Licht ist eine elektromagnetische Welle

Vom Schwingkreis zum Hertz'schen Dipol, von Michelson & Morley zur Beugung am Gitter — der komplette Klausurstoff als eigenständige Erklärseite.

Der rote Faden

Ein veränderliches elektrisches Feld erzeugt ein magnetisches, ein veränderliches magnetisches ein elektrisches — die vier Maxwell-Gleichungen erlauben also eine Welle, die sich selbst trägt. Maxwell rechnet ihre Geschwindigkeit aus zwei Laborkonstanten und findet die Lichtgeschwindigkeit: $$c = \frac{1}{\sqrt{\varepsilon_0 \, \mu_0}} \approx 3{,}0 \cdot 10^{8}\,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}$$ Damit ist Licht keine Sache der Optik mehr, sondern der Elektrodynamik. Alles Weitere — Beugung, Interferenz, Polarisation — folgt daraus, dass Licht eine transversale Welle ist.

Warum die Welt 1888 anders aussah

Über 150 Jahre stritten zwei Modelle: Newtons Teilchen und Huygens' Welle. Beide erklärten Brechung — aber mit entgegengesetzten Vorhersagen für die Geschwindigkeit in Wasser. Erst Foucaults Drehspiegelmessung (1850: langsamer im Wasser) und dann Hertz' Dipol-Experimente (1886–88: Reflexion, Brechung, Polarisation, gleiche Geschwindigkeit) entschieden zugunsten der elektromagnetischen Welle.

Karte des Stoffs