Schattenentstehung

Schatten entstehen dort, wo das Licht durch lichtundurchlässige Gegenstände an seiner geradlinigen Ausbreitung gehindert wird. Ein Schatten entsteht somit auf der zur Lichtquelle abgewandten Seite eines lichtundurchlässigen Körpers.

Pro Lichtquelle entsteht ein Schatten an eimem lichtundurchlässigen Gegenstand. Dabei spielt es keine Rolle, ob es sich um eine reale oder eine virtuelle Lichtquelle handelt.

Überlagern sich zwei Schatten, so entsteht ein dunkler Kernschatten. Dieser Bereich erscheint deshalb dunkel, weil hier kein Licht hinkommt. Keine Lichtquelle beleuchtet diesen Abschnitt. Die helleren Schattenabschnitte (vgl. Bild oben) bezeichnet man als Halbschatten (oder auch Teilschatten). Diese Bereiche erscheinen deshalb heller, weil hierhin das Licht einer Lichtquelle gelangt, das einer andern aber nicht.

Mit Hilfe der geometrischen Optik und des Lichtstrahlmodells kann man zeichnerisch Vorhersagen treffen, wie eine Lichtquelle an einem Gegenstand einen Schatten wirft. Hierzu ist es vorteilhaft, das Geschehen aus der Vogelperspektive zu betrachten, also von oben.

Um einen Schatten mit dem Lichtstrahlmodell zu konstruieren, zeichnet man die Lichtstrahlen ein, die es gerade noch an dem Hindernis vorbei schaffen. Sie werden auch als Randstrahlen bezeichnet. Alle Lichtstrahlen zwischen diesen Randstrahlen treffen auf das Hindernis (auch Schattengeber genannt) und können sich nicht weiter in Richtung Schirm ausbreiten. Somit entsteht im Bereich zwischen den Randstrahlen ein Schattenraum, in den kein Licht gelangt. Der Schattenraum liegt also hinter dem Gegenstand, wenn man den Lichtweg von der Lichtquelle aus betrachtet (vgl. Bild unten). Im Bereich außerhalb der Randstrahlen kommt das Licht aber am Hindernis vorbei bis zum Schirm.

Wenn du mit dem Mauszeiger auf das Bild klickst, kannst du herausfinden, wie sich die Schattengröße verändert, wenn die Lichtquelle näher an den Gegenstand heran rückt.

Wenn du das Bild angeklickt hast, konntest du beobachten: Je näher sich eine Lichtquelle am Gegenstand befindet, desto größer wird das Schattenbild auf dem Schirm.

Wenn mehrere Lichtquellen vorhanden sind, so führt man diese Konstruktion schrittweise für jede Lichtquelle aus, um das Schattenbild zu erhalten. Überlagern sich die Lichtwege hinter dem Gegenstand, so ist zu beachten, dass Kern- und Halbschatten entstehen In den Bildern unten siehst du dazu zwei Beispiele.

Überlagern sich die Lichtwege nicht, so entstehen nur Halbschatten, aber kein Kernschatten.