Aufgaben: Schatten und Lichtstrahlen

Licht breitet sich geradlinig aus. Erkläre, wie ein Schatten entsteht, wenn ein Ball von einer Taschenlampe beleuchtet wird.

Eine Taschenlampe beleuchtet einen Baumstamm im Park. Direkt hinter dem Baumstamm steht eine Mauer.

1. a) Auf welcher Seite des Baumes liegt der Schatten?
2. b) Wird der Schatten auf der Mauer größer oder kleiner, wenn sich die Taschenlampe dem Baum nähert?

Nenne je ein Beispiel für einen Gegenstand, der lichtdurchlässig, lichtundurchlässig und teildurchlässig ist.

Tim steht in Essen mittags in der Sonne und morgens um 8 Uhr. Morgens ist sein Schatten viel länger.

1. a) Erkläre den Unterschied mit dem Stand der Sonne.
2. b) Zu welcher Tageszeit ist der Schatten ungefähr am kürzesten?

Eine Taschenlampe (Punktlichtquelle) steht 50 cm von einer Pappscheibe entfernt. Der Schirm steht 50 cm hinter der Scheibe. Die Scheibe hat 10 cm Durchmesser.

1. a) Wie groß ist der Schatten auf dem Schirm ? (Tipp: Fertige eine maßstäbliche Zeichnung an.)
2. b) Wie groß wäre er, wenn die Lampe 25 cm von der Scheibe entfernt wäre und der Schirm weiter 50 cm dahinter steht?

Bei einer ausgedehnten Lichtquelle (z. B. Neonröhre) entstehen Kernschatten und Halbschatten.

1. a) Beschreibe, wie sich Kern- und Halbschatten unterscheiden.
2. b) Warum ist der Schatten einer Straßenlaterne am Rand unscharf?

Ein Fahnenmast wirft einen Schatten von 6,0 m. Ein Stab von 1,0 m Länge daneben wirft einen Schatten von 0,75 m. Beide stehen senkrecht auf ebenem Boden.

1. a) Berechne die Höhe des Mastes.
2. b) Begründe, warum das Verfahren nur funktioniert, wenn beide Schatten gleichzeitig gemessen werden.
3. c) Welche Annahme über die Sonnenstrahlen steckt in der Rechnung?

Mit einer Lochkamera (Kartonschachtel mit kleinem Loch vorn und Pergamentpapier hinten) wird ein Baum von 8 m Höhe aus 20 m Entfernung abgebildet. Die Schachtel ist 25 cm lang.

1. a) Wie groß ist das Bild auf dem Papier?
2. b) Wie steht das Bild zum Gegenstand (Orientierung)? Begründe mit Lichtstrahlen.
3. c) Was passiert mit Schärfe und Helligkeit, wenn das Loch größer wird?

Ein Experiment: Eine Lampe, ein Tischtennisball und ein Schirm werden in dieser Reihenfolge auf einer Linie aufgestellt. Der Ball wird zum Schirm hin bewegt.

1. a) Wie ändert sich die Größe des Schattens?
2. b) Wie ändert sich die Schärfe des Schattenrandes bei einer ausgedehnten Lampe?
3. c) Begründe beide Beobachtungen mit dem Modell der Lichtstrahlen.