Subtil beleuchtet

In diesem Video erklärt Sofie Silbermann den Versuch.

„Das richtige Licht begrüßt den Kunden schon von weitem. Das Licht lenkt und leitet den Käufer. Perfekt inszenierte Verkaufsflächen steigern das Kaufvergnügen und den Verkaufserfolg. Der Kunde bleibt länger im Laden und kauft mehr.“ So klingt es, wenn ein Unternehmen aus der Lichtbranche Supermärkten seine Technologie und Beleuchtungskunst anpreist.

Es ist kein Geheimnis. Das Licht, sei es von der Sonne oder künstlich, beeinflusst unsere Stimmungslage. In diesem subtilen Fall des Marketings regt es zum Geld ausgeben an. Im richtigen Licht wirken Äpfel und Tomaten in den Regalen besonders saftig-frisch. Die Bananen strahlen in astreinem Gelb und das Fleisch schaut besonders lecker aus. Alles nur eine Frage der Beleuchtung.

Das Experiment „Lecker im Licht“ erklärt sowohl die Phänomene des Lichts als auch die Psychologie, die hinter der Beleuchtung und dem Farbensehen steckt. Foto: Sofie Silbermann

Wie das in der Realität aussieht und welche Physik dahintersteckt, das können Schüler und Schülerinnen (ab Jgst. 9) im Photonlab, dem Schülerlabor am Max-Planck-Institut für Quantenoptik, anhand eines neuen Experiments herausfinden. Die Idee dazu stammt aus der Seminararbeit von Carolin Mantsch. „Lecker im Licht“ erklärt sowohl die Phänomene des Lichts als auch die Psychologie, die hinter der Beleuchtung und dem Farbensehen steckt. Das Farbensehen macht einen Großteil unserer Sinneseindrücke aus. Doch es ist subjektiv. Es unterscheidet sich von Lebewesen zu Lebewesen und kann gezielt manipuliert werden. Auch das zeigt das Team des Photonlabs mit diesem Kurs.

Erst einmal steht Theorie auf dem Programm: Mit einem interaktiven Buch in H5P als Teil eines „Flipped Classrooms“ arbeiten sich die Schüler und Schülerinnen in die Physik und Biologie/Physiologie des Farbensehens ein. Im physikalischen Teil werden die Begriffe Spektrum, Farbe, Reflexion, Reflektivität und Farbtemperatur aufgegriffen. Im biologischen Teil lernt man dann die Parameter des Farbempfindens kennen. Man erfährt etwa, warum ein roter Apfel rot erscheint. Exkurse für Interessierte erläutern z.B. in welchen Farben Tiere die Welt sehen.

Doch nichts ist spannender als selber zu experimentieren und auszuprobieren. „Lecker im Licht“ beinhaltet drei Versuche, die von dem Nachwuchs eigenständig durchgeführt werden können. Zuerst machen sich Nachwuchsforscher mit dem Handspektrometer vertraut, um zu erkennen, dass verschiedene Lichtquellen unterschiedliche Spektren emittieren. Dabei wird klar: Weißes Licht ist nichts anderes als eine Überlagerung der drei Grundfarben Rot, Grün und Blau (additive Farbmischung).

Danach werden verschiedene Obst- und Gemüsesorten mit unterschiedlichen Farben beleuchtet. Um Rot, Grün und Blau kontinuierlich zu mischen, hat das Photonlab-Team einen Lichtmischer gebaut. Wenn man dabei den Farbeindruck der Objekte beobachtet, erkennt man, dass das Farbempfinden sowohl von der Lichtquelle als auch vom beleuchteten Gegenstand und seinem Reflexionsvermögen abhängen - und von unserem Auge.

Beim dritten Versuch wird auf die Helligkeitsempfindlichkeit des Auges (V-Lambda-Kurve) eingegangen. Dabei kommen weitere Messgeräte zum Einsatz: Das Luxmeter als „künstliches Auge“ und ein Powermeter. Beide Messgeräte werden verwendet, um die vom Lichtmischer in Rot, Grün, Blau emittierte Leistung bzw. die Beleuchtungsstärke in [lux] zu messen. Die Messungen ergeben, dass das Auge auf Grün deutlich empfindlicher reagiert als auf z.B. Rot. Wird also mit dem Luxmeter das physiologische Weiß eingestellt, unterscheidet es sich von dem mit dem Powermeter eingestellten physikalischen Weiß. Das beantwortet die im interaktiven Buch gestellte Forscherfrage und will zudem wissen, welches Weiß das „richtige, reale“ Weiß ist. Dieses Problem kann nach dem Kurs im Unterricht von den Lehrern aufgegriffen werden.

„Der Experimentaufbau ist sehr einfach. Neben einer Dunkelbox benötigt man lediglich Testobjekte zum Beleuchten, ein Power- bzw. Photometer sowie ein Luxmeter, die im Fachhandel erhältlich sind. Ebenso haben wir einen LED-Lichtmischer selbst gebaut“, erklärt Sofie Silbermann, die den Versuch und die ergänzenden Unterrichtsmaterialien konzipiert hat.

„Durch die Fähigkeit, selbst verschiedene Leuchtmittel zu vergleichen, können die Schülerinnen und Schüler auch ökologische Entscheidungen treffen“, ergänzt Dr. Silke Stähler-Schöpf, die Leiterin des Schülerlabors. „Wir erläutern photometrische Beleuchtungsstärken und physikalische Strahlungsgrößen, wodurch ihr Zusammenhang verständlich wird. So weiß man dann, dass eine LED mit zehn Watt die gleiche Lichtmenge liefert wie eine Glühbirne mit 60 Watt“, erklärt Stähler-Schöpf weiter. „Damit können dann energiesparende Entscheidungen getroffen werden.“

Mit dem Experiment „Lecker im Licht“ hat das Photonlab-Team erneut einen Preis des LernortLabor, des Bundesverbandes der Schülerlabore gewonnen. „Wir freuen uns riesig über den Preis“, sagt Silke Stähler-Schöpf. „Vielen Dank an alle, die geholfen haben bei der Realisierung!“