Flaschenlampe

Lösung

Das Sonnenlicht muss erst die Flasche in der Decke durchqueren, bevor es in den Raum fällt. Im Lichtstrahl-Modell stellen wir uns das Sonnenlicht wie ein Bündel aus vielen Lichtstrahlen vor, die alle parallel verlaufen. Das wird im linken Bild stark vereinfacht dargestellt.
Wir denken im Lichtstrahl-Modell weiter:
Wenn die Lichtstrahlen auf die Flasche und das Wasser treffen, wird jeder einzelne Lichtstrahl an der Mediengrenze gebrochen. Da die Flasche nicht völlig eben, sondern an manchen Stellen nach innen oder außen gewölbt ist, haben die Lichtstrahlen unterschiedliche Einfallswinkel zur Mediengrenze. Sie werden deshalb unterschiedlich stark gebrochen und in eine andere Richtung abgelenkt. Beim Verlassen der wassergefüllten Flasche wird das Licht ein zweites Mal gebrochen und ändert seine Richtung noch einmal. Weil die Lichtstrahlen die Flasche in verschiedenen Richtungen verlässen, sagt man im Alltag dazu häufig vereinfacht: Das Licht wird gestreut (Bild rechts). Mit deinem Physikwissen beschreibst du diese Richtungsänderung an den Grenzflächen der Flasche aber genauer als Brechung und mit dem Brechungsgesetz. Ein Modell zur Brechung und hilfreiches Wissen zum Brechungsgesetz findest du im Werkzeugkasten.

Weil das Sonnenlicht, das auf die wassergefüllte Flasche trifft, in unterschiedlichen Richtungen gebrochen wird, gelangt das Licht in der Hütte (fast) überall hin. Zusätzlich wird das Licht noch an den Wänden reflektiert. So wird der Raum in allen Richtungen ausgeleuchtet. Da aber die gleiche Lichtmenge in den Raum fällt wie durch eine einfache Öffnung, ist die Lichtintensität an einem bestimmten Ort etwas geringer als es bei einem kleinen Lichtfleck der Fall wäre.
Das Bild unten zeigt dir noch einmal, was im Experiment 3 zu beobachten war. In der Realität ist die Wirkung der Flasche noch deutlicher zu sehen als auf einem Bild.

Menschen, die „Flaschenlampen“ in ihrem alltäglichen Leben verwenden, findest du zum Beispiel auf den Philippinen oder in der Dominikanischen Republik. Dort gibt es Projekte, die die Einwohner dabei unterstützen, ihre oft kargen Hütten tagsüber zu beleuchten, ohne dass elektrischer Strom erforderlich ist. Die „Flaschenlampen“ sind eine Möglichkeit, mit einfachen Mitteln für Licht in Wohnräumen zu sorgen, ähnlich wie es Florian gemacht hat.