Die Sekunde, in der ein Luftballon platzt, oder der Moment, in dem eine Stahlkugel auf eine Glasplatte trifft: Mit dem Auge sind sie kaum wahrzunehmen. Korbinian Urban aus Lenggries wollte diese Veränderungen, die innerhalb von Mikrosekunden stattfinden, festhalten. Dafür hat der Schüler eine Flächenlichtschranke entwickelt, mit deren Hilfe er Vorgänge von extrem kurzen Zeiträumen fotografieren kann. Mit seinem Experiment ist er beim Regionalwettbewerb "Jugend forscht" für die Region Oberbayern Ost gegen 120 andere Jungforscher angetreten und hat den ersten Preis im Bereich Physik gewonnen. Deshalb wird er von 10. bis 12. April in Straubing beim Landeswettbewerb dabei sein. Dort muss er sich mit den anderen Regionalgewinnern in der Sparte Physik messen.
Vor drei Jahren hat der Schüler eine Spiegelreflexkamera geschenkt bekommen. Das Fotografieren faszinierte ihn, besonders eine Überlegung brachte ihn zum Werkeln. "Es interessiert mich, dass man viele alltägliche Dinge nicht sehen kann. Etwa wenn es einen Luftballon zerreißt oder ein Wassertropfen fällt", erklärt der 18-Jährige, der die 12. Klasse am Gabriel-von-Seidl-Gymnasium in Bad Tölz besucht. Der Werkraum seines Vaters, Physiklehrer an der selben Schule, bot gute Bedingungen fürs Experimentieren. Zuerst hatte Korbinian die Idee, mit einem Mikrofon das Blitzlicht auszulösen, um besonders präzise Bilder zu machen. Allerdings blitzte es bei diesem Versuchsaufbau oft schon zu früh, weil das Mikrofon ein anderes Geräusch aufgefangen hatte. Außerdem konnte er damit nur Bewegungen festhalten, bei denen ein Ton erzeugt wird. "Da kam mir die Idee mit der Flächenlichtschranke", erzählt der 18-Jährige. Diese sendet über eine bestimmte Fläche Licht aus. Fällt ein Gegenstand durch die Fläche und durchbricht das Licht, wird ein Impuls an ein Stroboskop, ein Lichtblitzgerät, gesendet. Das belichtet für eine fünfzigtausendstel Sekunde, so dass nur dieser Moment von der Kamera festgehalten wird. Der Versuch kann deswegen nur im Dunkeln vorgenommen werden.
Das Besondere an Korbinians Experiment: Er hat die Flächenlichtschranke selbst gebaut. Eine handelsübliche Schranke löst nur in dem Moment aus, in dem der Gegenstand die Fläche durchbricht. Der 18-Jährige kann seine Apparatur aber auch verzögert einstellen. Der Impuls wird erst ausgesendet, wenn der Gegenstand beispielsweise schon fünf Zentimeter unter der Schranke ist. Dadurch ist es Korbinian gelungen, die Phasen festzuhalten, die eine Stahlkugel durchläuft, wenn sie auf eine Glasplatte trifft. Allerdings musste er für jedes Bild eine neue Glasplatte nehmen, da immer nur ein Foto möglich ist.
Mit einer herkömmlichen Kamera sind solch genaue Bilder durchaus möglich. Die meisten Apparate haben einen Ultrakurzzeitblitz, sie müssen jedoch relativ nah an dem Objekt sein, das eingefangen werden soll. Eine weitere Schwierigkeit: Ohne eine Flächenlichtschranke muss der Fotograf hoffen, den richtigen Moment abzupassen. Einen Wassertropfen im freien Fall zu erwischen erfordert ein extrem genaues Timing. Korbinian kann exakt einstellen, was und wann fotografiert wird. Eine Präzision, die ohne die selbst gebaute Schranke nicht möglich wäre.
2010 hat Korbinian zusammen mit seinen Mitschülern den Titel "Beste 9. Klasse" bei der Intel Leibniz Challenge gewonnen. Bei "Jugend forscht" ist er das erste Mal dabei. Der 18-Jährige kennt die Themen seiner Mitstreiter beim Landeswettbewerb bereits. Seine Chancen kann er kaum einschätzen: "Die Konkurrenz ist groß, und die Versuche hören sich spannend an."