Physik

Warum ist Schnee weiß, obwohl Wasser durchsichtig ist?

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Gábor Paál
Gábor Paál (Foto: SWR, Oliver Reuther)

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Glatte Oberfläche: kaum Wechselwirkung zwischen Licht und Wassermolekülen

Das hat mit den jeweiligen Oberflächen zu tun. Eine Wasseroberfläche ist normalerweise glatt. Natürlich kann es im Wasser Wellen geben, aber im kleinen Maßstab ist die Oberfläche immer noch glatt. Dadurch können Lichtstrahlen eindringen. Durchsichtig ist das Wasser deshalb, weil das Licht, auch wenn es ins Wasser eindringt, kaum mit den Wassermolekülen in Wechselwirkung tritt. Die Lichtteilchen gehen zwischen den Elementarteilchen in den Wassermolekülen einfach so durch.

Von rauer Oberfläche prallen Lichtteilchen ab – die Fläche erscheint weiß

Aus dem gleichen Grund ist Glas durchsichtig. Man kann Glas aber undurchsichtig und "weiß" machen, wenn man die Oberfläche aufraut. Denn wenn Licht auf raue Oberflächen trifft, passiert etwas anderes als wenn es auf glatte Oberflächen trifft. Eine raue Oberfläche besteht im mikroskopischen Maßstab aus ganz vielen Unebenheiten. Stellen Sie sich vor, Sie spielen Tischtennis auf einer dreckigen Tischtennisplatte, auf der verstreut viele Sandkörner und Erdklumpen liegen. Das macht keinen Spaß, weil der Ball völlig unberechenbar wird und beim Auftreffen auf die Tischtennisplatte in alle möglichen Richtungen davonspringen kann. So ähnlich ist es, wenn viele Lichtteilchen auf eine raue Oberfläche treffen: die fliegen auch in alle möglichen Richtungen davon. Und wenn viele Lichtteilchen auf diese von der Oberfläche wieder abprallen, dann erscheint diese Fläche weiß.

Das ist der Unterschied zum Spiegel: Ein Spiegel wirft die Lichtstrahlen in der gleichen Ordnung zurück, in der sie einfallen. Eine glatte Wasseroberfläche verhält sich da ähnlich wie ein Spiegel. Eine raue Oberfläche dagegen reflektiert zwar das Licht ebenfalls, aber eben völlig ungeordnet, deshalb sieht man nur eine weiße Fläche, aber kein Bild. Weiß ist gewissermaßen das "Rauschen" der Optik.

Schneekristalle haben raue Oberfläche: Licht wird gebrochen und gestreut

Und so ist das auch beim Schnee: Schnee besteht bekanntlich aus vielen kleinen Kristallen, die aber keine geschlossene Oberfläche bilden, sondern – mikroskopisch betrachtet – eine sehr raue Oberfläche, an der die Lichtstrahlen hin- und hergeworfen, gebrochen und gestreut werden. Deshalb erscheint der Schnee weiß, obwohl er aus dem gleichen Material besteht wie flüssiges Wasser.

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