What is the name of this?
Werte Kolleginnen und Kollegen, ich freue mich, Sie wieder begrüßen zu dürfen.
Welche Fragen sind das letzte Mal auf heute?
Ich gehe davon aus, Sie haben die Schulbücher gewählt, haben sich mit der Brechung, der
Reflexion und anderen tollen Phänomenen der Optik beschäftigt.
Gibt es irgendwelche Fragen, die offen geblieben sind?
Schade.
Wir, die SFU, haben im Moment größere Serverprobleme.
Ich weiß nicht, haben Sie schon die Übungen auf Ihren Server zum Runterladen?
Wie?
Ja.
Folgendes, wenn es nicht drauf ist, wird es in den nächsten 24, 48 Stunden drauf sein.
Ist jetzt auch nicht zeitkritisch.
Wir werden die Optik abschließen, beziehungsweise die Kernphysik.
Und es sind jetzt einmal ein paar Beispiele, dass Sie nicht dann am letzten Wochenende,
bevor wir dann die Übungen durchbesprechen, dass Sie sozusagen jetzt schon dieses Wochenende
etwas nützen können, sich mit den Tiefen der Physik zu beschäftigen.
Die ersten Beispiele, soweit ich sie jetzt im Kopf habe, sind Beispiele, wo man denken
muss oder einmal die Frage verstehen muss.
Das ist nämlich das Wichtigste.
Wir haben es ja schon mehrmals gehabt.
Bitte genau die Frage zuerst begreifen.
Und es gibt überall, zu jedem Beispiel, auch wenn es Ihnen komisch vorkommen möge, eine
korrekte Antwort.
Das sind übrigens alles Beispiele, die sollten theoretisch, das sind nicht einmal maturer
Niveau, sollten Sie eigentlich alle theoretisch auch ohne der letzten Vorlesungseinheiten
rechnen können.
Gut, damit kommen wir wieder zum Vorlesungsstoff.
Wir sind bei der Brechung stehen geblieben.
Sobald ein Strahl, das gilt jetzt sowohl für Licht als auch ein akustisches Signal, an
eine sogenannte Grenzfläche tritt, Grenzfläche bedeutet, sie sind optisch unterschiedlich
dicht.
Das kann sein Luft, Wasser oder Wasser, Öl.
Dann gibt es zwei Dinge, die unabdingbar voneinander abhängen.
Das ist einerseits eine Geschwindigkeitsänderung.
Die Geschwindigkeitsänderung tritt genau am Übergang auf.
Und jede Geschwindigkeitsänderung verursacht eine sogenannte Richtungsänderung des Lichts
oder auch der Schallwelle.
Wobei Schallwelle, wir werden dann eh nur über den Schall reden, aber im Prinzip gelten
exakt dieselben Gesetze.
So, wie schauen die Übergänge aus?
Wir haben einmal eine sogenannte Brechungsumlot vom optisch dünneren zum optisch dichteren.
Das heißt, der Einfallswinkel Alpha ist größer als der Ausfallswinkel oder Brechungswinkel
und beim Übergang optisch dünneres Medium, entschuldigen Sie, das war jetzt mein Fehler,
der Lichtstreu vom optisch dünneren Medium ist größer als beim optisch dichteren, beim
Übergang vom optisch dünneren ins dichtere.
Und umgekehrt vom optisch dünneren ins optisch dichtere haben wir eine Brechung vom Lot.
Das heißt, es geht vom Lot weg und der Winkel wird größer.
Beim Übergang vom optisch dünneren ins optisch dichtere haben wir eine Brechung zum Lot.
Der Winkel wird kleiner.
So, das Ganze kann man sich auch schön ausrechnen.
Wir haben das jetzt im allgemeinen Fall Medium 1 zu Medium 2.
Wie groß dann der Winkel Alpha oder Beta tatsächlich ist, haben Sie dann und Sie können
dann den Brechungsindex, und hier steht dieses M, also eine sogenannte Materialeigenschaft,
ist dann tatsächlich von den einzelnen Materialien abhängig.
Sie können nicht, wenn Sie jetzt sagen, Sie haben das Medium 1, Medium 2 und nur von mir
also drittes Medium, dass Sie dann das irgendwie zusammenrechnen.
Nein, das muss experimentell bestimmt werden.
Es gibt großartige Tabellen, ist für jeden einzelnen Übergang individuell.
Und das Ganze können Sie auch, weil wir haben ja schon besprochen, dass sich die Geschwindigkeit
ändert, und da haben Sie dann im Medium 1 die Geschwindigkeit 1 des Lichtes, also Lichtgeschwindigkeit
1, die mediumabhängige Lichtgeschwindigkeit 2 ist gleich.
Sinus Alpha durch Sinus Beta ist gleich Nm, und hier haben Sie dieses Gleichheitszeichen,
wo Sie dann sehen, Sie können sich jetzt theoretisch, wenn Sie jetzt sagen, Sie haben den Übergang
Luft auf Glas, könnten Sie sich jetzt, bei einem Lufthammer de facto die Vakuumlichtgeschwindigkeit,
das variiert nur extrem wenig, könnten Sie sich mit dieser Brechung, wenn Sie diese Winkeln
kennen und Sie können jetzt, hier haben wir das nehmen, das ist Luft, können Sie sich
die Geschwindigkeit im Medium 2 theoretisch ganz leicht ausrechnen.
Das Schöne ist, hier sehen wir das jetzt als Experiment, wir haben einen einfallenden
Lichtstreu, der genau hier an dieser Grenzfläche gebrochen wird, und wir haben einen Übergang
optisch dünn ins optisch dichtere, wir haben eine Brechung zum Lot, das heißt hier haben
wir einen großen Einfallswinkel, hier haben wir einen kleinen Ausfallswinkel und so schaut
das Ganze aus.
Licht ändert seine Richtung, wenn sich die Geschwindigkeit ändert, oder, der umgekehrte
Fall, gilt nicht immer, nur wenn sich die Richtung ändert, heißt das nicht, dass sich
die Geschwindigkeit ändert.
Ich habe mir hier erlaubt, also das würde ich jetzt nicht als großartiges Experiment
bezeichnen, das ist hier Wasser, so halbwärts zumindest, Sie sehen hier, dass dieser Glasstab,
der sich da drinnen befindet, der Malatas jetzt keine größeren Behälter hat, aber
Sie sehen, dass dieser Glasstab nicht ganz gerade, ich gehe da in die letzte Reihe, schauen
wir mal, ob es pfeift.
So, das ist jetzt noch nicht besonders, es wird gleich spektakulärer.
Also bis jetzt ist es noch eigentlich eine Fahrdeangelegenheit, aber jetzt, also bei
Wasser, wenn Sie den Glasstab hineinhalten, sehen Sie ja, dass sich da etwas ändert.
Machen wir ihn wieder schön sauber, das ist wichtig.
Jetzt ist die Frage, wie können wir diesen Glasstab zum Verschwinden bringen?
Wenn man weiß wie, geht das ganz einfach.
Das ist kein Zaubertrick, das ist echte Physik, das funktioniert wirklich.
Wie sehen Sie es auch da hinten?
So man kann sich dann auch noch ein bisschen herumspielen.
Nehmen wir das und schauen wir mal, ob das mit dem funktioniert.
Das haben wir nämlich heute in der Früh angesetzt.
Da tun wir noch ein bisschen mehr dazu.
So, bevor wir jetzt das eine ausprobieren, warum verschwindet scheinbar, also dass er
noch da ist, bitte, ich glaube das kann man akustisch überprüfen, also er ist ja nicht
wirklich verschwunden.
Hat irgendjemand eine Idee für die Erklärung, was physikalisch hier passiert, warum wir
den nicht sehen?
Nummer eins, Nummer zwei, bitte.
Herr Kollege, was würden Sie dazu sagen?
Stimmen Sie dem Kollegen zu oder ist das ein Blödsinn, was er gesagt hat?
