Frage von gotthe6, 35

Warum können wir das Licht nur sehen wenn es ein Wellenlänge zwischen 380nm und 780nm hat?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von SlowPhil, Community-Experte für Physik, 7

Sehen heißt Licht absorbieren, oder genauer, ohne Absorption kein Sehen. Natürlich geht es um Absorption von Licht durch das Rhodopsin in unseren Stäbchen und die verschiedenen Iodopsine in unseren Zapfen.

Diese Absorption erfolgt immer in Portionen, die Photonen genannt werden und deren Energie ϵ proportional zur Frequenz f bzw. von Kreisfrequenz ω und umgekehrt proportional zur Wellenlänge des aus ihnen bestehenden Lichtes ist, nämlich

(1) ϵ = ħω = hf = hc/λ,

wobei

(2.1) h ≈ 6,63×10⁻³⁴Js ≈ 4,136×10⁻¹⁵eVs

das Planck'sche Wirkungsquantum,

(2.2) ħ = h/2π

das reduzierte Planck'sche Wirkungsquantum und

(2.3) c = 299792458m/s

die Lichtgeschwindigkeit ist. Diese Energie muss nun zum energetischen Abstand zwischen zwei Zuständen eines Atoms oder Moleküls etc. passen, damit es absorbiert und damit registriert wird.

Anders als bei einem Atom ist hier der Absorptionsbereich keine scharfe Linie, sondern ein breiterer Bereich, im Falle des Rot-Iodopsins sogar zwei, nämlich auch ein kleines Absorptions- Nebenmaximum im kurzwelligen Bereich.

Übrigens sind unsere Sehzellen auch jenseits dessen empfindlich, was wir normalerweise sehen können. Dieses Licht kann aber schon einige Moleküle ionisieren und somit Strukturen auf lange Sicht zerstören.

Unsere Augenlinse absorbiert diese Strahlung aber, was einerseits zur Folge hat, dass sie dem UV-Bereich zugerechnet wird, andererseits hohe Belastung damit aber langfristig zur Trübung der Linse, also zum Grauen Star führen.

Zumindest die kurzwellige Begrenzung des sichtbaren Spektrums ist somit erklärbar. Das langwellige Ende ist etwas schwieriger zu erklären. Jetzt muss natürlich ein Molekül umso größer sein, je geringer die Photonenenergie ϵ sein soll, und dies muss erst einmal »gebaut« werden. Es mag durchaus ein Selektionsvorteil sein, das sehen zu können, aber was nicht da ist, kann auch nicht selektiert werden.

Antwort
von GoodFella2306, 22

Weil sich das im Verlauf der Evolution als sinnvollste Bandbreite herausgestellt hat. Und so hat sich unser Auge dahingehend entwickelt.

Antwort
von Geffi, 18

Unser menschliches Auge besteht aus Zapfen. Diese sind in drei unterschiedliche eingeteilt. Genauso wie bei displays "RBG". Also ein für Blau, Grün und Rot und diese können nur diesen Wellenbereich wahrnehmen. Es gibt Tiere die zusätzliche Zäpfschen hat, die sogar UV wahrnehmen können.

Kommentar von muggaseggele06 ,

war das nicht die netzhaut ?

gab es da nicht irgendwo noch stäbchen ?

Kommentar von ThomasJNewton ,

Klar gibt es auch Stäbchen, aber die nehmen keine anderen Farben wahr. Und nicht als Farben.

Antwort
von Thor1889, 21

Weil deine Rezeptoren im Auge nur für diese Wellenlängen ausgelegt sind.

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