Optik und ihre Phänomene

Die optischen Erscheinungen in der Natur und am Himmel sind elementare Erfahrungen, deren Faszination sich wohl kaum jemand entziehen kann. Und doch kommen sie in der Physikausbildung – sowohl in der Schule als auch an der Universität – höchstens am Rande vor. Michael Vollmer gibt mit seinem Buch Impulse, optische Naturphänomene stärker in die Lehre zu integrieren. Mit seinen 600 recht großformatigen Seiten bietet es sicherlich eine größere Stofffülle, als in einer typischen Experimentalphysikvorlesung unterzubringen ist. Der Vorteil: Lehrende finden darunter viele Anregungen für interessante Lehrinhalte, Experimente, Projektthemen und weiter­führende Literatur.

Das Buch ist in zwei Teile gegliedert. Die erste Hälfte entspricht mehr oder weniger den traditionellen Inhalten einer Optikvorlesung mit geo­metrischer Optik, Wellenoptik, Wechsel­wirkung von Licht und Materie sowie Detektoren und Lichtquellen. Dar­über hinaus führt Vollmer auch Radio­metrie und Photometrie ein und gibt eine quantitative Beschreibung von Farbe.

Die Besonderheit des Buches liegt im zweiten Teil über die optischen Phänomene, die man am Himmel beobachten kann. Hier baut Vollmer auf sein populärwissen­schaftliches Buch „Lichtspiele in der Luft“ von 2006 auf, allerdings mit deutlich tiefergehendem physikalischen Hintergrund. Luftspiegelungen, Regenbögen, Erscheinungen wie Koronen, Glorien und Halos sowie Himmelsfarben stellt er detailliert dar und analysiert sie physikalisch. Hervorzuheben ist die Fülle an Fotografien, die auch die ästhetische Dimension der Himmels­phänomene sichtbar machen.

Eine qualitative Beschreibung der optischen Erscheinungen leitet die einzelnen Kapitel ein; eine elementare Erklärung erlaubt ein grundlegendes Verständnis der Phänomene. In den meisten Fällen gibt es auch eine detaillierte tiefergehende Analyse, wobei die Streutheorie (bis hin zur Mie-Streuung) eine große Rolle spielt. Jedes Kapitel schließt mit Anregungen für Experimente, die sich am Demonstrationsaufbau zeigen oder von den Lernenden selbst durchführen lassen, und einem ausführlichen Literaturverzeichnis.

Die letzten Kapitel handeln von optischen Phänomenen, die von der höheren Atmosphäre in das Weltall hinausreichen: von Polarlichtern, Fins­ternissen oder der Farbe­ von Sternen. Alles in allem bietet das Buch neben dem ansprechenden Lehrbuchteil eine sehr gute, faktenreiche und vor allem in den Fotos ästhetisch ansprechende Darstellung der optischen Phänomene in unserer Umwelt und am Himmel.

Prof. Dr. Rainer Müller, Technische Universität Braunschweig