Lichtausbreitung und Schatten
Wie breitet sich Licht aus?
Erklärung: Licht breitet sich geradlinig aus. Deshalb kann man mit Licht scharfe Schatten erzeugen, und deshalb funktioniert eine Lochkamera.
Welcher Gegenstand ist eine Lichtquelle?
Erklärung: Eine Lichtquelle sendet selbst Licht aus – das Glühwürmchen erzeugt sein Licht im eigenen Körper. Lichtquellen müssen also nicht künstlich sein. Die weiße Wand und das Katzenauge sind beleuchtete Körper: Sie wirken hell, werfen aber nur fremdes Licht zurück. Ohne Sonne oder Scheinwerfer bleiben sie dunkel.
Wir können Gegenstände sehen, weil Licht von ihnen ___ und in unser Auge gelangt.
Erklärung: Der Sehvorgang funktioniert so: Licht trifft auf einen Gegenstand, wird reflektiert und gelangt in unser Auge. Ohne Licht können wir nichts sehen.
Wie entsteht ein Schatten?
Erklärung: Da Licht sich geradlinig ausbreitet, kann ein lichtundurchlässiger Gegenstand das Licht blockieren. Hinter dem Gegenstand entsteht ein Bereich ohne Licht — der Schatten.
Welche Schattenbereiche entstehen bei einer ausgedehnten Lichtquelle?
Erklärung: Bei einer ausgedehnten (flächigen) Lichtquelle entsteht ein Kernschatten (kein Licht erreicht diesen Bereich) und ein Halbschatten (nur ein Teil der Lichtquelle ist verdeckt).
Der Bereich, in den gar kein Licht einer Lichtquelle gelangt, heißt ___.
Erklärung: Im Kernschatten ist die Lichtquelle vollständig verdeckt. Kein direktes Licht erreicht diesen Bereich.
Der Bereich, in dem nur ein Teil des Lichts einer ausgedehnten Lichtquelle ankommt, heißt ___.
Erklärung: Im Halbschatten ist die Lichtquelle teilweise verdeckt. Es ist dort heller als im Kernschatten, aber dunkler als in der voll beleuchteten Zone.
Eine punktförmige Lichtquelle erzeugt nur einen Kernschatten, keinen Halbschatten.
Erklärung: Richtig! Bei einer punktförmigen Lichtquelle gibt es nur Kernschatten, weil das Licht entweder blockiert wird oder nicht. Halbschatten entsteht nur bei ausgedehnten Lichtquellen.
Ein rotes T-Shirt liegt im weißen Sonnenlicht. Welches Licht gelangt vom T-Shirt in dein Auge?
Erklärung: Weißes Licht enthält alle Farben. Der rote Stoff verschluckt (absorbiert) fast alle Farben und wirft nur den roten Anteil zurück – nur dieses Licht erreicht dein Auge, deshalb sieht das T-Shirt rot aus. Der Stoff erzeugt kein eigenes Licht; im Dunkeln ist er nicht zu sehen. Alle Farben zurückwerfen würde ein weißes T-Shirt.
Ein weißer Gegenstand reflektiert alle Farben des Lichts.
Erklärung: Richtig! Weiße Gegenstände reflektieren Licht aller Farben. Deshalb erscheinen sie weiß. Schwarze Gegenstände hingegen absorbieren fast alles Licht.
Was passiert, wenn man ein grünes Blatt mit rotem Licht beleuchtet?
Erklärung: Das grüne Blatt kann nur grünes Licht reflektieren. Rotes Licht wird absorbiert. Da kein grünes Licht vorhanden ist, wird fast nichts reflektiert — das Blatt erscheint dunkel.
Nachts gehen drei Kinder am Straßenrand. Ein Auto nähert sich mit Abblendlicht. Wen sieht der Fahrer zuerst?
Erklärung: Gesehen wird, wer viel Licht der Scheinwerfer zurückwirft. Reflexstreifen werfen das Licht gezielt zum Auto zurück – solche Kleidung ist aus über 100 m zu erkennen, dunkle Kleidung oft erst aus etwa 25 m. Dunkelrot wirkt am Tag auffällig, wirft nachts aber kaum mehr Licht zurück als Dunkelblau.
Man sollte nie direkt in die Sonne oder in einen Laserstrahl blicken, weil das konzentrierte Licht die Netzhaut im Auge schädigen kann.
Erklärung: Richtig! Die Augenlinse bündelt das einfallende Licht auf der Netzhaut. Bei sehr intensiven Lichtquellen (Sonne, Laser) kann das zu dauerhaften Verbrennungen und Augenschäden führen.
Ordne die Schritte des Sehvorgangs in die richtige Reihenfolge.
Erklärung: Der Sehvorgang beginnt bei der Lichtquelle: Licht trifft auf einen Gegenstand, wird reflektiert, gelangt ins Auge, wird auf der Netzhaut gebündelt, und das Gehirn verarbeitet das Signal.
Eine kleine Lampe steht 2 m vor einer Wand. Eine 10 cm hohe Figur steht 1 m vor der Lampe und wirft einen 20 cm hohen Schatten. Wie hoch wird der Schatten, wenn die Figur nur 0,5 m vor der Lampe steht?
Erklärung: Das Licht breitet sich geradlinig von der Lampe aus. Je näher die Figur an der Lampe steht, desto mehr vom Lichtkegel verdeckt sie: Bei 0,5 m ist die Wand viermal so weit von der Lampe entfernt wie die Figur, also ist der Schatten viermal so hoch wie die Figur – 4 · 10 cm = 40 cm. Näher an der Lampe wird der Schatten größer, nicht kleiner.
Ein Gegenstand, der kein Licht durchlässt, heißt ___.
Erklärung: Lichtundurchlässige (opake) Gegenstände blockieren Licht vollständig und erzeugen Schatten. Durchsichtige (transparente) Gegenstände lassen Licht hindurch.