänge), mehr oder weniger ''[[Kohärenz (Physik)|kohärent]]'' (es besteht eine feste Phasenbeziehung zwischen mehreren Wellenzügen) und oft ''[[polarisation|polarisiert]]''.

Die [[Tscherenkow-Strahlung]] entsteht durch die Bewegung von geladenen Teilchen durch ein durchsichtiges [[Dielektrikum]], wenn die Teilchengeschwindigkeit höher als die Lichtgeschwindigkeit im Dielektrikum ist. Sie ist das Analogon zum [[Überschallknall]] und kann zum Beispiel in [[Schwimmbadreaktor]]en und [[Abklingbecken]] von [[Kernkraftwerk]]en beobachtet werden.

==== Lichtempfänger ====
* Der intakte Sehsinn ist der einfachste Nachweis. Dementsprechend spielt das [[Auge]] eine wichtige Rolle bei der direkten Beobachtung von Vorgängen, an denen Licht beteiligt ist.
* Der [[Fotografischer Film|fotografische Film]] spielte bei der Erforschung der Natur des Lichtes eine große Rolle: Man kann durch lange Belichtung geringste Lichtintensitäten von fernen Sternen und deren Spektren dokumentieren. Fotografische Schichten können für verschiedene Bereiche des Spektrums sensibilisiert werden. Inzwischen wird der fotografische Film jedoch mehr und mehr durch [[Bildsensor]]en verdrängt.
* Optische [[Strahlungsdetektor]]en nutzen meist den äußeren (Photozelle, [[Vidicon]], [[Bildverstärker]], Photomultiplier) und inneren ([[Halbleiter]]&shy;detektoren wie [[Photodiode]], [[Fototransistor]], [[Fotowiderstand]]) [[Photoelektrischer Effekt|photoelektrischen Effekt]]. Komplexe Sensoren ([[Zeilensensor]]en und Bildsensoren), die auch in [[Scanner (Datenerfassung)|Scannern]] und [[Digitalkamera]]s als Aufnahmeelement dienen, arbeiten ebenfalls mit Halbleiterdetektoren. Farbsensoren arbeiten mit mehreren, hinter verschiedenen Filtern liegenden [[Photodetektor]]en.
* Durch [[Fluoreszenz]] kann Ultraviolett und auch Infrarot (nach einer [[Zwei-Photonen-Absorption]]) nachgewiesen werden, indem das entstehende sichtbare Licht ausgewertet wird.
* Licht lässt sich auch durch seine thermische Wirkung nachweisen. Auf diesem Prinzip beruhen die in der [[Astronomie]] verwendeten [[Bolometer]] zur Vermessung der Strahlungsleistung astronomischer Lichtquellen sowie thermische Leistungsmesser für Laserstrahlen hoher Leistung.

=== Biologie ===
==== Licht als Ökofaktor ====
[[Datei:Chlorophyll spectrum.png|mini|Absorptionsspektrum des grünen Blattfarbstoffs [[Chlorophyll]] ''a'' und ''b'', mit dem Pflanzen Licht aufnehmen und in der Folge verwerten können; siehe auch [[Soret-Bande]]]]
Licht stellt für Pflanzen – neben der Verfügbarkeit von Wasser – den wichtigsten Ökofaktor dar, weil es Energie für die [[Photosynthese]] liefert. Die von den [[Chlorophyll]]-Molekülen in den [[Chloroplasten]] absorbierte Lichtenergie wird genutzt, um Wassermoleküle zu spalten ([[Photolyse]]) und so [[Reduktionsmittel]] für die Photosynthese herzustellen. Diese werden in einem zweiten Schritt verwendet, um [[Kohlenstoffdioxid]] schrittweise schließlich zu [[Glucose]] zu reduzieren, woraus unter anderem [[Stärke]] aufgebaut wird. Der bei der Fotolyse anfallende Sauerstoff wird als Reststoff an die Atmosphäre abgegeben. Die Summenreaktionsgleichung der Photosynthese lautet:

:<math>\mathrm{6\; CO_2 + 6\; H_2O \quad \xrightarrow{h \nu} \;C_6H_{12}O_6 + 6\; O_2}</math>

Den Aufbau von organischen Verbindungen aus Kohlenstoffdioxid bezeichnet man als Kohlenstoffdioxid-[[Assimilation (Biologie)|Assimilation]]. Organismen, die mithilfe von Licht dazu in der Lage sind, nennt man ''photo''-[[Autotrophie|autotroph]]. Neben den [[Gefäßpflanzen]] gehören auch [[Moose]], [[Algen]] und einige [[Bakterien]] dazu, beispielsweise [[Cyanobakterien]] und [[Purpurbakterien]]. Alle [[Heterotrophie|heterotrophen]] Organismen sind von dieser Assimilation abhängig, weil sie ihren Energiebedarf nur aus organischen Verbindungen, die sie mit der Nahrung aufnehmen müssen, decken können.

