Tom Tierney verwandelt das berühmte Albumcover in eine Physikübung im Klassenzimmer und deckt einige Ungereimtheiten auf
In diesem Jahr jährt sich die Gründung der britischen Rockbank zum 50. Mal Pink Floyd haben ihr bahnbrechendes Album veröffentlicht The Dark Side of the Moon. Aus meiner Erfahrung als Physiklehrer kann ich Ihnen sagen, dass es den meisten Teenagern heute schwerfällt, Namen zu nennen ein einzelner Titel auf dem Album. Aber die Mehrheit von ihnen erkennt das immer noch ikonisches Albumcover, das Licht darstellt, das durch ein dreieckiges Prisma gebrochen wird. Tatsächlich bin ich davon überzeugt, dass die Schüler sowohl das Album als auch die Band benennen können, wenn ihnen das Cover gezeigt wird (auch wenn keines von beiden auf der Titelseite erscheint), was es auch heute noch zu einem nützlichen Hilfsmittel im Physikunterricht macht.
Was die tatsächliche Physik hinter der Kunst angeht, überspringe ich die Tatsache, dass der Mond keine wirkliche „dunkle Seite“ hat – einfach eine „abgewandte Seite“, die wir von der Erde aus nicht sehen können, wie der Mond ist Gezeiten gesperrt. Amüsanterweise wird dies sogar auf dem Album selbst erwähnt, wo eine Hintergrundstimme sagt: „Es gibt wirklich keine dunkle Seite des Mondes“, bevor sie hinzufügt: „Eigentlich ist alles dunkel …“ Das ist vielleicht eine Anspielung darauf die Tatsache, dass der Mond kein eigenes Licht erzeugt?
Abgesehen von diesen astronomischen Fakten gibt es zwei interessante Aspekte des Entwurfs, die für Physikstudenten direkt relevant sind. Zum einen sieht man – wenn das ursprüngliche Gatefold-Design vollständig geöffnet ist – ein Bild, bei dem Licht durch zwei Prismen fällt. Dabei wird das Licht vor dem Durchgang durch ein Prisma in seine Grundfarben aufgespalten, dann aber vor dem Durchgang durch ein zweites Prisma wieder zu weißem Licht vereint und anschließend wieder aufgespalten.
Anscheinend geschah dies, um eine interessante Präsentation in Plattenläden zu ermöglichen. Dennoch stellt es einen der frühesten Beiträge Isaac Newtons zur optischen Physik dar, da es zeigt, wie weißes Licht durch ein Prisma in seine Grundfarben zerlegt wird und wie es durch ein anderes Prisma wieder kombiniert werden kann. Ein vorheriger Physik-Welt Artikel – „Netz der Verwirrung“ (Mai 2022) – hat bereits eine lebhafte Unterrichtsdiskussion über einige der darin enthaltenen Fehler hervorgehoben.
Aber es gibt noch einen weiteren Aspekt des Album-Artworks, der im Physikunterricht gleichermaßen Beachtung verdient. Können wir damit das bestimmen? Brechungsindex (RI) des im Originalbild dargestellten Prismas und um herauszufinden, ob es mit verfügbarem Material übereinstimmt? Der RI eines Materials ist im Wesentlichen ein Maß für das Ausmaß der Lichtbrechung, wenn es in das Material eintritt oder es verlässt. Sie lässt sich leicht berechnen, wenn man den Winkel zwischen dem Lichtweg und einer im rechten Winkel zur Oberfläche gezogenen Linie, der sogenannten „Normalen“, messen kann.
Netz der Verwirrung
Ich druckte einige Exemplare des Bildmaterials aus und nahm die Hilfe einiger Studenten in Anspruch, um den RI des Materials auf dem Cover zu bestimmen. Wir haben die Normale hinzugefügt, wo das Licht auf das Prisma trifft und wo es austritt, und die verschiedenen Einfalls- und Brechungswinkel sorgfältig gemessen, wodurch wir Werte für den Brechungsindex berechnen konnten. Oder sollte ich Brechungsindizes sagen – denn was wir entdeckten, war etwas beunruhigend.
