Licht und Schatten Flashcards
Sie kennen das Modell des Lichtstrahls und nutzen es in der geometrischen Optik.
Unter Lichtstrahlen versteht man sehr feine, idealisierte Lichtbündel, die sich in einem homogenen Medium gradlinig mit konstanter Geschwindigkeit ausbreiten. Ein Laserstrahl kommt dem Modell des Lichtstrahls sehr nahe.
Betrachtet man einen sichtbargemachten Lichtstrahl, kann man oft nicht sagen in welche Richtung er verläuft. Das führt zur Feststellung, dass Lichtwege in vielen Situationen umkehrbar sind.
Sie unterscheiden zwischen Lichtquellen und Objekten, die Licht streuen und absorbieren.
Lichtquellen: Es gibt künstliche und natürliche Lichtquellen. Lichtquellen erzeugen Licht durch Umwandlung anderer Energieformen (Kernenergie, chemische und elektrische Energie). z.B. Sonne • Sterne • Blitze • Glühwürmchen • lumineszierende Stoffe • Feuer • Feuerwerk • Kerzen • Glühlampen • Leuchtstoffröhren • LEDs • Laser
Viele Lichtquellen strahlen in einen grossen Raumbereich ab und beleuchten andere Objekte. Die meisten Gegenstände unserer Umgebung sind beleuchtete Objekte, die wiederum das Licht nach allen Seiten streuen. Lichtquellen und lichtstreuende Objekte
senden also Licht in weite Raumbereiche, weshalb wir sie auch aus verschiedenen Blickwinkeln sehen können.
Sie wissen, wie Schatten entstehen (bei punktförmigen und ausgedehnten Lichtquellen), können sie konstruieren und kennen die Begriffe Kernschatten und Halbschatten.
Schatten ist für Physikerinnen und Physiker «kein Licht».
• Mit punktförmigen Lichtquellen entstehen scharfe Schatten.
• Mit einer ausgedehnten Lichtquelle, beispielsweise einer Leuchtstoffröhre oder der Sonne, entsteht ein fliessender Übergang vom Kernschatten zu den beleuchteten Gebieten ausserhalb. Es gibt keine scharfen Schattenränder mehr. Die Bezeichnung «Halbschatten» ist in diesem Fall unpräzise.
Mit zwei Lichtquellen (oder mehr) überlagern sich die Schatten und es treten unterschiedlich helle Schattengebiete auf.
• Kernschatten: Das Gebiet, das von keiner der
beiden Lichtquelle erreicht wird,
nennt man Kernschatten.
• Halbschatten: Die Gebiete, die nur von einer der
beiden Lichtquellen erreicht werden,
heissen Halbschatten.
Mond- und Sonnenfinsternis
Bei einer Mondfinsternis bewegt sich der Mond durch den Schatten der Erde. Sonne,
Bei einer Sonnenfinsternis wird die Sonne von der Erde aus gesehen durch den Mond teilweise oder ganz
verdeckt. Der Schatten des Mondes streicht dabei über die Erde. Weil Sonne und Mond von der Erde aus gesehen unter annähernd dem gleichen Durchmesser
erscheinen, ist der Pfad des Kernschattens des Mondes höchstens einige hundert Kilometer breit. Bei einer totalen Sonnenfinsternis wird die Korona der Sonne sichtbar.
Sie können erklären, wie die Bilder bei einer Lochkamera entstehen und wovon ihre Eigenschaften
abhängen.
Lichtbündel, die durch ein kleines Loch in einer Kiste oder einem gut verdunkelten Raum einfallen, erzeugen an der Wand auf der Gegenseite ein Bild der Umgebung
von ausserhalb. Allerdings entsteht dieses Bild umgekehrt.
Dort wo Licht auf das lichtempfindliche Fotopapier in der Lochkamera auftrifft, wird das Fotopapier beim Entwickeln geschwärzt – ein seitenverkehrtes Negativ
entsteht. Mittels Kontaktkopie auf ein zweites Fotopapier entsteht ein seitenrichtiger positiver Abzug.
Sie verstehen wie wir Licht und Objekte sehen können.
Objekte
Lichtstrahlen selbst sind in Luft oder in Wasser nicht zu sehen. Sie werden erst sichtbar durch Streuung an Gegenständen, die sie beleuchten. Das können auch sehr kleine «Gegenstände» sein, wie Nebeltröpfchen oder Staub.
Lichtstrahlen treffen auf Oberflächen
• Streuung: Helle Oberflächen streuen auftreffendes Licht grösstenteils. (Gegenteil Vanta Black)
• Absorption: Dunkle Oberflächen absorbieren auftreffendes Licht grösstenteils.
• Reflexion: Spiegel reflektieren auftreffendes Licht grösstenteils.
• Transparenz: Licht kann durchsichtige Objekte grösstenteils durchdringen.