Das heißt, Sie haben keine Ahnung, haben Sie nicht zugehört.
Aber, Moment, Sie haben eine Meinung.
Welche Farbe, das ist ein Glasstab, der hat keine Farbe, der ist an sich durchsichtig.
Also wenn Sie dem eine Farbe zu beimessen, er reflektiert sehr wenig Licht, er lässt
sehr viel Licht durch.
Er lässt das Licht des gesamten Raumes durch.
Wenn ich jetzt da ein bisschen durch den Raum gehe, verändert dieser Glasstab nicht seine
Farbe, sondern anderes Licht gelangt durch den Glasstab durch, deswegen ändert sich
da ein bisschen was.
Wieso reflektiert?
Er ist durchsichtig, es kann nur gebrochen werden.
Naja, es ist nicht egal.
Der Punkt ist, nein entschuldigen Sie, das eine ist zwischen Reflektieren und Brechung,
das sind zwar so grundlegende Unterschiede, das ist, wenn Sie sagen, jedes Molekül ist
ein Enzym, wenn Sie das annehmen, sind Sie tot über kurz oder lang.
Nein, das ist ein Unterschied.
Was meinen Sie?
Ja?
Was heißt zurückkommen?
Moment, Moment, Herr Kollege, ich glaube, Sie haben folgendes Problem.
Sie haben noch nicht begriffen, was an dem Glasstab passiert.
Machen wir jetzt einen großen Glasstab.
So, folgendes, das ist jetzt hier ganz normales Wasser.
Das ist jetzt ein großer Glasstab, nur zusammengestaucht.
Was sehen Sie da?
Wenn ich das durch den Raum gebe, gelangt zum Beispiel Licht jetzt zu Ihnen, ist ja
was anderes, vom Beamer geht das jetzt da durch.
Deswegen haben Sie keine Reflektion, sondern Sie haben eine Brechung.
Und das Gemeine ist, da das Glas gewölbt ist, sehen Sie dieses Bild des Beamers, und ich
hoffe, dass Sie irgendwas von dem Beamer sehen, oder jetzt von mir, das sehen Sie, das ist
keine Reflektion.
Sie sehen Licht aus dem Raum, und beim Glasstab ist es genau dasselbe.
Sie haben keine Reflektion, oder so gut wie kaum eine Reflektion.
Ist das jetzt verständlicher, ehrlich, oder geben Sie auf?
Okay, gut, Frau Kollegin.
Absorbiert, das heißt, dahinter, Moment, bei einer Absorption.
Wie sage ich das jetzt, dass es freundlich ist?
Was passiert, wenn Sie auf diese Kappe schauen?
Was passiert, machen wir es, Frau Kollegin, Sie dürfen das heilige Werkzeug des Vortragenden,
meinem Presenter, wenn Sie auf diese Taste drücken, haben Sie einen Laserpointer.
So, Frau Kollegin, jetzt haben Sie, zielen Sie bitte genau, versuchen Sie, okay, der
Laserpointer ist zu stark.
So, das sieht man leider auch nur, weil der Laserpointer zu stark ist.
Sie sollten jetzt eigentlich sehr wenig sehen.
Wenn Sie jetzt, schauen wir mal was anderes, da sieht man es jetzt ein bisschen besser.
Wenn Sie das Weiße anstreuen, und daneben das Blaue drängen, werden Sie sehen, das
mit dem Blauen sollte jetzt ein bisschen dunkler sein, oder?
Ist das erkennbar?
Ich sehe es selber nicht.
Ja, er wird kleiner, seht ihr das auch dahinten?
Es wird kleiner, kleiner bedeutet wirklich schwächerweise, auf was es punktförmig ist.
Danke, Frau Kollegin, Sie brauchen mich nicht mehr abschießen.
Das ist Absorption.
Das heißt, das Licht gelangt nicht mehr weiter.
Wir haben jetzt hier leider, weil es ist schwierig, eine gute Punktquelle zu haben, das Licht,
was jetzt hier auf den ganzen Raum in diesen Bereich hinein gelangt, wird im Inneren absorbiert.
Ein Teil wird reflektiert, das ist das, was Sie jetzt als Blaues sehen.
Aber zum Beispiel das rote Licht, das grüne Licht, das gelbe Licht, was auch immer, das
wird da drinnen absorbiert.
Jetzt müsste ich Sie eigentlich, gleich, jetzt müsste ich Sie fragen, welche Farbe
wird bei diesem Glasstab absorbiert?
Weil wenn es absorbiert ist, da können Sie nicht durchsehen.
Ich sehe Sie.
Damit ist keine Absorption.
Ist es?
Okay.
So, eins, zwei, drei.
Bitte, eins.
Und wie groß ist der einfallende Lichtstrahl im Verhältnis zum ausfallenden Lichtstrahl?
Na, schauen Sie her.
Wir sind bei der Brechung.
Wir haben einen einfallenden Lichtstrahl, wir haben einen ausfallenden Lichtstrahl.
Wenn ich jetzt, das kann man hier gerne durchführen, wir verwenden jetzt als einfallenden Lichtstrahl
den Laserpointer.
Und ich fahre da jetzt gemütlich durch.
Und Sie sehen, dass sich da eigentlich nichts ändert.
Das ist die Frage.
Wie ist das Verhältnis einfallender zu ausfallendem Lichtstrahl?
Das ist die einzige relevante Frage.
Und das ist Ihrer Meinung nach was?
Nummer zwei.
Mit der Absorption, ja.
Was heißt logischerweise, es gibt durchsichtige Glaskapseln?
Ja.
Na ja, jetzt haben wir folgendes Problem.
Wenn ich ihn jetzt in Wasser eintauche, ist er ja immer noch durchsichtig, aber wir sehen
ihn.
Warum sehen wir ihn, obwohl er eigentlich, weil, entschuldigen Sie, wenn wir jetzt im
Harry Potter Universum wären, Sie sehen ja, dieser Glasstab ist ja auch durchsichtig.
Trotzdem sehen Sie ihn jetzt.
Wieso sehen Sie ihn?
In der einen Flüssigkeit, hier im Wasser sieht man ihn sehr gut, ich hoffe, sonst brauchen
Sie Brillen.
Und da nutzen Ihnen, nicht einmal brühen, irgendwas, was Sie nicht sehen.
Und jetzt ist die Frage, welche Frage haben Sie?
Welcher Schock ist das?
Derpentin, ja Sie dürfen es wissen, das ist kein Geheimnis.
Derpentin.
Die viel wichtigere Frage ist, was ist das für ein Glasstab?
Das ist tatsächlich, na, jetzt zur Realität, also jetzt zwei Minuten aus dem Zauberkästchen
gesprochen.
Ich glaube, in ganz Europa gibt es nicht viel, die das genau mit der Präzision bringen können.
Derpentin, weil es eine leicht verfügbare Flüssigkeit ist, die relativ günstig ist,
es gibt ein paar Flüssigkeiten, mit denen man das machen kann, die sind entweder sauteil
oder extrem gefährlich.
Das ist ein Quarzglasstab der Kategorie 4.
Es gibt ungefähr 100 verschiedene Glassorten und ich habe sie alle bei mir zu Hause und
ich habe sie alle ausprobiert und das ist das Einzige, wo es wirklich super lässig,
extrem gut funktioniert, weil Quarzglas der Kategorie 4 und Derpentin genau diesen Effekt
sagt, den wir uns jetzt anschauen.
Okay, passt, das ist jetzt mal so, also wenn Sie es jetzt nachbauen wollen, Sie gehen zum
nächsten Glasbläser, sagen, ich brauche einen Glasstab, Quarzglas Kategorie 4, da werden
Sie sich wundern, warum und dann gehen Sie zum Bauhaus, kaufen Sie einen Liter Derpentin,
Verdünnung ist billiger, als wenn Sie es beim Neubau kaufen und viel Spaß.
