Eigenschaften des Lichts
- Breitet sich gradlinig aus
- Benötigt kein Medium (breitet sich auch im Vakuum aus)
- Lichtgeschwindigkeit im Vakuum: m/s
Lichtgeschwindigkeit
Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum. Das Sonnenlicht braucht ca. 8 Minuten bis zur Erde.
Leuchtende und nicht leuchtende Körper
| Art | Beschreibung | Beispiele |
|---|---|---|
| Leuchtend | Erzeugen eigenes Licht | Sonne, Kerze, Glühbirne |
| Nicht leuchtend | Reflektieren fremdes Licht | Mond, Spiegel, Gegenstände |
Schatten
Schatten entstehen, weil undurchsichtige (opake) Objekte das Licht blockieren.
| Begriff | Bedeutung |
|---|---|
| Umbra (Kernschatten) | Vollständig abgeschatteter Bereich hinter dem Objekt |
| Penumbra (Halbschatten) | Bereich am Rand des Schattens, wo nur ein Teil des Lichts blockiert wird |
Transparenz
| Eigenschaft | Beispiele |
|---|---|
| Transparent (durchsichtig) | Klares Glas, Wasser |
| Transluzent (lichtdurchlässig) | Milchglas, dünnes Papier |
| Opak (undurchsichtig) | Holz, Metall, Stein |
- 1
Lichtquelle identifizieren
Ist die Lichtquelle punktförmig (bildet nur Umbra) oder ausgedehnt (bildet Umbra + Penumbra)?
- 2
Schatten zeichnen
Zeichne gerade Linienstrahlen von den Rändern der Lichtquelle durch die Ränder des Objekts, um Umfang und Art des Schattens zu bestimmen.
- 3
Transparenz des Objekts bestimmen
Transparent → kein Schatten. Transluzent → schwacher Schatten. Opak → voller Kernschatten.
Licht von einer Punktlichtquelle fällt auf eine opake Kugel. Beschreibe den Schatten.
Eine Punktlichtquelle erzeugt nur einen scharfen Kernschatten (Umbra) hinter dem Objekt, ohne Penumbra.
Praxisbezug: Sonnenuhren und Schattenmessung
Sonnenuhren (Gnomonen) nutzen die geradlinige Ausbreitung des Lichts: Ein Stab wirft je nach Sonnenstand einen Schatten, dessen Länge und Richtung die Tageszeit anzeigen. Im alten Ägypten und in der Antike waren Sonnenuhren die wichtigste Zeitmesstechnik. Auch heute messen Archäologen Gebäudeausrichtungen nach dem Schattenwurf zu bestimmten Jahreszeiten – Stonehenge beispielsweise ist auf den Sommersonnenaufgang ausgerichtet.
Praxisbezug: Sonnen- und Mondfinsternis
Eine Sonnenfinsternis entsteht, wenn der Mond zwischen Erde und Sonne tritt: Der Mondschatten fällt auf die Erde. Im Kernschatten (Umbra, nur einige Kilometer breit) erlebt man totale Finsternis. Im Halbschatten (Penumbra) sieht man nur eine teilweise Verdunkelung. Astronomen berechnen Sonnenfinsternisse Jahrhunderte im Voraus, indem sie die geradlinige Ausbreitung von Licht und die Bahnbewegungen von Mond und Erde mathematisch modellieren.
Praxisbezug: Fotografie und Belichtung
In der Fotografie ist das Verständnis von Licht und Schatten entscheidend: Die Blende kontrolliert, wie viel Licht eintritt, die Belichtungszeit, wie lang das Licht wirkt. Schatten geben einem Foto Tiefe, Textur und Dimensionalität. Studiobeleuchtung verwendet weiche, ausgedehnte Lichtquellen (Softboxen), um harte Kernschatten zu vermeiden und natürliche Halbschatten zu erzeugen. Fotografen wenden Lichtphysik täglich kreativ an.
Übungsaufgaben
Warum hat der Schatten während einer Sonnenfinsternis einen Kern- und einen Halbschatten?
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Wie lange braucht Licht von der Sonne bis zur Erde (Entfernung ≈ 150 × 10⁶ km)?
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Erkläre, warum weißes Papier durchscheinendes (transluzentes) Objekt ist und kein opakes.