Die Konkurrenz der Pflanzen ums Licht macht sich im „Stockwerkaufbau“ des [[Wald]]es und der damit verbundenen Spezialisierung von Licht- und [[Schattenpflanze]]n oder in der jahreszeitlichen Abfolge verschiedener [[Aspekt (Biologie)|Aspekte]] bemerkbar. In Gewässern dient ''nur'' die lichtdurchflutete oberste Schicht, die [[Trophogene Zone|Nährschicht]], der Bildung von Biomasse und Sauerstoff, hauptsächlich durch [[Phytoplankton]]. Weil viele Tiere und Einzeller durch das hohe Nahrungsangebot und den vergleichsweise hohen Sauerstoffgehalt des Wassers hier gute Lebensbedingungen finden, werden sie durch das Licht angelockt.

[[Datei:Lampyris noctiluca.jpg|mini|hochkant|[[Großer Leuchtkäfer]] (''Lampyris noctiluca''), weibliches Tier beim hochsommerlichen Lock-Leuchten]]
Der Licht- oder Sehsinn ist für viele Tiere einer der wichtigsten Sinne. Er dient zur Orientierung im Raum, zur Steuerung des [[Circadiane Rhythmik|Tag-Nacht-Rhythmus]], zum Erkennen von Gefahren, zum Aufspüren von Beute und zur Kommunikation mit Artgenossen. Daher haben sich im Laufe der Evolution in den verschiedensten [[Taxon|Taxa]] die unterschiedlichsten Lichtsinnesorgane entwickelt. Diese reichen von den einfachen Augenflecken von ''[[Euglena]]'' über einfache Pigmentfelder bis zu den komplex aufgebauten [[Facettenauge]]n und [[Linsenauge]]n. Nur wenige Tiere sind vollkommen unempfindlich für Lichtreize. Dies ist höchstens dann der Fall, wenn sie in völliger Dunkelheit leben, wie Höhlentiere.

Sowohl für Räuber- als auch Beutetiere ist es von Vorteil, ''nicht'' gesehen zu werden. Anpassungen daran sind [[Tarnung (Biologie)|Tarnung]] und [[Temporale Spezialisten|Nachtaktivität]]. Dahingegen haben viele Lebewesen selbst die Fähigkeit entwickelt zu leuchten. Das bekannteste Beispiel ist der [[Leuchtkäfer]]. Man findet dieses Phänomen der [[Biolumineszenz]] aber auch bei [[Tiefseefische]]n, [[Leuchtkrebs]]en, Pilzen ([[Hallimasch]]) oder Bakterien. Der Nutzen der Biolumineszenz wird vor allem mit innerartlicher Kommunikation, der Abschreckung von Fraßfeinden und dem Anlocken von Beute erklärt.

==== Licht als Sinnesreiz ====
[[Datei:Eye scheme.svg|mini|hochkant=1.07|Schematischer Längsschnitt durch das menschliche Auge]]

Das Licht, das ins menschliche Auge fällt, wird durch den Brechapparat (bestehend aus [[Hornhaut]], vorderer und hinterer Augenkammer, [[Linse (Auge)|Linse]] und [[Glaskörper]]) auf die [[Netzhaut]] projiziert. Dort entsteht ein reelles, auf dem [[Kopf]] stehendes Bild (vergleichbar dem Vorgang in einer Fotokamera). Dadurch werden die in der Netzhaut befindlichen [[Photorezeptor]]en (= Lichtsinneszellen) gereizt, die den Reiz in ein elektrisches Signal wandeln. Dieses Signal wird über den Sehnerv, in den die einzelnen Nervenstränge der Netzhaut münden, zum [[Gehirn]] geleitet. Dort werden die auf dem Kopf stehenden Bilder unserer Umwelt dann in Echtzeit „gerade gerückt.“

Lichtintensität wird als ''Helligkeit'' empfunden. Das Auge kann sich durch verschiedene Mechanismen an die – viele Zehnerpotenzen umfassenden – Intensitäten anpassen (siehe [[Adaptation (Auge)|Adaption]]). Die empfundene Helligkeit hängt dabei mit der tatsächlichen Intensität über das [[Weber-Fechner-Gesetz]] zusammen.