Bitte, einen Moment, ich glaube, es war Nummer 3 und Sie, glaube ich, waren Nummer 4.
Eben.
Moment, Totalreflexion, haben wir den Begriff in der Vorlesung schon eingeführt?
Glauben Sie, dass ich in einer Vorlesung, wo ich mir etwas überlegt habe, Sie einen
Begriff zur Erklärung verwenden lassen will, wenn man gerade den Begriff… Muss es gebrochen
werden?
Und was hat das jetzt mit Totalreflexion zu tun?
Ja, genau, Frau Kollegin, das, was der Kollege schon zuerst gesagt hat, genau das ist es.
Wir sind es normalerweise nicht gewohnt, dass bei einer Flüssigkeit und einem festen Körper,
deswegen habe ich heute schon ein tolles Erlebnis gehabt, wie ich Ihre Augen gesehen habe, die
größer geworden sind, zu sagen, boah, weil es sehr unüblich ist.
Hier haben wir eine Flüssigkeit und einen festen Körper, die exakt, nämlich wirklich
exakt auf 6,5 Grad dieselbe optische Dichte haben.
Das Ganze kann man dann übrigens noch ein bisschen witziger gestalten.
Ich muss dazu sagen, das ist leider schon eine etwas ältere Flüssigkeit und jetzt
genau das ist der Grund, Sie werden feststellen, ich bin nicht Reinlichkeitsfanatiker, aber
Ihnen wird auffallen, dass ich jedes Mal diesen Stab so gut reinige, aus dem ganz einfachen
Grund, weil der nämlich leicht verdreckt ist, funktioniert das Ganze schon immer, weil
dann auf der Oberfläche des Glasstabes etwas auftritt.
Schaut das nicht auch nett aus?
So, Sie haben es gesehen, der Kollege ist mit dem Handy beschäftigt, geben Sie es durch
und wer einen Glasstab bricht, ist tot.
Das ist nämlich echt teuer.
Das Problem ist weniger die Kosten, als ein Glasbläser finden, der einem das macht.
Es hat früher eine Glasbläserei in Wien gegeben, die hat das dir bei Anrufen gesagt,
die braucht das.
Der Glasstab selber ist nicht so das Problem, es ist tatsächlich, wer kann und so weiter
und so fort, das ist das.
Und wer hat dann das Glas lagern?
Ich habe da nichts davon zu sagen, ja, der Grubber kostet 50 Euro, aber Sie müssen ein
halbes Jahr warten, bis wir das Glas haben.
Das ist eher das Problem.
Freut mich.
Gut, so, die Absorption besprechen wir.
Ist jetzt jedem klar, warum dieser Glasstab verschwunden ist?
Oder anders formuliert, wer tut sich noch schwer, hat dann die Chance, am Ende der Vorlesung
zu mir zu kommen und das nur einmal persönlich zu besprechen.
So, die Kollegin hat etwas genannt, was jetzt tatsächlich kommen wird, nämlich die Totalreflexion.
Bei der Totalreflexion, ich habe Ihnen zuerst etwas genannt, was eigentlich nicht ganz richtig
war.
Ich habe nämlich in einem Nebensatz erwähnt, egal welche Winkeln hier auftreten, gilt diese
Formel.
Es gibt eine, bitte seien Sie mal vorsichtig, und nicht kosten, das ist der Pentin.
Und zwar, es gibt eine Ausnahme, und die sehen Sie jetzt hier, das ist die Totalreflexion.
Die Totalreflexion tritt ausschließlich auf, bleiben wir bei der großen, bei einer Lichtstrahl
vom optisch dichteren ins optisch dünnere.
Sie sehen hier eine Flüssigkeit, Wasser, Sie sehen hier eine Lichtquelle, die ist jetzt
tatsächlich verdeckt, man sieht hier nur die Lichtstrahlen, die rausgehen, und Sie
sehen hier in diesem oberen Bereich die klassische Brechung.
Sie haben den Übergang vom optisch dichteren ins optisch dünnere, Sie sehen, dass es hier
unterschiedliche Winkeln gibt, Einfallswinkel ist nicht gleich Ausfallswinkel, und dann
sehen Sie, dass es ab einem bestimmten sogenannten Grenzwinkel, dass es nicht mehr zu einer Brechung
kommt, sondern zu einer Reflexion.
Und der Fachbegriff ist hier dann die sogenannte Totalreflexion.
Und zwar, es müssen mehrere Bedingungen gegeben sein, vom optisch dichteren in das optisch
dünnere Medium, ab einem bestimmten Grenzwinkel.
Dieser Grenzwinkel ist definiert Akkusinus, C1 durch C2, durch die beiden Geschwindigkeiten,
durch die beiden Mediums, Lichtgeschwindigkeiten, die wir haben.
C1 muss natürlich kleiner sein als C2, weil sonst wäre es nicht optisch dichter.
Ja, das wäre die Totalreflexion.
Die Totalreflexion wird, wo könnte es sein, dass Sie in Ihrem Medizinerleben die Totalreflexion
von einer gewissen Bedeutung ist?
Bitte.
Seit wann und welche, wo trifft es Sie, das ist Mediziner, wirklich?
Denken Sie an den Ultraschall.
Wenn Sie relativ flach den Ultraschall in die Bauchhöhle hineinbringen, kann es Ihnen
passieren, dass Sie Ultraschallreflexionen an der Bauchhöhle haben, wo Sie den Übergang
optisch dichter ins optisch dünnere haben und Sie da deswegen kein Signal bekommen,
weil das auf dem Grenzübergang vom optisch dichteren, das Innere des Bauches, zum optisch
dünneren außerhalb des Bauchraums, kann es Ihnen passieren, dass Sie kein Signal bekommen.
Das heißt, Sie müssen den Einfallswinkel massiv verändern, dass Sie nicht in den Grenzbereich
kommen.
Gut, die Absorption hatten wir zumindest einmal bei diesem wunderbaren Deckel.
Die Absorption stellt für Sie als Mediziner einen ganz elementaren Bereich dar, weil das
bedeutet, dass die Lichtteilchen oder die Lichtwelle in den Körper zu einem bestimmten
Teil eintritt und wenn etwas absorbiert wird, bedeutet das, das Licht hört auf zu existieren.
Jetzt wissen wir allerdings, das Licht hört nicht einfach auf zu existieren, das muss
sich in etwas umwandeln, Energieerholtungssatz.
Und es gibt zwei, drei Möglichkeiten, in was sich das Licht umwandeln kann.
Im Regelfall, wenn wir von sichtbarem Licht reden, reden wir von Wärme.
Tatsächlich das meiste Licht, was auf Ihren Körper gelangt, wird in Wärme umgewandelt.
Das ist jetzt normalerweise, wenn das normale Lichtleistungen sind und Sie sitzen draußen
in der Sonne, passiert doch relativ wenig.
Spannend kann es werden, wenn Sie andere Frequenzbereiche nehmen.
Wir haben schon mehrmals über die Infrarotstrahlung gesprochen.
Die Infrarotstrahlung kann tiefer in das Gewebe eindringen und bei bestimmten Frequenzen,
das sind dann gleich bei den Farben, kann es dann massive Erwärmungseffekte herbeiführen.
Das kann sehr gewünscht sein.
Zur Muskelrelaxanz kann es aber auch durchaus sehr problematisch werden.
Das heißt, diese Absorption ist ein ganz wichtiger Bereich und der kommt nämlich dann
noch, wenn Sie bei den sogenannten, da steht der Begriff Partikelstrahlen.
Wir haben es gestern kurz angedeutet, Elektronen und Protonen mit hoher Geschwindigkeit.
Das besprechen wir dann in der Strahlenphysik, was dann unmittelbar nach der Optik, genauso
besprechen wir dann nach der Optik, wo wir dann sehen, wie die einzelnen Teilchen wechselwirken.
