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Opaleszenz

Opaleszenz wird die Farbigkeit mancher Stoffe genannt, die durch die Streuung und eventuell Interferenz des Lichts an kleinen Strukturen in dem Stoff hervorgerufen wird. Die die Streuung hervorrufenden Strukturen sind dabei kleiner als die Wellenlänge des Lichts. Damit unterscheidet sich dieser Effekt von dem Dichroismus, der eine Zweifarbigkeit in homogenen Kristallen beschreibt. In vielen trüben Medien tritt die Opaleszenz auf, die aber abhängig von der Partikelgröße in die nichtfarbige Opazität übergeht.

Inhaltsverzeichnis

Opal

Beim Namensgeber dieses Effekts, dem Opal, werden diese Strukturen durch winzige Quarzkristalle gebildet, die bei regelmäßiger Anordnung ein lebhaftes Farbspiel durch die Interferenz zeigen. Der gleiche Effekt tritt in Ammolit oder Perlmutt auf.

Trübung

Meistens wird der Begriff aber zur Beschreibung einer besonderen Trübung in kolloidalen Dispersionen verwendet. Die dispergierten Teilchen sind hier ungeordnet, so dass keine Interferenzen wie beim Opal auftreten. Die Farbigkeit ergibt sich stattdessen aus der Streuung: Da die Partikel kleiner als die Wellenlänge des Lichts sind, ist der Streumechanismus die wellenlängenabhängige Rayleigh-Streuung. Damit enthält das gestreute Licht einen höheren Blauanteil, das transmittierte Licht dementsprechend einen höheren Rotanteil. Ein bekanntes Beispiel dafür ist die blaue Himmelsfarbe und die rötliche Sonne bei ihrem Untergang.

Übergang zur Opazität

Dabei gibt es jedoch auch einen fließenden Übergang zur Opazität: Wenn die Partikel größer als die Wellenlänge werden, wird die Rayleigh-Streuung durch die von der Wellenlänge unabhängige Mie-Streuung abgelöst. Dies führt dann dazu, dass das gestreute Licht auch mehr Rotanteile enthält, somit weißlicher wird. Insgesamt wird auch die Streuung schwächer. Damit macht sich die Farbigkeit immer weniger bemerkbar, bei reiner Opazität ist das Streulicht weiß. Dazu findet sich auch ein Beispiel in der Himmelsfarbe: Wenn viel Dunst in der Atmosphäre ist, kommen durch die Mie-Streuung weitere Weißanteile ins Streulicht. Damit wird die blaue Himmelsfarbe schwächer und weißlicher. Gleiches kann man in der Nähe des Horizonts beobachten, der ein wesentlich helleres Blau zeigt. Auch die Wolken sind deswegen weiß.

Beispiele

Kritische Opaleszenz

Kritische Opaleszenz wird ein Phänomen genannt, das in Fluiden beim kritischen Punkt auftritt. Teile des Fluids wechseln ständig zwischen flüssigem und gasförmigen Zustand hin und her und erzeugen dabei Strukturen, die umso größer sein können, je näher das System am kritischen Punkt ist. Bei diesen gebildeten Strukturen finden sich auch welche in der Größenordnung der Wellenlänge. Auf Grund des vorhandenen Dichteunterschieds streuen die Phasengrenzflächen das Licht und das Fluid wird trübe.