Die spektrale Zusammensetzung des Lichtreizes wird als [[Farbe]] wahrgenommen, wobei das menschliche Auge Licht mit Wellenlängen zwischen ca. 380 nm und 750 nm erfassen kann. Trennt man weißes Licht (durch ein Prisma) auf, so erscheinen die Wellenlängen als Farben des Regenbogens.
<!--
Spektralbereiche für die Farben liegen sehr weit daneben. 618 nm ist das Rot auf Monitoren.
633 nm ist das Rot des HeNe-Lasers. Hier ist aus einer fehlerhaften Tabelle abgeschrieben worden.
{| cellpadding="5" cellspacing="0" class="wikitable" style="text-align:center"
|+ Wellenlängenbereiche der Spektralfarben<ref name=":0">{{Internetquelle |url=https://www.bfs.de/DE/themen/opt/sichtbares-licht/einfuehrung/einfuehrung.html. |titel=Was versteht man unter Licht |werk=bfs.de |hrsg=Bundesamt für Strahlenschutz |sprache=de |abruf=2023-09-30}}</ref>
|- class="hintergrundfarbe6"
!
! (etwa-)Farbton
! Wellenlänge&nbsp;<math>\lambda</math> in [[Nanometer|nm]]
! Wellenfrequenz&nbsp;<math>\nu</math> in [[Terahertz|THz]]
! Energie&nbsp;E pro Photon in [[Elektronenvolt|eV]]
! [[Wellenzahl]]&nbsp;&nbsp;<math>\tilde{\nu}</math> in [[Zentimeter|cm]]<sup>−1</sup>
|-
|bgcolor="#500080"| || [[Violett]] || 380–420 || 789,5–714,5 || 3,26–2,955 || 26.316–23.810
|-
| bgcolor="#0000cc" |  || [[Blau]] || 420–490 || 714,5–612,5 || 2,95–2,535 || 23.810–20.408
|-
|bgcolor="#00aa00"| || [[Grün]] || 490–575 || 612,5–522,5 || 2,53–2,165 || 20.408–17.391
|-
| bgcolor="#ffff00" |  || [[Gelb]] || 575–585 || 522,5–513,5 || 2,16–2,125 || 17.391–17.094
|-
|bgcolor="orange"| || [[Orange (Farbe)|Orange]] || 585–650 || 513,5–462,5 || 2,12–1,915 || 17.094–15.385
|-
|bgcolor="#ff0000"| || [[Rot]] || 650–750 || 462,5–400,5 || 1,91–1,655 || 15.385–13.333
|}
-->
{| class="wikitable float-right" style="text-align:center; font-size:90%;"
|+ Projektion einiger Farben und derer Spektralbereiche in den [[RGB-Farbraum]].<ref>Die RGB-Farbwerte sind Näherungen. Die Darstellung hängt vom verwendeten Ausgabegerät ab. Die Wahrnehmung von der [[Physiologie]] der betrachtenden Person sowie deren Alter und dem Umgebungslicht ab. Eine umfangreiche Abhandlung findet sich in der englischsprachigen Wikipedia, Stichwort: [[:en:Color blindness|Color Blindness]]. Der Übergang zwischen den Farbnamen ist kontinuierlich, es gibt keine Stufen. Der normalsichtige Mensch kann etwa 110 bis 130 unterschiedliche Farben wahrnehmen.</ref>
|-
! style="text-align:left"| Farbname
! Wellenlänge
! Frequenz
|- style="background:#2F00AA;"
! style="text-align:left" rowspan="2" | violett
| style="color:white" | 380–400&nbsp;nm
| style="color:white" | 749–789&nbsp;THz
|- style="background:#2F00CC;"
| style="color:white" | 400–425&nbsp;nm
| style="color:white" | 705–749&nbsp;THz
|- style="background:#2F00EE;"
! style="text-align:left" | indigo
| style="color:white" | 425–450&nbsp;nm
| style="color:white" | 666–705&nbsp;THz
|- style="background:#1F00FF;"
! style="text-align:left" rowspan="4" | blau
| style="color:white" | 450–460&nbsp;nm
| style="color:white" | 652–666&nbsp;THz
|- style="background:#0000ff;"
| style="color:white" | 460–465&nbsp;nm
| style="color:white" | 645–652&nbsp;THz
|- style="background:#0087ff;"
| style="color:white" | 465–470&nbsp;nm
| style="color:white" | 638–645&nbsp;THz
|- style="background:#00a9ff;"
| 470–475&nbsp;nm
| 631–638&nbsp;THz
|- style="background:#00d2ff;"
! style="text-align:left" rowspan="2" | türkis
| 475–485&nbsp;nm
| 618–631&nbsp;THz
|- style="background:#00fff5;"
| 485–500&nbsp;nm
| 600–618&nbsp;THz
|- style="background:#00ffb2;"
! style="text-align:left" rowspan="4" | grün
| 500–520&nbsp;nm
| 577–600&nbsp;THz
|- style="background:#00ff6c;"
| 520–540&nbsp;nm
| 555–577&nbsp;THz
|- style="background:#48ff00;"
| 540–550&nbsp;nm
| 545–555&nbsp;THz
|- style="background:#9cff00;"
| 550–560&nbsp;nm
| 535–545&nbsp;THz
|- style="background:#cbff00;"
! style="text-align: left" rowspan="4" | gelb
| 560–565&nbsp;nm
| 531–535&nbsp;THz
|- style="background:#e9ff00;"
| 565–570&nbsp;nm
| 526–531&nbsp;THz
|- style="background:#FFff00;"
| 570–575&nbsp;nm
| 521–526&nbsp;THz
|- style="background:#ffd700"
| 575–580&nbsp;nm
| 517–521&nbsp;THz
|- style="background:#ffb300;"
! style="text-align:left" rowspan="3" | orange
| 580–590&nbsp;nm
| 508–517&nbsp;THz
|- style="background:#ff9200;"
| 590–595&nbsp;nm
| 504–508&nbsp;THz
|- style="background:#ff7f00;"
| 595–600&nbsp;nm
| 500–504&nbsp;THz
|- style="background:#ff5c00;"
!style="text-align:left" rowspan="5" | rot
| 600–605&nbsp;nm
| 496–500&nbsp;THz
|- style="background:#ff3b00;"
|style="color:white"| 605–610&nbsp;nm
|style="color:white"| 491–496&nbsp;THz
|- style="background:#ff0000;"
|style="color:white"| 610–615&nbsp;nm
|style="color:white"| 487–491&nbsp;THz
|- style="background:#F70033;"
|style="color:white"| 615–620&nbsp;nm
|style="color:white"| 484–487&nbsp;THz
|- style="background:#EE0044;"
|style="color:white"| 620–780&nbsp;nm
|style="color:white"| 384–484&nbsp;THz
|}