Es gibt einen besonderen Bereich, der für Sie von der Medizin ein Wellenlängenbereich,
der extrem wichtig ist, wo die Absorption sehr viele Schäden verursacht.
Ich behaupte mal, es trifft im Sommer wahrscheinlich fast jeden zweiten Österreicher, jede zweite
Österreicherin.
Ich bin überzeugt, das hat es Ihnen auch schon in Ihren Urlaub getan.
Sonnenbrand.
Sonnenbrand ist tatsächlich, wo UV-Strahlung von ihrer Körperoberfläche absorbiert wird.
Und jetzt sind wir dabei, dass sie hier nicht in Wärme umgewandelt wird, sondern hier führt
die Absorption zur Zerstörung von Gewebe.
Dieses Gewebe wird im wahrsten Sinne des Wortes, und da ist jetzt die Frage, ist es UV-A, UV-B
oder UV-C, es sind drei verschiedene Kategorien von UV-Strahlung.
UV-A ist das harmlosere, das ist noch sehr, wir haben den Begriff energetisch noch nicht
besprochen, werden wir gleich machen.
UV-A ist das harmlose, UV-C Wüst, net harm.
Und UV-X hat den Vorteil, dass es im Regelfall in der Atmosphäre nicht auftaucht.
Aber jetzt schauen wir uns die drei noch die Sache an.
UV-A gibt es einen ganz tollen Schutz, und zwar Glas, ganz gewöhnliches Glas.
Genauso hilft es auch bei UV-A, UV-B, UV-C.
Alle drei Varianten sind Sie mit Glas sehr gut geschützt.
Es kann Ihnen passieren, wenn Sie im Auto sitzen und eine lange Autofahrt haben, dass
es zu einer leichten Bräunung kommt, weil UV-A zu einem kleinen Anteil, sehr kleinen
Anteil durch normales Glas kommt.
Es hat nur den großen Vorteil, dass UV-A im Regelfall nur die Melatoninproduktion anregt
und nicht die Zerstörung von Körpergewebe herbeiführt.
Das heißt, UV-A ist jetzt medizinisch relativ harmlos.
UV-A ist allerdings nicht harmlos, wenn es nämlich nicht auf die Haut kommt, sondern
in Ihr Auge gelangt.
In Ihrem Auge verursacht UV-A durchaus schwere Störungen und deswegen sind die Sonnenbrühen
auch, durchaus wenn Sie jetzt im Auto fahren, angepasst und sinnvoll, weil ein Sonnenbrand
im Auge … Ich habe meine Prüfungen schon, ist nur eine Frage.
Schauen wir mal, wie die Prüfung wird für manche von uns.
Nein, alles gut.
Schaut es euch in Ruhe an, es kann ja nichts passieren.
Einen Glasstab habe ich auch noch.
Also UV-A ist eigentlich nur gefährlich für die Augen.
UV-B ist eigentlich schon für alles gefährlich.
UV-B kann leider in tiefere Hautschichten eindringen, vor allem in die Mittelhaut und
die Rötung, die Sie haben, das werden Sie dann auf der Dermatologie im Detail besprechen,
ist nichts anderes als ein entzündlicher Prozess.
Entzündlicher Prozess deswegen, weil Zellen zerstört worden sind.
Wirklich zerstört.
Deswegen verwenden wir auch, wenn Sie etwas wirklich sauber haben wollen, nehmen Sie UV-Lampen.
UV ist super.
Und UV-C werden Sie im Regelfall als normaler Mediziner nicht damit zu tun haben.
UV-C gelangt durch die Atmosphäre so gut wie fast nicht.
Da hängen dann die Wasserpartikeln, sind da von großer Relevanz.
Wichtig ist zum Thema Glas, deswegen wird nämlich auch dieses Quarzglas verwendet,
weil Quarzglas ist das einzige Glas, das UV-Strahlung durchlässt.
Also würde ich jetzt diesen Quarzglasstab nehmen und ich hätte eine UV-Lampe, das geht
durch gar nichts, also da sehen Sie nicht einmal irgendwas.
Bei normalem Glas kommt da definitiv nichts durch.
Gut, die Absorption ist, das ist mein wesentlicher Teil, die Absorption verringert die Transmission
einer Welle oder der Lichtteilchen durch den Körper.
Sie kennen das Ganze auch bei der Röntgenstrahlung.
Natürlich ein bisschen was sollte da durchgehen bei der Röntgenstrahlung.
Man verwendet das, ist genauso eingeteilt, dass man ein bisschen die Struktur der Knochen
erkennen kann.
Und es steht da so schön, wir haben eine Abhängigkeit von der Frequenz des Lichtes.
Die Abhängigkeit habe ich Ihnen gerade erklärt.
Infrarotstrahlung, UV-Strahlung, sichtbares Licht und, und, und.
Und da gibt es jetzt eben die verschiedensten Varianten.
UV-A, UV-B haben wir schon besprochen.
Infrarotstrahlung, Tätow.
Man kann das Ganze, die sogenannte Absorption, durch diese Formel hier wunderbar ausdrücken.
Und da haben Sie den Eingangsstrahl I0.
Überall wo ein Nuller dabei steht, ist das Eingangsstrahl.
Überall wo ein Einser dabei steht, ist der Ausgangsstrahl oder Eingang-Ausgang.
Und da haben Sie jetzt das Verhältnis, wie viel kommt rein, wie viel kommt raus.
Und hier haben Sie dann dieses Epsilon Lambda, der sogenannte, geiler Begriff, dekadischer
Extinktionskoeffizient.
Warum dekadisch, das will ich Ihnen jetzt ersparen.
Das ist eine Materialkonstante, die gibt Ihnen an, wie viel tatsächlich bei einem bestimmten
Lambda.
Deswegen ist auch dieses Lambda angegeben.
Das Lambda ist jetzt hart zu hohe, also es ist schon eine Zahl, aber Sie können zum
Beispiel ein Material haben, das keine Absorption ausweist für 523 Nanometer, kann aber eine
sehr hohe Absorption von 300 Nanometer haben.
Das hängt total davon ab und das schreibt man dann in diesem Lambda dazu, bei welcher
Wellenlänge wird stark absorbiert.
C ist die Stoffmengenkonzentration, Vorsicht, in dem Fall ist es nicht die Lichtgeschwindigkeit,
sondern Würfelhaums von dem Ganzen.
Und D ist die sogenannte Schichtdicke.
Das macht einen gewaltigen Unterschied, ob Sie eine hauchdünne Schicht haben oder ob
Sie etwas entsprechend Dickes haben.
Schönes Beispiel ist zum Beispiel Gold.
Gold hat, sobald, also Gold lässt sich, das ist eine faszinierende Stoffeigenschaft, Gold
lässt sich mechanisch auf eine einatomar lagige Folie ausbreiten.
Das hat man theoretisch schon im Mittelalter machen können, wenn Sie einen Goldbar nehmen
und klopfen mit Holz drauf und wenn man das richtig macht, können Sie das einatomig dünn
machen.
Das ist sensationell.
Eine einatomige Lage, Gold, schützt Sie vor Baustrahlung.
Da geht nichts mehr durch, da sind Sie absolut sicher.
Wenn Sie es dreilagig machen, geht rotes Licht nicht mehr durch und wenn Sie es 20-lagig
machen, geht überhaupt kein Licht mehr durch, nämlich egal welcher Frequenz.
Und da sehen Sie schon genau, dieses Epsilon, das hängt eben von der Wellenlänge ab, in
dem Fall auch noch zusätzlich von der Schichtdicke.
Die Extinction oder der Bereich für die Absorption, werden wir uns dann nur in der Strahlenphysik
noch größer anschauen, weil man es dann um Röntgenstrahlung, Gamma-Strahlung geht, beginnt
genau diese Formel eine sehr große Bedeutung zu haben.
Sie ist allgemein für alle Strahleneffekte.
