Zu Hause

Warum sieht ein Strohhalm im Wasser geknickt aus?

Der Halm ist gerade. Trotzdem passen sein trockener und sein nasser Teil beim Hinsehen manchmal nicht zusammen.

Ein gerader roter Strohhalm in einem Wasserglas
Ein gerader roter Strohhalm in einem Wasserglas · KI-generiertes Illustrationsbild
✦ Die kurze Antwort

Licht vom untergetauchten Teil ändert auf dem Weg zu deinen Augen seine Richtung. Das heißt Brechung. Der Teil im Wasser erscheint dadurch an einer anderen Stelle. Der Halm selbst bleibt gerade.

Ein gerader Halm steckt schräg in einem Glas Wasser. An der Wasserlinie sieht er plötzlich versetzt oder geknickt aus. Hebst du ihn heraus, ist der Knick weg. Was hat sich verändert? Der Weg des Lichts.

Licht wechselt die Richtung

Wir sehen den Halm, weil Licht von ihm in unsere Augen gelangt. Unter Wasser breitet sich Licht langsamer aus als in Luft. Beim schrägen Übergang zwischen diesen Stoffen ändert sich seine Richtung.

Diese Richtungsänderung heißt Lichtbrechung. Ein Strahl, der genau senkrecht auf eine ebene Wasseroberfläche trifft, wird beim Übergang nicht seitlich abgelenkt.

Vereinfachtes Modell: Licht läuft von unten aus dem Wasser in die Luft. Beim schrägen Übergang wird es vom Lot weg gebrochen; beim senkrechten Übergang ändert es die Richtung nicht. Farben unterscheiden die Wege, nicht die Lichtfarbe. Reflexion und die Becherwand sind weggelassen.
Vereinfachtes Modell: Licht läuft von unten aus dem Wasser in die Luft. Beim schrägen Übergang wird es vom Lot weg gebrochen; beim senkrechten Übergang ändert es die Richtung nicht. Farben unterscheiden die Wege, nicht die Lichtfarbe. Reflexion und die Becherwand sind weggelassen.

Ein anderer Ort im Bild

Unsere Wahrnehmung ordnet einen Gegenstand der Richtung zu, aus der sein Licht ankommt. Ein zurückverlängerter Lichtweg zeigt bei Brechung nicht unbedingt auf die wirkliche Stelle des Gegenstands.

Beim Blick von oben erscheint ein Punkt unter einer ebenen Wasseroberfläche näher an der Oberfläche. So kann der untergetauchte Teil eines schrägen Halms scheinbar nicht mehr zum oberen Teil passen. Beim Blick durch die Glaswand können auch deren Form und Brechung das Bild verschieben oder vergrößern.

Schema für einen Blick durch eine ebene Wasseroberfläche, ohne Becherwand. Zwei nahe Lichtwege vom blauen Punkt werden an der Oberfläche gebrochen. Ihre gestrichelten Rückverlängerungen treffen sich am grünen, scheinbaren Punkt. Dort ist kein zweiter Gegenstand. Die Zeichnung ist keine Messung des Halms.
Schema für einen Blick durch eine ebene Wasseroberfläche, ohne Becherwand. Zwei nahe Lichtwege vom blauen Punkt werden an der Oberfläche gebrochen. Ihre gestrichelten Rückverlängerungen treffen sich am grünen, scheinbaren Punkt. Dort ist kein zweiter Gegenstand. Die Zeichnung ist keine Messung des Halms.

Der Blickwinkel zählt

Gehe langsam um das Glas herum. Der scheinbare Versatz kann sich ändern, obwohl der Halm stillsteht. Je nach Blickrichtung sieht er stärker, schwächer oder kaum geknickt aus.

Unsere Zeichnungen zeigen nur eine ebene Grenze zwischen Wasser und Luft. Ein rundes Glas hat zusätzliche Grenzflächen. Es ist deshalb kein exaktes Abbild dieses einfachen Modells.

↗ Probier es aus

Vergleiche Halm und Bild

  1. Stelle einen unbeschädigten, durchsichtigen Becher mit etwas Wasser auf ein Tablett. Prüfe zuerst, dass dein starrer Trinkhalm gerade ist. Lege ihn schräg in den Becher, sodass ein Teil im Wasser liegt.
  2. Lass den Halm still liegen. Schau von der Seite und dann etwas von oben. Gehe langsam ein kleines Stück um den Becher. Skizziere, wie die beiden Teile zueinander aussehen.
  3. Nimm den Halm heraus und prüfe seine Form erneut. Vergleiche sie mit deinen Skizzen. Die Zeichnungen halten fest, was du aus verschiedenen Richtungen gesehen hast; sie messen keine Brechungswinkel.

Verwende wenig Wasser bei Raumtemperatur und einen Becher ohne scharfe Kanten. Halte das Tablett von elektrischen Geräten fern. Trinke das Versuchswasser nicht. Kinder beobachten mit einer erwachsenen Person.

Zum Mitnehmen

Lichtbrechung verändert die scheinbare Lage des nassen Teils. Sie verbiegt nicht den Halm.

Eine kleine Frage an dich

Warum kann der Halm an der Wasserlinie versetzt aussehen?

Quellen & Weiterlesen

OpenStax Physics · Refraction ↗OpenStax University Physics Volume 3 · Images Formed by Refraction ↗The Physics Classroom · The Broken Pencil ↗

Unsere Texte erklären die Grundidee in eigenen Worten. Bilder und Modelle vereinfachen die Wirklichkeit; sie sind nicht maßstabsgetreu.

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