Die Tabelle rechts gilt für monochromatisches, also einfarbiges Licht einer bestimmten Wellenlänge. Mischungen aus Licht mehrerer Wellenlängen rufen hingegen andere Farbeindrücke hervor. Eine [[Additive Farbmischung|additive Mischung]] aus grünem und rotem Licht erscheint dem menschlichen Auge als Gelb, die Mischung von Rot und Blau dagegen als [[Magenta (Farbe)|Magenta]]. Im Spektrum des [[Regenbogen|Regenbogens]] gibt es kein Magenta, weil es keiner einzelnen Wellenlänge entspricht.<ref>{{Internetquelle |url=https://wisotop.de/magenta-pink-licht-gibts-nicht.php/ |titel=Kein Magenta im Regenbogen |abruf=2020-11-27}}</ref> Gelb hingegen lässt sich sowohl durch die Mischung von Rot und Grün (wie es beim [[RGB-Farbraum|RGB]]-Bildschirm geschieht) als auch durch monochromatisches Licht um 570 nm erzeugen.
Die Farbe [[Braun]], die allgemein für eine Mischfarbe gehalten wird, kann dagegen durch einfarbiges Orange erzeugt werden, wenn dessen Intensität im Vergleich zur Umgebung schwach ist.<ref>{{Internetquelle |autor=Technology Connections |url=https://www.youtube.com/watch?v=wh4aWZRtTwU |titel=Brown; color is weird |abruf=2020-11-27 |sprache=englisch}}</ref>