Und da sehen wir zum Beispiel, das machen wir dann in der Strahlenphysik detaillierter.
Ja und damit sind wir eigentlich bei den Farben.
Und ja, was bedeutet Farben?
Wir können das Licht unterscheiden.
Sie sind fertig?
Danke.
Ja, alles gut, alles gut.
Sie erlauben mir, dass ich das noch zuerst in Sicherheit bringe.
Was ganz wichtig ist für den Rucksack, dass man es gut zumacht.
So, jetzt kommen wir zur Farbe.
Wir sprechen, wir haben bisher immer nur so über den Bereich von Licht gesprochen.
Und bei Licht ist es so, dass das Licht gibt es eigentlich in der Form nicht, sondern wir
haben elektromagnetische Strahlung.
Elektromagnetische Strahlung ist der Überbegriff und alles, was man so an Lichtphänomene kennt.
Und das haben wir hier sehr schön, jetzt bin ich mir nicht sicher, ja in der nächsten
Stunde ist es besser dargestellt.
Und da sehen wir jetzt, das kann man sich jetzt von zwei Seiten betrachten, starten
wir gleich mit dem ganz gefährlichen, der Gammastrahlung.
Gammastrahlung, das sind die harten Lichtteilchen, die alles zerstören.
Da gibt es jetzt zwei Bereiche und zwar Sie können es entweder von der Frequenz oder
von der Wellenlänge betrachten.
Wir haben jetzt leider noch nicht den Begriff der Schwingungen, da sage ich jetzt einmal,
aber das wäre eigentlich maturer Wissen, damit kann ich es durchaus voraussetzen.
Sie haben einen Zusammenhang zwischen der Frequenz, der Wellenlänge und der Lichtgeschwindigkeit.
Und die Lichtgeschwindigkeit ist eine Konstante und jetzt können Sie sich entweder die Frequenz
oder die Wellenlänge anschauen.
Hohe Frequenzen oder sehr kleine Wellenlängen, fährlich.
Also 10 hoch 22 Hertz oder 10 hoch minus 14 Meter, das würdest du nicht haben.
Jetzt muss man allerdings fairerweise dazu sagen, ja, die Wellenlänge hat ein Vor- und
ein Nachte, nämlich wenn sie so klein ist.
Teilchen, die sehr klein sind, treffen sehr schlecht.
Wenn Sie mit ganz feinen Kugeln auf jemanden schießen, kann es nicht passieren, dass das
durchgeht.
Tatsächlich ist es so, dass Gammastrahlung erst bei einer sehr hohen Dosisleistung, sprich
wenn sehr, sehr viele Gammateilchen da sind, tatsächlich von Bedeutung sind.
Es gibt eine spezielle Teilchensorte, das sind Neutrinos.
Diese Neutrinos werden Sie gerade von, da schlagen Sie mich nicht, 100 Milliarden Neutrinos
jetzt gerade in dieser Sekunde, wie der Körper davon durchströmt.
Sie werden es aber nicht merken, weil die Teilchen sind nur viel kleiner als Gammastrahlung.
Und wenn Sie das Glück haben, haben Sie ein einziges Mal in Ihrem Leben, wird Ihr Körper
von einem Neutrino getroffen.
Und wenn Sie da nicht aufpassen oder das im Schlaf passiert ist, haben Sie Pech gehabt.
Dann fällt es Ihnen nicht einmal auf.
Das wird Ihnen auch so nicht auffallen.
Je kleiner, wirklich je kleiner, umso angenehmer ist das Ganze.
Problematischer wird es dann, wenn wir von der Gammastrahlung zur Röntgenstrahlung
übergehen.
Die Röntgenstrahlung hat leider tatsächlich schon, sie ist ausreichend groß und da hängt
es dann sehr stark davon ab, vom Gewebe, von der Leistung usw. machen wir dann in der Strahlenphysik.
Dann geht es über den UV, haben wir heute schon besprochen mit der Absorption.
Dann haben wir einen sehr kleinen Bereich, das sichtbare Licht, von Blau, Grün, Gelb,
Rot.
Und da sehen Sie schon, das Blaue hat hohe Energie, das Rote hat eine geringe Energie,
geht über ins Infrarot oder die sogenannte Wärmestrahlung.
Was ganz interessant ist, diese Wärmestrahlung hat einen relativ großen Bereich.
Da gibt es Wärmestrahlenbereiche, wo es bei der Infrarotfernbedienung Ihres Fernsehers,
da sind Sie eher beim sichtbaren Bereich.
Die Wärmebildkamera, die ist eher wieder in dem anderen Bereich angesiedelt.
Und dann geht es über in die Mikrowellenstrahlung.
Zum Beispiel die Bodyscanner an den Flughäfen, die sind genau da dazwischen.
Das sind genau inzwischen Infrarot- und Mikrowellen, die werden als sogenannte Teraherzstrahler
bezeichnet.
Und die gehen nur auf die Oberfläche, es wird nur die Oberfläche reflektiert.
Und dann haben wir die Radiowellen und dann die sogenannten Langwellen.
Jetzt ist folgendes, warum hat für Sie die Frequenz oder die Wellenlänge Bedeutung?
Die Wellenlänge hat die Bedeutung, wie hoch habe ich die Chance, etwas zu treffen.
Die Bedeutung ist jetzt, was heißt etwas.
Etwas sind zum Beispiel Moleküle.
Wenn die Teilchen viel viel kleiner sind als Moleküle, Wärmestrahlung, treffe ich sie
wahrscheinlich nicht.
Ein wahrscheinlich hat den superlässigen Vorteil, hin und wieder wird etwas passieren,
weil Moleküle zerbrechen, auch so, seien wir uns ehrlich.
Einmal am Freitag oder Samstagabend der Vollrausch, fragen Sie nicht, wie viele Moleküle zerbrechen.
So viel Gammastrahlung können Sie in Ihrem Leben normalerweise nicht zu sich nehmen.
Das heißt, die Wellenlänge, die Größe des Teilchens ist von Bedeutung.
Und da gibt es jetzt Moleküle, wir haben es schon besprochen bei der Infrarotstrahlung,
die, wenn sie genau mit der Größenordnung eines Wassermoleküls zusammenhängen, dann
führt es Ihnen dazu, dass diese Wassermoleküle zur Bewegung angeregt werden.
Die Wassermoleküle bewegen sich sehr schnell, Gesundheit.
Und das führt dann in weiterer Folge dazu, dass es extrem warm wird und die Wärme, die
kann dann wieder indirekt biologisches Material zerstören.
Ja, das wäre so ein bisschen dieser Farbüberblick.
Und im Prinzip, es ist alles, folgt exakt denselben Gleichungen.
Es gibt nur, es gibt auch kleine Ausnahmen, aber zum Beispiel die Brechung können Sie
vom Ultravioletten bis zur Langwelle beobachten.
Sie können Mikrowellen, genauso Linsen bauen, die für Mikrowellen funktionieren.
Wir haben zum Beispiel einmal für Infrarot eine Linse gebaut, war total witzig.
Einen so großen Luftballon genommen, mit einem sehr dichten Gas und einer Infrarotquelle,
die hinterher steht, dieser Luftballon hat wie eine Linse gewirkt.
Sensationell.
Hat jemand eine Idee, warum es für Röntgen und Gammastrahlung keine Brechung gibt?
Was könnten Sie sich hier so rein vom Gefühl her vorstellen, wieso kann man keine Linsen
für Röntgen oder Gammastrahlung bauen?
Was fällt Ihnen als erstes ein?
Bitte, Herr Kollege.
Herr Kollege, erstens einmal, Sie haben recht.
Zweitens, ich habe diese Antwort so noch nie gehört.
Das ist hundertprozentig richtig.
Aber ich habe sie so in der Form noch nie gehört und gelesen.
Das Problem ist, weil die Teilchen tatsächlich so klein sind, fliegen die durch die Zwischenräume
zwischen den Atomen durch und dadurch passiert nichts.
