Experiment: Blauer Himmel, blaues Wasser

Material:

0,4l Glas, z.B. Weißbierglas gefüllt mit Leitungswasser
1-2 2cl-Schnapsgläser mit Ouzo, Sambuca, o.ä.
Taschenlampe mit Glühlämpchen (keine LEDs!)

Das perfekte Kneipenexperiment zum Thema Wasserfarbe machen wir heute unter Zuhilfenahme von ölhaltigen Alkoholika mit Anis. In diesem Fall nutzen wir Ouzo, es gingen aber auch Raki oder Sambuca. Ihnen allen gemein ist die Tatsache, dass bei ihrer Herstellung Anis-Öle entstehen, die den Geschmack ausmachen und in Alkohol gut gelöst sind. Aber sie können noch mehr: Wenn das Anis- und Fenchel-Öl des Ouzo mit Wasser gemischt werden, streut das Licht an den kleinen Öltröpfchen!

Experiment:

In der Kneipe ist es am Einfachsten zwei Schnapsgläser Ouzo und ein 0,4l hohes Glas Wasser zu bestellen. Bei mir zu Hause hat ein Mischungsverhältnis von 1:20 (Sambuca zu Wasser) gereicht, also 2cl auf 0,4l. Das Mischungsverhältnis ist aber stark von der verwendeten Spirituose abhängig. Wenn das Wasser kaum milchig geworden ist, sollte man kleine Mengen aus dem zweiten Schnapsglas nachkippen. Nun leuchtet man mit der Taschenlampe von oben in das Glas. Bei genauem Hinsehen kann man einen Farbverlauf im Streulicht erkennen: oben ist die Flüssigkeit eher blau, unten eher rot.

Warum:

Bei der Mischung von Wasser und Ouzo kann das Öl nicht mehr gelöst bleiben und bildet sehr kleine Tröpfchen im Mikrometerbereich (0,001mm), die dann die Mischung milchig-weiß erscheinen lassen. Diese Farbveränderung zu milchig-weiß wird auch Louche-Effekt genannt. Die Streuung des Lichts an diesen Tröpfchen wird auch als Rayleigh-Streuung bezeichnet.

Aber was hat das nun mit unserem blauen Meer zu tun?

Hier kommen die unterschiedlichen Wellenlängen des Lichtes ins Spiel. Da blaues Licht eine kürzere Wellenlänge hat, wird es zuerst gestreut und dringt im Vergleich zu rotem Licht nicht so tief in die Flüssigkeit ein.
Damit lässt sich der blaue Himmel erklären oder warum Wasser blau erscheint. Allerdings findet die Streuung bei Luft und bei Wasser direkt an den Molekülen statt, so dass dieser Effekt nur auf einer viel längeren Strecke sichtbar wird. In der Atmosphäre sind das einige hundert Kilometer.
Kleines Gedanken-Beispiel: Wenn die Sonne tagsüber scheint, wirkt der Himmel blau. Am Morgen oder Abend, wenn die Sonne tief steht, muss ihr Licht einen viel längeren Weg durch die Atmosphäre zurücklegen – und so entsteht das Morgen- bzw. Abendrot, denn das blaue Licht mit der kürzeren Wellenlänge wird zuerst “herausgestreut”.
Bei Wasser kommt noch eine andere Eigenschaft hinzu. Das Wassermolekül absorbiert einen teil des roten Lichtes – dieser wird also gar nicht gestreut, sondern im Wasser geschluckt – daher erscheint die blaue Farbe von Wasser noch intensiver als dies nur mit Streuung der Fall wäre. Trotzdem benötigt man schon fünf bis zehn Meter Wasser um diesen Effekt wirklich beobachten zu können.

Ein paar Tropfen Milch oder Ouzo in Wasser sind ein gutes Modell, um dies in einem kleineren Maßstab – zum Beispiel auf der Länge eines Bierglases – zu verdeutlichen.