[[Datei:Cone-response-de(2).svg|mini|hochkant=1.07|Empfindlichkeit der menschlichen Photo&shy;rezeptoren der Stäbchen (schwarz gestri&shy;chelt) und der 3 [[Zapfen (Auge)|Zapfentypen]] (S, M und L)]]
Die Netzhaut des Auges ist mit verschiedenen Sinneszellen ausgestattet: Die [[Stäbchen (Auge)|Stäbchen]] weisen eine breite spektrale Ansprechbarkeit auf und zeichnen sich durch eine hohe Sensitivität aus. Sie sind daher auf das Sehen in der Dämmerung spezialisiert, können jedoch keine Farben unterscheiden. Die [[Zapfen (Auge)|Zapfen]] hingegen, die an stärkere Intensitäten angepasst sind, kommen in drei verschiedenen Typen vor, die jeweils bei einer anderen Wellenlänge ihr Reaktionsoptimum haben. Ihre Verschaltung ermöglicht letztlich das [[Farbensehen]].

Sowohl bei den Stäbchen als auch bei den Zapfen beruht der Sehvorgang auf der Absorption von Photonen durch das Sehpigment (im Falle der Stäbchen: [[Rhodopsin]]). Der [[Ligand]] [[Retinal]] macht dabei eine [[Isomerisierung]] durch, die dazu führt, dass das Rhodopsin zerfällt und die Signalkaskade der [[Phototransduktion]] in Gang setzt. Die dadurch verursachte [[Hyperpolarisation (Biologie)|Hyperpolarisation]] der Zellmembran der Stäbchen und Zapfen bewirkt ein elektrisches Signal, das an die nachgeschalteten Nervenzellen weitergegeben wird. {{Siehe auch|Sehbahn}}

Neben Zapfen und Stäbchen gibt es einen dritten Lichtrezeptor, die [[Melanopsin]] enthaltende [[photosensitive retinale Ganglienzelle]]. Diese [[Rezeptorzelle]]n sprechen besonders empfindlich auf blaues Licht an und sind an der Steuerung der [[Circadiane Rhythmik|inneren Uhr]] beteiligt. Ihre Entdeckung Anfang der Jahrtausendwende forcierte die Entwicklung von tageslichtähnlichen Beleuchtungskonzepten für Innenräume, wie bspw. das [[Human Centric Lighting]].<ref>{{Literatur |Autor= |Titel=Wirkung des Lichts auf den Menschen |Hrsg=licht.de |Sammelwerk=licht.wissen |Nummer=19 |Ort=Frankfurt |Datum=2014 |ISBN=978-3-926193-97-1 |Seiten=15}}</ref>

Die Leistungen der Lichtsinnesorgane anderer Lebewesen unterscheiden sich zum Teil erheblich von denen des Menschen. Die meisten Säugetiere haben ein eher unterentwickeltes Farbensehen. Vögel hingegen verfügen über mehr Zapfentypen und können dementsprechend mehr Farben unterscheiden als der Mensch. Bienen sind zwar mehr oder weniger unempfindlich für langwelliges (rotes) Licht, können aber das sehr kurzwellige UV-Licht wahrnehmen, das für den Menschen unsichtbar ist. Außerdem können sie die Polarisationsrichtung des Lichts wahrnehmen. Dies hilft ihnen bei der Orientierung im Raum mithilfe des [[Himmel (planetär)#Das Himmelsblau|Himmelblaus]]. Manche Schlangen wiederum können die ebenfalls für uns unsichtbaren IR-Strahlen mit ihren [[Grubenorgan]]en wahrnehmen.

=== Chemie ===
Bei ''organischen Farbstoffen'' können [[Delokalisierung|delokalisierte π-Elektronen]] durch Frequenzen im sichtbaren Bereich auf ein höheres Niveau gehoben werden. Dadurch werden je nach [[Molekül]] bestimmte Wellenlängen absorbiert.

Bei ''anorganischen Farbstoffen'' können auch Elektronen aus den [[d-Orbital]]en eines Atoms in energetisch höher gelegene d-Orbitale angeregt werden (siehe [[Ligandenfeldtheorie]]). Des Weiteren können Elektronen ihre Position zwischen Zentralion und [[Ligand]] innerhalb eines Komplexes wechseln (siehe auch [[Charge-Transfer-Komplexe]] und [[Komplexchemie]]).