Wir kennen schon viel, das ist eine große Frage.
Es gibt übrigens einen Schmäh, mit dem man arbeiten kann, aber das ist jetzt der Sonderfall.
Nein, tatsächlich, das, was der Kollege gesagt hat, ist sehr richtig.
Die Gammastrahlung ist so, ich bleibe jetzt bewusst bei der Gammastrahlung, dafür die
Röntgenstrahlung, die Röntgenstrahlung geht durch das Material durch und es wird von dem
Material im Regelfall nicht beeinflusst.
Wenn Licht durch Glas durchgeht, also sichtbares Licht, dann wird es beeinflusst.
Es ändert nämlich seine Geschwindigkeit.
Röntgenstrahlung, wenn Röntgenstrahlung durch den Körper durchfliegt, ändert nicht
seine Geschwindigkeit.
Wenn es seine Geschwindigkeit nicht ändert, ändert es auch nicht seine Richtung.
Jetzt sind wir wieder bei diesen Grundsätzen.
Wenn Sie diese Grundsätze, gibt es eine Geschwindigkeitsänderung, gibt es eine Richtungsänderung?
Nein, Gammastrahlung und Röntgenstrahlung hat keine Richtungsänderung, weil es einfach
durchgeht.
Deswegen gibt es da drüben keine Linsen.
So, und da haben Sie jetzt die Einzelnen auf Farben bezogen.
Die Reflexion ist unabhängig von der Frequenz des Lichts.
Tatsächlich ist es möglich, Herr Kollege, dass Sie einen Spiegel bauen für Röntgenstrahlung,
vielleicht sogar für Gammastrahlung.
Das geht.
Und was man machen kann, aber das ist dann extrem teuer, das hat man erst ein einziges
Mal gebaut für einen Röntgensatelliten, hat man tatsächlich sehr elegante Spiegel
so angeordnet, dass man damit mit einer Linsen arbeiten hat können.
Nur so.
Aber es ist eine Reflexion, keine Brechung.
Die Absorption ist stark abhängig von der Frequenz.
Wir haben schon gehabt, UV-A relativ formlos, UV-B, wüsste nicht.
Und die Brechung ist auch stark abhängig von der Frequenz des Lichts.
Da haben wir dann eben, da sehen Sie jetzt das hier sehr schön, wo Sie sehen, weißes
Licht gelangt hinein.
Und hier haben wir die Brechung an dem Prisma und Sie sehen, dass blaues Licht stärker
gebrochen wird als rotes Licht.
Rotes Licht sagt sich, na, das ist ein bisschen das faulere Licht, das ändert seine Richtung
nicht ganz so gerne, während das blaue Licht das sehr wohl ändert.
Sie werden auch übrigens feststellen, jetzt sind wir wieder bei der Geschwindigkeit, dass
blaues Licht, das ist eine Hausaufgabe bis zum nächsten Mal, denken Sie mal darüber
nach, wenn das blaue Licht stärker gebrochen wird, hat es im Glas eine höhere oder eine
geringere Geschwindigkeit als das rote Licht.
Höhere Brechung bedeutet höhere Geschwindigkeitsänderung.
Ist einfach ein bisschen was zum Nachdenken.
So.
Was soll ich genau wiederholen?
Den letzten Satz, die Frage.
Überlegen Sie sich, welche Geschwindigkeit hat rotes oder blaues Licht in einem Prisma
oder im Glas?
Und da Sie eine höhere Brechung haben, können Sie sich das überlegen.
Da haben wir diese wunderbare Formel, Sinus Alpha durch Sinus Beta ist C1 durch C2.
Okay?
Übrigens zur Prüfung, Formelsammlung, nein.
Nur, dass es geklärt ist.
So.
Farben.
Wie entstehen Farben?
Da gibt es jetzt zwei mögliche Antworten.
Im Kindergarten würde man sagen, ja, da habe ich den Malkasten und im Malkasten habe ich
die Farben gelb, grün, rot, blau, schwarz.
Wie schaut es in der Physik aus?
Jetzt muss man eigentlich nur die Frage stellen, wie entsteht Licht?
Und da fehlt mir jetzt leider eine Folie.
Das heißt, ich muss das in dem wahrsten Sinne des Wortes vortanzen.
Also vortanzen wäre das Ihnen nicht, aber ich werde es durch, nicht pantomimische, aber
zumindest durch Körper.
So.
Werte Damen und Herren, ich stelle jetzt ein Wasserstoffatom dar.
Und ich brauche nur ein Elektron.
Mein Elektron.
So.
Mein Körper ist das Proton.
Das ist, da musst du aufpassen in Österreich, das ist unser Elektron.
So.
Wenn das in der Realität, nur dass wir über die Größenordnungen reden, wäre das Proton
so groß wie eine Erbse, also das ist jetzt nicht groß, wäre das Elektron so groß wie
ein Staubkörnchen in 300 Meter Entfernung.
300 Meter Entfernung ist die Größe des Eiffelturms.
Nur das sind jetzt tatsächlich die echten Größenordnungen.
So.
Ich gehe davon aus, Sie werden in der Schule gelernt haben, dass das Elektron um den Atomkern,
das Proton, herumfliegt.
Wenn Sie das gelernt haben, ist es gut, dass Sie heute hier in der Vorlesung sind.
Nämlich der, der diese Idee des sogenannten Bohr'schen Atoms Modells hatte, der Herr
Bohr, hat schon in der Veröffentlichung geschrieben, man kann viele Dinge in der Chemie super
lässig ausrechnen, wenn man da von diesem bewegten Elektron spricht, er hat es schon
selber in seine eigene Arbeit eingeschrieben, aber das muss ein Blödsinn sein.
Und es ist ein Blödsinn und tatsächlich hat der vorletzte österreichische Physiknobelpreisträger
Eben Schrödinger mit der Schrödinger Gleichung gezeigt, dass das Elektron nicht um den Atomkern
fliegt.
Das hat es noch nie getan, wird es auch nie tun.
Und wenn Sie versuchen, das zu machen, experimentell, na, es ist nicht.
Die Chemiker beharren darauf, weil man kann super lässig damit erklären, aber das machen
die Elektronen nicht.
Elektronen machen folgendes.
Elektronen, jetzt klingt das ein bisschen deppert, wenn ich sage, Elektronen fliegen
nicht um den Atomkern, sie reisen auch nicht um den Atomkern, bewegen sich nicht um den
Atomkern, sie befinden sich um den Atomkern.
Das ist jetzt eine kleine, feine Formulierung.
Befinden bedeutet, es gibt gewisse Bereiche, wo sich das Elektron aufhalten darf.
Ich sage jetzt einmal, in halber Armlänge und in ganzer Armlänge.
Und dann gibt es nur ein paar weitere Bereiche, die kann ich aber jetzt mit meinem beschränkten
Körper nicht darstellen.
Da müssen Sie die Sports studieren.
Also in der halben Armlänge kann sich das Elektron befinden.
Wo befindet sie sich?
Hier oder hier oder hier oder hier?
Wir wissen es nicht.
Wir können hin und wieder ganz gut zuschauen.
Dann wissen wir sogar tatsächlich, ungefähr in dem Bereich ist es.
Das ist Experimentalphysik vom Feinsten.
Vergessen Sie es.
Irgendwo ist dieses eine Elektron.
Das bewegt Sie nicht.
Das ist einfach da.
Das ist so, wie Ihr Blühstier in Ihrem Bett, wenn Sie in der Früh munter werden und aufsteigen,
wird Ihr Blühstier irgendwo in Ihrem Bett sein oder daneben unten liegen.
Dann haben Sie ein emotionelles Problem.
Das ist ein anderes Thema.
Elektronen fliegen nicht um Atomgeräte.
Die sind irgendwo und die können jetzt in dem ersten Energiebereich sein.
