Aufgaben: Schattenbildung

Eine Taschenlampe beleuchtet einen Ball. Hinter dem Ball ist auf der Wand ein Schatten zu sehen.

1. a) Erkläre, wie der Schatten entsteht.
2. b) Was passiert mit der Schattengröße, wenn der Ball näher an die Lampe gebracht wird?

Du leuchtest mit zwei kleinen Lampen gleichzeitig auf einen Bleistift, der vor einer weißen Wand steht.

1. a) Wie viele Schatten siehst du?
2. b) Wie nennt man den Bereich, in den von keiner Lampe Licht gelangt, und wie nennt man den Bereich, in den nur von einer Lampe Licht gelangt?

Ordne die Begriffe zu: Kernschatten, Halbschatten, Lichtquelle, Schattenraum, Schirm.

1. a) Welche zwei dieser Begriffe bezeichnen die beiden Teilbereiche des Schattenraums hinter einem Gegenstand?
2. b) Wann entsteht ein Halbschatten: bei einer punktförmigen oder bei einer ausgedehnten Lichtquelle?

Eine punktförmige Lampe steht $50\ \text{cm}$ vor einer quadratischen Pappe mit der Seitenlänge $10\ \text{cm}$. Die Wand ist $150\ \text{cm}$ von der Lampe entfernt.

1. a) Beschreibe die Konstruktion des Schattens mit Lichtstrahlen.
2. b) Berechne die Seitenlänge des Schattens auf der Wand.
3. c) Gibt es bei dieser Lampe einen Halbschatten? Begründe.

Eine Leuchtstoffröhre ($20\ \text{cm}$ lang, senkrecht) beleuchtet eine undurchsichtige Kugel mit $5\ \text{cm}$ Durchmesser. Auf einem Schirm dahinter siehst du in der Mitte einen dunklen Bereich, der von einem helleren Bereich umgeben ist.

1. a) Benenne beide Bereiche.
2. b) Erkläre, wie sie entstehen, indem du beschreibst, von welchen Teilen der Lichtquelle Licht dorthin gelangt.
3. c) Was passiert mit dem Kernschatten, wenn der Schirm weiter von der Kugel entfernt wird?

Ein Mast ist $4{,}0\ \text{m}$ hoch und wirft auf ebenem Boden einen Schatten von $6{,}0\ \text{m}$ Länge. Gleichzeitig wirft ein Mensch einen Schatten von $2{,}1\ \text{m}$.

1. a) Berechne die Körpergröße des Menschen.
2. b) Warum werden Schatten morgens und abends länger als mittags?
3. c) Warum sind die Sonnenstrahlen hier als parallel zu betrachten?

Bei einer Mondfinsternis läuft der Mond durch den Schatten der Erde.

1. a) Zeichne gedanklich Sonne, Erde und Mond und beschreibe, in welcher Reihenfolge sie stehen.
2. b) Erkläre, warum es einen Kernschatten und einen Halbschatten der Erde gibt.
3. c) Der Mond tritt zuerst in den Halbschatten ein. Wie verändert sich seine Helligkeit, wenn er in den Kernschatten eintritt?

Eine kugelförmige Lampe (Durchmesser $30\ \text{cm}$) leuchtet auf eine Scheibe mit $10\ \text{cm}$ Durchmesser, die $1{,}0\ \text{m}$ von der Lampenmitte entfernt ist. Die Wand steht $1{,}0\ \text{m}$ hinter der Scheibe.

1. a) Erkläre mit einer Strahlenkonstruktion (Beschreibung), warum ein Kernschatten nicht entsteht oder nur sehr klein ist.
2. b) Beurteile, wie sich ein Halbschatten verhält, wenn die Wand noch weiter entfernt wird.
3. c) Wie müsste man die Lampe verändern, damit der Schatten möglichst scharf wird?

Bei einem Fußballspiel im Dortmunder Stadion leuchten vier Flutlichtmasten das Spielfeld aus. Spieler haben deshalb mehrere Schatten, die unterschiedlich dunkel sind.

1. a) Erkläre, warum mehrere Schatten entstehen.
2. b) Begründe, warum Bereiche, in denen sich mehrere Schatten überlagern, besonders dunkel sind.
3. c) Warum entstehen mit nur einem Strahler sehr dunkle, scharfe Schatten, und warum ist das für das Spiel ungünstig?