2. Eigenschaften

Albert Einstein soll einmal gesagt haben: "Fünfzig Jahre intensiven Nachdenkens haben mich der Antwort 'Was ist Licht?' nicht näher gebracht. Natürlich bildet sich heute jeder Wicht ein, er wisse die Antwort. Doch da täuscht er sich."

Gut dass ich mir nicht einbilde, die Antwort zu kennen. Bis heute gibt es keine eindeutige Definition, was Licht wirklich ist. Physiker gehen davon aus, dass Licht einen Doppelcharakter besitzt. Als elektromagnetische Strahlung besitzt es sowohl Eigenschaften einer Welle als auch eines Teilchens (Wellen-Teilchen-Dualismus).

Die Eigenschaften des Lichts als Teilchen sind eine Grundvoraussetzung für die digitale Fotografie (siehe: Digitale Aufnahme). Beim Fotografieren selbst - egal ob digital oder analog - sind es vor allem die Eigenschaften des Lichts als Welle, die die Arbeit des Fotografen beeinflussen. Diese Eigenschaften sollen hier und auf den folgenden Seiten in einer für die Praxis handhabbaren Form dargestellt werden ohne jeden Anspruch auf wissenschaftliche Korrektheit.

Ausbreitung

Ausbreitung des LichtsLicht ist elektromagnetische Strahlung. Es breitet sich von der Quelle wellenförmig in alle Richtungen aus. Man kann sich dies wie die konzentrischen Kreise vorstellen, die sich auf der Wasseroberfläche bilden und ausbreiten, wenn ein Stein in einen See geworfen wird.

Licht breitet sich mit einer für den Menschen nicht mehr wahrnehmbaren Geschwindigkeit aus. Im Vakuum erreicht das Licht eine Geschwindigkeit von 300.000 km in einer Sekunde. Muss sich das Licht durch dichtere Stoffe bewegen, wie Luft, Wasser oder Glas, wird es nur ein wenig abgebremst. Deshalb haben wir den Eindruck, dass gleichzeitig mit der Betätigung des Lichtschalters Licht im ganzen Raum vorhanden ist. Tatsächlich muss es sich aber erst im Raum ausbreiten.

Die Helligkeit des Lichts hängt in erster Linie von der Stärke der Lichtquelle ab. Je stärker die Lichtquelle ist, umso heller ist ihr Licht. Die stärkste für die Fotografie nutzbare Lichtquelle ist die Sonne. Sie ist so hell, dass Sie unter keinen Umständen ungeschützt in die Sonne blicken sollten. Alle künstlichen Lichtquellen, wie Scheinwerfer, Blitzlicht, Glühlampen oder Kerzen, sind demgegenüber geradezu kümmerlich.

umgekehrtes QuadratgesetzNeben der Stärke der Lichtquelle ist aber auch die Entfernung zur Quelle für die Helligkeit entscheidend. Licht scheint mit zunehmender Entfernung zur Lichtquelle an Helligkeit zu verlieren. Tatsächlich breitet sich das Licht immer weiter aus, so dass die gleiche Menge Licht mit zunehmender Entfernung einen immer größeren Bereich ausleuchten muss.

Wie stark der Helligkeitsabfall ist, kann mit Hilfe des umgekehrten Quadratgesetzes geschätzt werden. Danach führt eine Verdoppelung der Entfernung zur Lichtquelle zu einer Verringerung der Beleuchtungsstärke auf ein Viertel der Helligkeit. Umgekehrt führt eine Halbierung der Entfernung zu einer Vervierfachung der Lichtmenge.

Wenn Sie im Freien das Sonnenlicht für Ihre Aufnahme nutzen, können Sie das umgekehrte Quadratgesetz vernachlässigen. Die Sonne ist so weit entfernt, dass alle Gegenstände auf der Erdoberfläche praktisch gleichmäßig ausleuchtet werden. Auf einige Kilometer mehr oder weniger kommt es nicht an.

Wenn Sie hingegen eine Aufnahme mit anderen Lichtquellen planen, ist das Gesetz eine wichtige Hilfe. Viele Aufnahmen mit Blitzlicht leiden darunter, dass der Vordergrund zu hell (überblitzt) und der Hintergrund zu dunkel ist. Der Grund dafür ist, dass das Blitzgerät auf kurze Entfernung zu viel Licht, aber bereits nach wenigen Metern zu wenig Licht für die Aufnahme liefert.

Auch bei Innenaufnahmen muss der Lichtabfall berücksichtigt werden. Scheint die Sonne nicht direkt durch ein Fenster, wird das Fenster selbst zur Lichtquelle für die Aufnahme. Der Helligkeitsabfall ist meist so stark, dass das Licht des Fensters nicht ausreicht, die gegenüberliegende Raumseite ausreichend zu beleuchten. Hier hilft in der Regel nur eine zusätzliche Lichtquelle.

Absorption und Reflexion

Licht breitet sich von der Quelle geradlinig in alle Richtungen aus. Man kann sich dies wie eine Vielzahl von einzelnen Lichtstahlen vorstellen, die sich in alle Richtungen fortbewegen.

Trifft das Licht auf seinem Weg auf ein Hindernis, das es nicht durchdringen kann, kann es seinen Weg nicht weiter fortsetzen. Die der Lichtquelle zugewandte Seite des Hindernisses wird beleuchtet, während die abgewandte Seite und der Raum hinter dem Hindernis unbeleuchtet bleiben; das Hindernis wirft einen Schatten.

Bereits bei dieser simplen Aufnahme ist reflektiertes Licht von entscheidender Bedeutung. Der Schatten der Muschel wird überwiegend von dem Licht aufgehellt, das vom Sandstrand reflektiert wird. Ohne dieses Licht wäre der Schatten zu dunkel, um noch Zeichnung in ihm zu erkennen.