=== Größen und Einheiten ===
[[Datei:Lichtmessung.svg|mini|Begriffe der Lichtmessung]]
* Die [[Lichtgeschwindigkeit]] (c) ist unabhängig von der Bewegung der Quelle und sinkt in Medien gegenüber der Vakuumlichtgeschwindigkeit ab. Sie beträgt im Vakuum 299.792.458 Meter pro Sekunde und ist dort auch unabhängig von der Bewegung des Beobachters.
* Das [[Lichtjahr]] (Lj, ly) ist die Strecke, die das Licht in einem Jahr zurücklegt. Es wird in der Astronomie als Längeneinheit verwendet.
* Die [[Lichtfarbe]] ist von der spektralen Zusammensetzung des Lichtes bestimmt. Die Wellenlänge ist umgekehrt proportional zur [[Energie]] der Lichtquanten.
* Die [[Polarisation]] des Lichtes beschreibt die Orientierung der elektrischen und magnetischen Feldvektoren des Lichtes im Raum. Das flach an [[Dielektrikum|dielektrischen]] Flächen reflektierte Licht sowie das Licht des blauen Himmels ist teilweise linear polarisiert, während das Licht von Glühlampen und der Sonne keine Vorzugsrichtung der Polarisation aufweist. Linear und zirkular polarisiertes Licht spielen in der [[Optik]] und [[Laser]]technik eine große Rolle.
* [[Lichtstrom]] (Einheit: [[Lumen (Einheit)|Lumen]]) gibt an, wie viel Licht eine Lichtquelle in alle Richtungen abgibt.
* [[Lichtmenge]] (Einheit: Lumensekunde) ist der über die Zeit integrierte Lichtstrom.
* [[Lichtstärke (Photometrie)|Lichtstärke]] ([[Candela]]) ist der Lichtstrom pro Raumwinkel. Durch Bündelung kann der Lichtstrom erhöht werden.
* [[Leuchtdichte]] (Einheit: cd/m²) ist die Lichtstärke pro Fläche eines Lichtemitters (z.&nbsp;B. Glühfaden, Lichtbogen, Leuchtdiode).
* [[Beleuchtungsstärke]] (Einheit: [[Lux (Einheit)|Lux]]) beschreibt, wie viel Licht auf eine Fläche fällt. Sie wird mit einem Luxmeter gemessen.
* Die [[Farbtemperatur]] (Einheit: Kelvin) klassifiziert den Farbeindruck einer Lichtquelle. Sie ist die Temperatur, die ein [[Schwarzer Körper|Schwarzer Strahler]] haben muss, um mit möglichst ähnlicher Lichtfarbe zu leuchten. Je stärker die Lichtfarbe ins Blau-Weiße geht und damit als „kühler“ empfunden wird, desto höher die Farbtemperatur.
* Der [[Strahlungsdruck]] (Einheit: Pascal) ist die physikalische Kraftwirkung des Lichtes auf Teilchen oder Gegenstände und spielt aufgrund seines geringen Betrages kaum eine Rolle.
{{Siehe auch|Photometrische Größen und Einheiten}}

== Licht in Gesellschaft und Religion ==
{{Siehe auch|Lichtmetaphorik}}

Licht ist, wie [[Feuer]], eines der bedeutendsten [[Phänomen]]e für alle Kulturen. Künstlich erzeugtes Licht aus [[Lampe|Lichtquellen]] ermöglicht dem Menschen heutzutage ein angenehmes und sicheres Leben auch bei terrestrischer Dunkelheit ([[Nacht]]) und in gedeckten Räumen (Höhlen, Gebäuden). Technisch wird die Funktionsgruppe, die Licht erzeugt, als Lampe, Leuchtmittel oder Lichtquelle bezeichnet. Der Halter für die Lampe bildet mit dieser eine [[Leuchte]].

Als [[Achluophobie]], auch als ''Nyktophobie'' (von altgriechisch: νύξ, νυκτός – nýx, nyktós – f. = die Nacht) oder als ''Skotophobie'' (von σκότος, σκότου – skótos – m. = die Dunkelheit) bezeichnen [[Psychiater]] die ausgeprägte (z.&nbsp;T. krankhafte) Angst vor der Dunkelheit. Die Phobie kommt bei Kindern häufig vor, ist aber auch bei Erwachsenen anzutreffen. Eine als weniger gravierend bewertete Form der Achluophobie ist der [[Pavor nocturnus]].

