8 Lichtstrahlen und Lichtquellen

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Lichtstrahlen und Lichtquellen
In der Optik steht das Verhalten des Lichts im Mittelpunkt. Man unterscheidet die
Strahlenoptik, auch geometrische Optik genannt, und die Wellenoptik. Im Folgenden wird zunächst die Strahlenoptik behandelt. Dabei ist der Lichtstrahl ein
zentraler Begriff. Man nimmt an, dass Licht, das durch einen Spalt fällt, sich nur
längs einer Geraden ausbreitet. Dies ist ein Modell, das aber viele optische Erscheinungen trotz der Vereinfachung zutreffend beschreibt. In der Realität wird
das Licht mehr oder weniger stark aufgefächert, man hat ein Lichtbündel.
Definition
Licht breitet sich von einer Lichtquelle geradlinig und allseitig aus.
Damit man sehen kann, muss Licht, das von einer Lichtquelle ausgeht, in unser
Auge gelangen. Licht, das das Auge nicht erreicht, kann nicht wahrgenommen
werden.
Beispiel
Kommentieren Sie folgende Sätze aus physikalischer Sicht:
Sie wirft einen Blick aus dem Fenster.
Er hat einen stechenden Blick.
Stefans Blick fiel auf das Bild.
Lösung:
Die Sätze erwecken den Eindruck, als ob das Auge etwas aussendet. In
Wirklichkeit ist es umgekehrt: Das Licht, das die Körper aussenden oder
reflektieren, gelangt ins Auge.
Lichtquellen sind Körper; man unterscheidet zwischen selbstleuchtenden Körpern wie der Sonne oder der Glühlampe und beleuchteten Körpern wie dem
Mond oder einer weißen Wand.
Ein Schatten entsteht, wenn sich ein Hindernis, also ein undurchsichtiger Körper,
zwischen Lichtquelle und beleuchtetem Körper befindet.
Beispiel
Beschreiben Sie, was man beobachtet, wenn man mit der Hand schreibt und
helles Licht von der Seite auf das Blatt fällt.
Lösung:
Da die Hand ein undurchsichtiger Körper ist, kann man auf dem Papier einen
Schatten der Hand sehen.
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Bei mehreren Lichtquellen unterscheidet man Kern- und Halbschatten. In den
Bereich K gelangt kein Licht, weder von L1 noch von L2. Diesen Bereich nennt
man Kernschatten. In die Bereiche H fällt Licht von jeweils einer Lampe. Diese
Bereiche nennt man Halbschatten. Kern- und Halbschatten treten auch bei
flächigen Lichtquellen wie z. B. der Sonne auf.
Abb. 22
Beispiel
Bei einer totalen Sonnenfinsternis steht der Mond zwischen Erde und Sonne.
Erklären Sie mithilfe einer Skizze.
Lösung:
Wenn eine Sonnenfinsternis auftritt, liegen Sonne, Mond und Erde auf einer
Geraden. Die Sonne als flächige Lichtquelle bewirkt, dass durch den Mond
auf der Erde Kern- und Halbschattenbereiche erzeugt werden. Im Kernschattenbereich K ist die Sonne nicht zu sehen, dort beobachtet man eine
totale Sonnenfinsternis. Durch die Drehung der Erde wandern die Schattenbereiche auf der Erdoberfläche.
Abb. 23