Das ist der niedrigste Energiebereich oder in dem weiter entfernteren Energiebereich.
Normalerweise sind Elektronen sehr nahe.
Sie sagen, Sie möchten es gemütlich haben.
Das ist der Grund, Sie werden dann diesen ersten Energiebereich verwenden.
Oder erster oder nullter, kommt auf einmal, wie man es will.
Das ist so durchschnittlich Atom.
Und jetzt gibt es etwas, man kann Atome anregen oder aufregen.
Gehen wir ins Emotionelle.
Stellen Sie sich vor, ein Weibchen und irgendwo ist ein Männchen.
Dieses Männchen sagt sich, ich will bei dem Weibchen bleiben.
Die beiden ziehen zusammen.
Die Minimierung der Energie.
Es macht Sinn, dass man in einer Wohnung zusammenzieht, weil Sie Heizungskosten sparen.
Es geht nur einer einkaufen, der eine durch Skier waschen, der andere machts Klo und so
weiter.
Es hat gute Gründe, dass Dinge zusammengehören in Beziehungen.
Das ist der Grund, warum Elektronen mit Protonen ganz gut können.
Es ist tatsächlich wie bei einer Beziehung.
Die sagen, super.
Was kann in einer Beziehung passieren?
Es gibt einen Kroch, einen Wirbel.
Was macht dann das Männchen?
Das geht zum Wirten ums Eck.
In der Atomphysik sprechen wir von einer sogenannten Ionisierung.
Das heißt, dieses Elektron wird energetisch um eine Bahn nach oben gehoben.
Das heißt, das Elektron befindet sich jetzt nicht mehr nahe beim Atomkern, sondern eine
Spur weiter weg.
Also tatsächlich einen Quantensprung.
Das ist von einem erlaubten Bereich, und auch theoretisch da hinten gibt es das auch, ist
es raufgesprungen.
Das ist tatsächlich ein Quantensprung.
Von einem energetisch niedrigen Bereich in einen höheren Bereich.
So, was macht das Elektron wie jeder vernünftige Mann?
Irgendwie erkennt er, die Diskussion gewinnt es sowieso nicht.
Zu Hause ist es mir besser gegangen.
Ich hüpfe wieder zurück.
Kommt zwei, drei Stunden später, sperrt sich die Wohnungsteuer auf, schaut sich die Schuldige
an und es ist wieder alles gut.
Genau das machen auch Elektronen.
Sie bleiben eine bestimmte Zeit irgendwo in diesem energetisch höheren Zustand, um nach
einer bestimmten Zeit, das ist die Frage, wie heftig war die Diskussion, wie viel Bier
haben sie beim Wirten getrunken, wie viele Freunde haben sie, wo sie nächteln können.
Nach endlicher Zeit kommen sie wieder zurück.
So, und jetzt kommt das Spektakuläre an dem Ganzen.
Wenn das Elektron von einem höheren zu einem niedrigeren Zustand gelangt, wie lange braucht
das?
Das war tatsächlich eine Frage, die hat sich 1980 ein Physiker aus München gestellt und
hat bei den theoretischen Physikern nachgefragt, was glaubt ihr.
Und die haben keine vernünftige Antwort geben können, was in weiterer Folge dazu geführt
hat, dass er das erste gemessen hat und dafür auch den Nobelpreis bekommen hat.
Und zwar von einer höheren Bahn auf eine niedrigere Bahn geschieht das instantan.
Das ist ein ganz wichtiges Wort.
Instantan bedeutet ohne Zeitverzögerung, augenblicklich, sofort, also wirklich sofort.
Wenn sie sagen, ja ich bringe dir eh gleich den, was auch immer, ja ich bringe ihn eh sofort.
Nein, das ist wirklich sofort.
Und dabei passiert etwas.
Wenn sie versuchen, das Elektron von einer niedrigeren Bahn auf eine höhere Bahn raufzubringen,
müssen sie Energie aufwenden.
Da haben sie mehrere Möglichkeiten.
Eine Möglichkeit besteht, Zufuhr von Wärme.
Alain, wenn ich jetzt hier meine Hände aneinander reiben würde, wird es warm und würden sie
mit einer Infrarotkamera meine Hände filmen, würden sie sehen, ah, die sind bedeutend
wärmer als der restliche Körper.
Sie können auch eines machen, sie können auch, ich würde das nicht mit meinen Händen
machen, die sie über eine Kerzenflamme halten.
Da erwärmen sie es auch.
Auch das führt dazu, dass Elektronen nach außen wandern.
Sie können auch Strom durchleiten.
Das ist übrigens genau der Grund, warum im Moment die Beamer tatsächlich leuchten.
Tatsächlich, es gibt verschiedene Arten, einem System Energie zuzuführen.
Wenn sie das erhöhen, also wenn sie Energie in das System hineinstecken, wandern Elektronen
nach außen.
Tatsächlich, dieses nach außen Wandern, das können sie sogar, sie werden es jetzt
leider nicht sehen.
Aber tatsächlich, wenn ich diesen Glasstab mit diesem Tuch reibe, das ist kein Witz,
reiße ich Elektronen aus diesem Glasstab heraus.
Ich entferne im Moment die Elektronen von dem Glasstab.
Ihr seht es nicht, wir werden es dann einmal nur besprechen bei der Elektrostatik, wo man
es sich dann tatsächlich anschauen kann.
Da können Sie dann selber gerne das Experiment durchführen.
Ein Elektron lässt sich tatsächlich relativ leicht manipulieren.
Schwierig ist es, ein Elektron, meistens muss man das gerne mit ein paar Millionen machen.
Worauf ich hinaus will, ist folgendes.
Wenn dieses Elektron durch Energie nach außen gebracht wird, kann es nach bestimmter Zeit,
wie lange das da draußen bleibt, das ist ein Geheimnis, wir wissen es, aber das können
wir mal klären, wie lange es da draußen bleibt, nach einer bestimmten Zeit muss das
Elektron wieder zurückwandern.
Und dabei passiert etwas sensationell Tolles.
Es entsteht ein Lichtteilchen.
Wenn ein Elektron von einer äußeren Bahn auf eine innere Bahn zurückhüpft, entsteht
ein Lichtteilchen.
Wo kommt die Energie her?
Ganz einfach.
Ich habe ja mal das Elektron rausgebracht und diese Energie speichere ich, und nach
einer bestimmten Zeit kommt das Elektron wieder zurück.
Und genau in dem Moment, wo das instantan von einem höheren Energiezustand auf einen
geringeren Energiezustand zurückhüpft, entsteht ein Lichtteilchen.
So, und jetzt beginnt die Sache.
Bis jetzt war es sehr blumig formuliert.
Bevor ich weiterrede, gibt es dazu noch Fragen?
Bitte, Herr Kollege.
Was soll man sonst mit ihm machen?
Ich kann jetzt blöde Bemerkungen vergessen.
Nein, es ist nicht so, dass du…
Das sind die Kollegen aus Deutschland, aus Hamburg.
Ich warte schon den ganzen Tag, haben sie Pech gehabt.
Die rufen öfters an.
Nein, jetzt nicht.
Nein, Herr Kollege, es ist tatsächlich so, wenn das Elektron zurückkommt, entsteht ein
Lichtteilchen.
Und ein Lichtteilchen muss sich bewegen.
Es kann nicht so sein, zu sagen, das Lichtteilchen findet das Elektron ganz süß und sagt, du
Elektron, darf ich eine Zeit lang bei dir bleiben?
Nein, weil es muss sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen.
Genau in dem Moment, wo das zurückkommt, genau auf die Milliardstel, Milliardstel Sekunden,
soweit wir es bisher gemessen haben, genau in dem selben Moment, entsteht das Lichtteilchen.
Und wenn ein Lichtteilchen entsteht, muss es sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen.
Damit muss es wegfliegen.
Ich habe keine andere Chance.
Okay?
Bitte, Moment, eins, zwei, sonst haben wir nicht.