In der [[Jüdische Religion|jüdischen Religion]] hat das Licht ({{heS|אור|or}}) einen hohen symbolischen Wert, so ist es Ausdruck der göttlichen Präsenz und in der [[Genesis (Bibel)|Schöpfungsgeschichte]]<ref>siehe hierzu auch [[Schöpfungsgeschichte (Priesterschrift)|Schöpfungsgeschichte in der Priesterschrift]] und [[Schöpfungsgeschichte (Jahwist)|Schöpfungsgeschichte des Jahwisten]]</ref> zentral: In der Schöpfungsgeschichte der [[Hebräische Bibel|hebräischen Bibel]], speziell in der [[Tora]] und dort im [[Genesis (Bibel)|Bereschit]] ({{heS|בְּרֵאשִׁית|Im Anfang}}), wird Licht als das erste Werk Gottes erschaffen ({{B|Gen|1|3}} ‚Es werde Licht‘). Licht symbolisiert daher Gottes Schöpfungsakt und seine Gegenwart in der Welt.<ref>William Stern: ''Das Licht.'' Jüdische Info.de, auf de.chabad.org [https://de.chabad.org/parshah/article_cdo/aid/709829/jewish/Das-Licht.htm]</ref>
Auch in der jüdischen Mystik, in der [[Kabbala]], hat Licht eine besonders tiefgehende und zentrale Bedeutung. Es ist dort ein Symbol für das göttliche Prinzip, das alles durchdringt, formt und mit Leben erfüllt.

Im [[Christentum]] steht das Licht in der Selbstbezeichnung [[Jesus Christus|Jesu Christi]] – „[[Ich bin das Licht der Welt]].“ {{Bibel|Joh|8|12}} – für die Erlösung des Menschen aus dem Dunkel der Gottesferne. Ebenso wird auch auf [[Luzifer]] als den ''Lichtbringer'' oder ''Lichtträger'' referiert. In der biblischen Schöpfungsgeschichte ist das Licht das zweite Werk Gottes, nach Himmel und Erde. Im [[Requiem]], der liturgischen Totenmesse, ist ein [[Lux aeterna]] enthalten. Im [[Buddhismus]] und anderen Religionen wie im allgemeinen Sprachgebrauch gibt es das Ziel der [[Erleuchtung]]. [[Buddha]] selbst wird „der Erleuchtete“ genannt. Die Kategorien „hell“ ([[Antonym]]: „dunkel“) und „klar“ (Antonym: „nebulös“) werden zumeist positiv [[Konnotation|konnotiert]]. In dem Satz: „Das Licht der [[Aufklärung]] besiegte die Dunkelheit des [[Mittelalter]]s.“ ist das uralte, letztlich [[Manichäismus#Manichäische Heilsgeschichte|manichäische]] Motiv vom „Sieg des Lichts über die Dunkelheit“ erkennbar. Auch der Ausdruck „Licht des Wissens“ greift das Licht symbolhaft auf um etwas über das Gegenteil Erhabenes zu beschreiben.

== Tag des Lichts ==
Das ''Internationale Jahr des Lichts'' war 2015 von der [[UNESCO]] gefeiert worden. Im November 2017 rief die Organisation den ''Internationalen Tag des Lichts''<ref>{{Literatur |Autor= |Titel=News von licht.de |Online=https://www.licht.de/de/service-info/aktuelles/news/news-details/internationaler-tag-des-lichts/ |Abruf=2017-10-27}}</ref> (englisch ''International Day of Light''<ref>{{Internetquelle |autor= |url=https://www.lightday.org/ |titel=Offizielle Webseite International Day of Light |abruf=2017-10-27}}</ref>) aus, der seit 2018 jährlich am 16. Mai begangen wird. Ziel des Aktionstages ist die Würdigung des Lichts und seiner Rolle in Wissenschaft, Kultur und Kunst, Bildung und nachhaltiger Entwicklung sowie in so unterschiedlichen Bereichen wie Medizin, Kommunikation und Energie. Dadurch, dass das Thema Licht so breit gefächert ist, wird es verschiedenen Bereichen der Gesellschaft weltweit ermöglicht sich an Aktivitäten zu beteiligen und so zum Erreichen der Ziele der UNESCO – Bildung, Gleichheit und Frieden – beitragen.