Trifft Licht auf ein solches Hindernis, wird ein mehr oder minder großer Anteil des Lichts von dem Gegenstand geschluckt (absorbiert) und in Wärme umgewandelt. Wie viel Licht ein Gegenstand absorbiert, hängt von seiner Tonalität ab; ein heller Gegenstand absorbiert weniger Licht als ein dunkler. Deshalb erwärmen sich dunkle Gegenstände stärker, wenn sie in der Sonne liegen.

Der Rest des Lichts, der nicht absorbiert wird, wird vom Gegenstand zurückgeworfen (reflektiert). Helle Gegenstände reflektieren dementsprechend mehr Licht als dunkle Gegenstände.

Der Einfluss von reflektiertem Licht auf eine Aufnahme wird von vielen Hobbyfotografen unterschätzt. Bei jeder Aufnahme gibt es Gegenstände innerhalb und außerhalb des Motivs, die Licht reflektieren und dadurch die Lichtverhältnisse beeinflussen. Stellen Sie sich eine "simple" Porträtaufnahme im Freien vor. Steht Ihr Modell in der Nähe einer weißen Hauswand, wird wahrscheinlich das von der Wand reflektierte Licht die Schatten Ihres Modells erkennbar aufhellen. Ist die Wand hingegen dunkelgrau, wird sie weniger Licht reflektieren, weshalb die Schatten des Modells weniger stark aufgehellt werden. Je weiter das Modell von der Wand entfernt steht, umso schwächer wird das reflektierte Licht sein (umgekehrtes Quadratgesetz).

In welche Richtung ein Gegenstand Licht reflektiert, hängt von der Beschaffenheit seiner Oberfläche ab. Bei einer glatten, gleichmäßigen Oberfläche verhält sich der Gegenstand fast wie ein Spiegel, sog. Spiegelreflexion. Trifft das Licht in einem rechten Winkel auf eine glänzende Oberfläche, wird es in dieselbe Richtung zurückgeworfen. So entstehen z.B. hässliche Lichtflecken, wenn Sie mit einem Blitz gegen eine Scheibe fotografieren. Trifft das Licht in einem spitzeren Winkel auf eine glänzende Oberfläche, wird es im selben Winkel wieder reflektiert, Einfall- und Ausfallwinkel sind gleich.

Ist die Oberfläche des Gegenstandes hingegen matt und ungleichmäßig, wird das Licht gleichmäßig in alle Richtungen zurückgegeben, sog. Lichtstreuung. Dabei ist es praktisch bedeutungslos, im welchen Winkel das Licht auf den Gegenstand trifft.

Transparenz und Lichtbrechung

Es gibt auch Materialien, die das Licht durchdringen kann, sog. lichtdurchlässige Medien, wie z.B. Luft, Glas oder Wasser. Auch bei solchen Materialien treten in geringem Umfang Absorptionen und Reflexionen auf. Eine Sonnenbrille beispielsweise absorbiert ein Teil des Lichts, um unsere Augen zu schützen. Reflexionen an der Grenze zwischen zwei Materialien kennen wir von Spiegelungen auf Wasseroberflächen. Ein Großteil des Lichts kann transparente Materialien jedoch durchdringen.

Klare Materialien, wie Glas oder Wasser, lassen das Licht unmittelbar passieren, sie sind direkt durchlässig. Nur ein geringer Teil des Lichts wird an der Oberfläche reflektiert, der überwiegende Teil durchdringt das Material.

Beim Ein- und beim Austritt aus dem klaren Material verändert das Licht jedoch seine Geschwindigkeit. Dies liegt daran, dass das Material meist eine andere Dichte als seine Umgebung hat. Glas hat beispielsweise eine höhere Dichte als Luft. Geht Licht nun von Luft in Glas über, wird es vom Glas abgebremst und langsamer. Geht es anschließend vom Glas wieder in die Luft über, fällt der höhere Widerstand des Glases weg, das Licht kann wieder auf die alte Geschwindigkeit beschleunigen.

Trifft das Licht nicht exakt im rechten Winkel (90°) auf die Grenze, z.B. zwischen Luft und Wasser, tritt zusätzlich das Phänomen der Lichtbrechung auf, das Licht ändert seine Richtung. Vereinfacht gesagt liegt dies daran, dass ein Teil der Lichtstrahlen früher auf die Grenze treffen als der Rest und deshalb auch früher gebremst werden. Man kann sich das vorstellen wie bei einem Auto, das mit den rechten Rädern von der Straße abkommt. Die rechten Räder werden vom weichen Untergrund des Seitenstreifens abgebremst, während die linken Räder ungehindert weiter rollen können. Dies führt dazu, dass das Auto immer weiter nach rechts gezogen wird.

Ist das lichtdurchlässige Material trübe oder milchig, wie z.B. Milchglas oder Wolken, kann das Licht nicht unmittelbar passieren. Das Licht wird vielmehr gestreut. Solche Materialien werden diffus durchlässig oder durchscheinend genannt. Die Lichtstreuung lasst das Material gegen das Licht betrachtet immer gleichmäßig beleuchtet erscheinen, selbst wenn die Lichtquelle direkt dahinter platziert ist. Deshalb ist z.B. an einem wolkigen Tag der Stand der Sonne nicht mehr zu erkennen.

Ein weiterer Effekt diffus durchlässiger Materialien ist, dass sie selbst quasi zur Lichtquelle werden. Bei einer geschlossenen Wolkendecke werden die Wolken zu einer riesigen, sich über den gesamten Himmel erstreckenden Lichtquelle. Das Licht kommt von fast allen Seiten, so dass kaum noch Schatten zu erkennen sind.