Bitte, Frau Kollegin.
Und der Rest diskutiert sich das per Telepathie aus.
Ich habe ja das Elektron einmal raufheben müssen.
Wo ist da die Energie hergekommen?
Hände reiben, Strom, erhitzen oder was auch immer.
Habe ich es raufgeheben, da ist die Energie hergekommen und irgendwann sagt sich das Elektron,
ist tatsächlich ein zufälliger, also ein halb zufälliger Prozess, hüpft es wieder
einmal zurück und da kommt dann die Energie eigentlich aufgrund der Position her.
Es klingt jetzt blöd, wenn ich jetzt da, ich werde es nicht machen.
Ich stehe jetzt am Boden, geringer Energiezustand, würde ich jetzt auf diesen Tisch steigen,
braucht es Kraft für mich, Anstrengung, das will man heute sparen.
Und wenn ich wieder runterhüpfe, glauben Sie mir, das wäre noch zwei Stock tiefer.
Ist es jetzt okay?
Nummer zwei, bitte.
Ja, das ist tatsächlich Zufall.
Mit einer Ausnahme, und die Ausnahme besprechen wir in zwei Minuten, das ist nämlich genau
die Ausnahme, die einen Nobelpreis verursacht hat.
Im ganz gewöhnlichen Regelfall, weiße Lichtwellen, Sonne, Kerze, jedes Elektron entscheidet für
sich, wo es hinfliegt.
Eine Ausnahme gibt es, genau die Ausnahme besprechen wir in genau zwei Minuten.
Machen wir vielleicht wirklich, ah, noch die Frage und dann.
Ich habe nicht gemeint, ich weiß.
Entschuldigung, nein, jetzt hasch mi.
Ich will Sie nicht unterbrechen.
Nein, das ist jetzt nicht Arroganz von mir.
Man muss unterscheiden, und das würde ich Ihnen dringend empfehlen für Ihren gesamten
Werdegang, unterscheiden Sie zwischen Meinung.
Jeder kann jede Meinung zu jedem Gegenstand haben.
Waren Sie in Hamburg, der Buschaffeur kann jederzeit eine Meinung haben, zu was auch
immer.
Zu Corona, zu Krebs, zur politischen Meinung.
Jedem steht jede Meinung zu.
Zweite Kategorie, Fachmeinung.
Fachmeinung, wenn ich über rein medizinische Themen spreche, das war zuerst der Kollege
da, wir haben über Hirnaneurysmen gesprochen, da habe ich eine Fachmeinung, weil ich ein
bisschen Wissen rundherum habe, aber ich habe der Kollegin versprochen, ich werde mir gleich,
vielleicht schicke ich dem heute Abend sogar noch eine SMS mit einem wirklichen Fachmann,
der das gelernt hat, ob meine Fachmeinung richtig ist oder nicht, weil er ist der Fachexperte.
Er hat das Wissen genau zu dem Thema.
Wenn es um Physik geht, habe ich Wissen.
Warum man das unterscheiden muss, Sie werden auch drauf kommen, im wissenschaftlichen Diskurs,
wie wichtig es ist, diese Unterscheidung zu treffen, weil Sie ja damit eine Bewertung
vornehmen, nehmen Sie das ernst, wie relevant ist das Argument?
Zum Beispiel der Kollege, das was Sie gesagt haben, wirklich, ich habe noch nie so eine
Erklärung zu dem Thema mit solchen Strahlung gehört, weil man nicht so gerne eine Linsen
bauen kann, steht in keinem Physiklehrbüchle drinnen, Sie hatten eine Meinung, die sensationell
gut war, trotzdem ist es noch nicht Wissen, ohne dass wir es bessern.
Aber die Meinung war super, hat mir gefallen.
Das heißt, eine Meinung muss nicht automatisch ein Blödsinn sein.
Die Meinung vom Kollegen war extrem gut, aber es war keine Fachmeinung, es war kein Expertenwissen.
So, und jetzt dürfen Sie, wenn Sie es mir noch trauen.
Wie?
Bereich, ich muss mich korrigieren, ich habe tatsächlich Bahn gesagt, das ist total falsch,
weil es sich ja nicht bewegt.
Bereich, Entschuldigung, korrigiere ich mich, mein Fehler.
Nein, da kann es echt passieren, das war der Münchner, der Penning, Penning hat er gehasst,
der Penning ist draufgekommen, das ist kein Witz, die ganzen theoretischen Physiker haben
gesagt, von 100.000 Sekunden bis zu 5 Minuten.
Bei dem speziellen Fall, den er gemessen hat, waren es 2,54 Sekunden durchschnittliche Zeit,
manche waren schneller, manche waren früher.
Das da draußen bleiben ist tatsächlich eine konkrete Zahl, die man angeben kann.
Das hängt dann vom Atom und vom Elektron ab.
Es gibt ja bei größeren Atomen mehrere Elektronen, da kann dann zum Beispiel bei einem Uranatom
ein Elektron aus der innersten Bahn, wenn das irgendwo ganz nach außen geht, ist es
extrem kurz, hingegen äußere können, wenn man es ganz schick macht, das ist dann sogar
ein spezieller Atomtyp, wo man das dann mit sehr tollen Experimenten macht, kann man das
20 Stunden da draußen lassen.
Aber das kann dann wirklich, es gibt alles Mögliche.
Bei Fluoreszenz kann das, wenn man es so etwas mit UV-Licht bestrahlt, das UV-Licht führt
dazu, dass die Elektronen nach oben gehoben werden und wenn man es sich dann 12 Stunden
später in der Nacht anschaut, bleibt es 12 Stunden in dem äußeren Bereich.
Und wenn es aber zurückhüpft, das reine Hüpfen von Bereich 1 in Bereich 0, das geht
instantan.
Okay?
Passt.
Sonstige Fragen?
Gut, dann würde ich Ihnen jetzt vorschlagen, wir machen wieder so eine kurze 8-minütige
Pause und dann schauen wir uns an, wie der Laser funktioniert und ich habe auch heute
einen saugeilen Laser, den werden Sie so in Ihrem Leben wahrscheinlich nie wieder sehen,
sogar dabei, aber das müssen wir dann nachher besprechen.
Entschuldigen Sie, Sie wissen nicht, ob meine, es geht immer darum, wie lange ist meine Antwort
und Sie wissen nicht, wie lange meine Antwort ist, ob Ihre Frage kurz ist, ist eigentlich
vollkommen wurscht.
Passt.
Im rechten Winkel zur Oberfläche und Sie sehen hier, da haben wir den einen Winkel,
der ist klein und der Winkel ist groß.
War eine kurze Antwort, aber Sie wissen es.
So.
Bitte sehr.
Wo das Foton entsteht, ja?
Wenn die passt.
Ja, das ist eine reine Reflexion.
Das ist eine reine Reflexion, das hat nichts mit Atomen zu tun.
Wenn Sie dann weiter leuchten, ist es ein Fluoreszenz-Effekt.
Genau so ist es.
Wobei ich kenne ganz ehrlich keine Katzensterne, die nachleuchten.
Habe ich noch nie gesehen.
Ja, ja, es gibt Mineralien, die Sie bei Tageslicht, vor allem im Sonnenlicht legen, weil die werden
hauptsächlich durch UV-Licht aktiviert, wenn Sie den ganzen Tag bei UV-Licht hineinlegen
und dann in der Nacht im komplett dunklen Raum leuchten, die von sich aus.
Darf ich jetzt zurückhüpfen?
Nein, weil wenn alle Elektronen zurückgehüpft sind, war es das.
Okay, wo nichts mehr ist, ist nichts mehr.
Okay, passt.
Moment, ich schalte das Mikro ab, weil das macht...
Okay, ich schalte das Mikro ab.
Okay, ich schalte das Mikro ab.
Okay, ich schalte das Mikro ab.
Okay, ich schalte das Mikro ab.
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