== Licht aus Sicht des deutschen Gesetzgebers ==
Licht zählt als ein [[Umweltfaktor]] zu den [[Immission]]en im Sinne des [[Bundes-Immissionsschutzgesetz]]es (BImSchG). Lichtimmissionen von Beleuchtungsanlagen können das Wohn- und Schlafbedürfnis von Menschen und Tieren erheblich stören und auch technische Prozesse behindern. Entsprechend sind in der „[[Licht-Richtlinie]]“ der Länder (in Deutschland) Maßstäbe zur Beurteilung der (Raum-)Aufhellung und der (psychologischen) [[Blendung (Überbelichtung)|Blendung]] festgelegt.<ref>{{Internetquelle |autor= |url=https://www.licht.de/de/trends-wissen/licht-und-umwelt/lichtimmissionen/ |titel=Lichtimmissionen – wenn Licht stört |werk=Portalseite licht.de |abruf=2018-08-20}}</ref> Besonders störend kann intensiv farbiges oder blinkendes Licht wirken. Zuständig sind bei Beschwerden die Umwelt- und Immissionsschutzbehörden der jeweiligen Bundesländer. Negative Auswirkungen betreffen die [[Verkehrssicherheit]] ([[Navigation]] bei Nacht, physiologische Blendung durch falsch eingestellte Scheinwerfer oder durch Flächenbeleuchtungen neben Straßen), Einflüsse auf die Tierwelt (Anziehen nachtaktiver [[Insekten]], Störung des Vogelflugs bei Zugvögeln) und die allgemeine Aufhellung der [[Erdatmosphäre]] ([[Lichtverschmutzung]], die astronomische Beobachtungen infolge [[Streuung (Physik)|Streuung]] des Lampenlichts in der Atmosphäre des Nachthimmels behindert).

== Literatur ==
* [[Albert Einstein]]: ''Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt.'' In: ''[[Annalen der Physik]].'' 1905, S. 132–148. Mit diesem Beitrag begründete Einstein den [[Welle-Teilchen-Dualismus]] des Lichts.
* Sidney Perkowitz: ''Eine kurze Geschichte des Lichts. Die Erforschung eines Mysteriums.'' Deutscher Taschenbuch Verlag, München 1998, ISBN 3-423-33020-1.
* Thomas Walther, Herbert Walther: ''Was ist Licht? Von der klassischen Optik zur Quantenoptik.'' Beck, München 1999, ISBN 3-406-44722-8.
* George H. Rieke: ''Detection of Light – From the Ultraviolet to the Submillimeter.'' Cambridge Univ. Press, Cambridge 2003, ISBN 0-521-81636-X.
* [[Wolfgang Schivelbusch]]: ''Lichtblicke: Zur Geschichte der künstlichen Helligkeit im 19. Jahrhundert''. Fischer Taschenbuch, Frankfurt am Main 2004, ISBN 978-3-596-16180-5.
* [[Klaus Hentschel]]: ''Einstein und die Lichtquantenhypothese.'' In: ''Naturwissenschaftliche Rundschau.'' 58, 6, 2005, {{ISSN|0028-1050}}, S. 311–319.
* Rolf Heilmann: ''Licht. Die faszinierende Geschichte eines Phänomens'', Herbig, München 2013, ISBN 978-3-7766-2711-4.
* [[Serge Haroche]]: ''Licht. Eine Geschichte''. Klett-Cotta, Stuttgart 2022, ISBN 978-3-608-98495-8.

== Weblinks ==
[[Kategorie:Wikipedia.de Artikel]]
{{Commonscat|Light|Licht|audio=1|video=1}}
{{Wiktionary}}
{{Wikiquote}}
* {{DNB-Portal|4035596-2}}
* [https://www.weltderphysik.de/gebiet/teilchen/licht/elektromagnetisches-spektrum/sichtbares-licht/ Informationen zur Physik des Lichts] (auf Welt der Physik)
* [http://www.kisc.meiji.ac.jp/~mmandel/recherche/licht.html Sammlung von Aussagen einiger Nachschlagewerke zum Begriff Licht] – liefert einen Überblick zur Begriffsgeschichte (vom Germanisten Michael Mandelartz)
* [https://www.lanuv.nrw.de/umwelt/strahlung/licht-elektrosmog/licht/ Umweltfaktor Licht] (Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz NRW)

== Videos ==
* {{Alpha Centauri|91}}
* {{Alpha Centauri|110}}
* {{Alpha Centauri|139}}

== Einzelnachweise ==
<references responsive />

{{Navigationsleiste Elektromagnetisches Spektrum}}

[[Kategorie:Elektromagnetische Strahlung]]
[[Kategorie:Sehen]]