Mehr als eine RI zu haben ist an sich kein Problem. Schließlich muss an den beiden Extremen des Spektrums der RI für das violette Licht größer sein als der des roten Lichts. Deshalb zerfällt das Licht in seine verschiedenen Farben: Violettes Licht wird beim Eintritt in ein dichtes Material viel langsamer als rotes Licht und wird deshalb um einen größeren Winkel gebogen. Tatsächlich hatte ich vorher typische Werte überprüft und wusste, dass der RI für rotes Licht, das durch Glas dringt, normalerweise etwa 1.51 beträgt, während er für violettes Licht etwa 1.53 beträgt. Aber die Dark Side of the Moon Das Bild erzeugt auch keine annähernd vergleichbaren Werte.
Auf dem Weg in das Prisma auf dem Albumcover ergeben die Einfalls- und Brechungswinkel des violetten Lichts einen RI von 2.42, was viel zu hoch für gewöhnliches Glas ist. Nachdem wir herumgestöbert hatten, stellten wir fest, dass es sehr gut mit dem RI von übereinstimmt Zinkit – ein transparentes Mineral, das hauptsächlich Zinkoxid enthält. Allerdings ist Zinkit normalerweise entweder gelb oder rot getönt, sodass es kaum mit dem Bild auf dem Foto übereinstimmt.
Das spielt jedoch keine Rolle, da das Material einfach kein Zinkit oder irgendetwas anderes sein kann. Denn wenn es Zinkit wäre, würden wir einen ähnlichen, wenn auch etwas geringeren Wert für das rote Licht erwarten. Tatsächlich erhalten wir für Rot einen Wert von 1.15, was keinem gängigen Material entspricht, das ich aufspüren kann.
Ich habe mich kurz gefragt, ob Schwankungen in der Dichte des Prismas für die Inkonsistenzen verantwortlich sein könnten, aber auch das funktioniert nicht
Es wird schlimmer. Wenn das Licht rechts vom Bild austritt, ergeben die dort gemessenen Winkel zwei weitere, völlig inkonsistente Werte: 1.08 für das violette Licht und 1.85 für das rote.
Ich habe mich kurz gefragt, ob Schwankungen in der Dichte des Prismas für die Inkonsistenzen verantwortlich sein könnten, aber auch das funktioniert nicht. Einfach ausgedrückt: Wenn die Dichte (und die RIs) des Glases variieren würden, würden wir erwarten, dass das Licht einem gekrümmten Weg durch das Glas folgt, was keinen Sinn ergibt. Es ist fast so, als ob Sturm Thorgerson, der das Albumcover gestaltete, beschloss, Snell und die Brechungsgesetze völlig zu ignorieren.
Für Thorgerson wäre es nicht einmal so schwierig gewesen, eine genauere und realistischere Version des Weges zu erstellen, den das Licht nehmen sollte. Schauen Sie sich einfach das Bild oben an, das 2017 von aufgenommen wurde Mason Maxwell – ein Amateurfotograf – mit einem Glasprisma. Es zeigt, was die Pink Floyd Cover hätte eigentlich sein sollen.
Vielleicht können wir die Fehler auf künstlerische Freizügigkeit und einen Mangel an allgemeinem Fachwissen in der Optik zurückführen. Vielleicht die Anfrage von Pink Floyd Keyboarder Richard Wright denn ein „einfaches und kühnes“ Design – das die tiefgreifenden Themen des Albums rund um Reichtum, Gier und Konflikte symbolisiert – stellte letztendlich die wissenschaftliche Genauigkeit „in den Schatten“. So oder so, auch 50 Jahre später ist dieses ikonische Bild erhalten geblieben.
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