Die ausgedehnte Lichtquelle

Jeden Tag beobachten wir viele Gegenstände, wobei wir viele Gegenstände nur sehen können, weil sie von einer sogenannten Lichtquelle angestrahlt werden. Die Reflexion der Lichtstrahlen an diesem Gegenstand nehmen wir mit unserem Auge wahr. Nicht jeder Gegenstand ist also eine Lichtquelle. Gemäß Definition ist eine Lichtquelle eine Quelle, die Licht erzeugt und aussendet (nicht nur reflektiert).

Bei Lichtquellen unterschieden wir (nicht nur im Physikunterricht) punktförmige, ausgedehnte und diffuse Lichtquellen. Das bekannteste Beispiel einer ausgedehnten Lichtquelle ist unsere Sonne.

Die ausgedehnte Lichtquelle (eine Einführung)

Wie eingangs erwähnt, ist eine Lichtquelle ein Objekt, das selbständig Licht erzeugt und in alle Richtungen aussendet. Solange das Licht (im Physikunterricht werden in der Regel Lichtstrahlen betrachtet) auch kein Hindernis trifft, breitet sich das Licht gradlinig in alle Richtungen aus.

Die punktförmige Lichtquelle
Licht breitet sich von einer punktförmigen Lichtquelle geradlinig und in alle Richtungen aus. Trift das Licht nun auf einen undurchdringbares Hindernis, so entsteht auf der von der Lichtquelle abgewandten Seite ein Schatten. Einfach gesagt, bildet es sich hinter dem Objekt (von der Lichtquelle aus gesehen) ein Schatten. Man kann hinter dem beleuchteten Objekt also ein scharf begrenztes Schattenbild erkennen.

Mehrere punktförmige Lichtquellen
Eine punktförmige Lichtquelle erzeugt auf der von der Lichtquelle abgewandten Seite ein Schatten. Wird das Objekt hingegen von zwei punktförmigen Lichtquellen “bestrahlt”, so lassen sich auf der Lichtquelle abgewandten Seite Schattenzonen beobachten. Es bilden sich zwei Schattenzonen aus, ein Kernschatten und ein Halbschatten. Der Kernschatten ist der Bereich “hinter” dem Objekt (von der Lichtquelle aus gesehen), der von keiner der punktförmigen Lichtquelle beleuchtet wird. Ein Halbschatten ist ein Bereich, der nur nicht von allen Lichtquellen beleuchtet wird.

Die ausgedehnte Lichtquelle
Eine ausgedehnte Lichtquelle kann man sich als eine Vielzahl von punktförmigen Lichtquellen vorstellen. Auch die ausgedehnte Lichtquelle erzeugt Licht und sendet dies in alle Richtungen gradlingig aus. Wie auch bei mehreren punktförmigen Lichtquellen lassen sich hinter einem Lichtundurchlässigen Objekt ein Kernschatten und ein Halbschatten beobachten. Im Unterschied zu mehreren punktförmigen Lichtquellen beobachten wir bei einer ausgedehnten Lichtquelle hinter dem Objekt (von der Lichtquelle aus gesehen) Schattenzonen mit unscharfen Rändern. Es liegt keine scharfe Abgrenzung zwischen Kernschatten und Halbschatten vor. So lassen sich auch die Lichtquellen unterscheiden.


Die ausgedehnte Lichtquelle – Testfragen/-aufgaben

1. Was ist eine ausgedehnte Lichtquelle?

Eine ausgedehnte Lichtquelle ist eine Lichtquelle, die mehr als einen Punkt im Raum einnimmt. Sie kann eine größere Fläche abdecken und gleichmäßigere Lichtverteilung erzeugen.

2. Welche sind die Beispiele für ausgedehnte Lichtquellen?

Beispiele für ausgedehnte Lichtquellen sind die Sonne, Glühbirnen, oder Flutlichter.

3. Wie unterscheidet sich eine ausgedehnte Lichtquelle von einer Punktlichtquelle?

Im Gegensatz zu einer Punktlichtquelle, die nur Licht aus einem einzigen Punkt erzeugt, erzeugt eine ausgedehnte Lichtquelle Licht aus einer größeren Fläche.

4. Kann eine ausgedehnte Lichtquelle Schatten erzeugen?

Ja, eine ausgedehnte Lichtquelle kann Schatten erzeugen. Allerdings sind die Schatten oft weicher und weniger scharf definiert als die von Punktlichtquellen.

5. Was ist der Unterschied zwischen der Schattenbildung durch eine ausgedehnte Lichtquelle und einer Punktlichtquelle?

Die Schatten, die durch eine ausgedehnte Lichtquelle erzeugt werden, haben oft weichere Ränder und sind weniger scharf definiert als die Schatten von Punktlichtquellen.

6. Was ist ein Vorteil einer ausgedehnten Lichtquelle?

Ein Vorteil einer ausgedehnten Lichtquelle ist, dass sie eine größere Fläche abdecken und eine gleichmäßigere Lichtverteilung erzeugen kann.

7. Was ist ein Nachteil einer ausgedehnten Lichtquelle?

Ein Nachteil einer ausgedehnten Lichtquelle kann sein, dass sie mehr Energie verbraucht als eine Punktlichtquelle, da sie eine größere Fläche beleuchtet.

8. In welchen Situationen könnte eine ausgedehnte Lichtquelle bevorzugt werden?

eine ausgedehnte Lichtquelle könnte in Situationen bevorzugt werden, in denen eine große Fläche gleichmäßig beleuchtet werden muss, wie zum Beispiel in einer Fotostudio oder auf einer Bühne.

9. Wie beeinflusst die Größe einer ausgedehnten Lichtquelle die Qualität des Lichts?

Die Größe einer ausgedehnten Lichtquelle kann die Qualität und die Gleichmäßigkeit des Lichts beeinflussen. Je größer die Lichtquelle, desto gleichmäßiger ist normalerweise die Lichtverteilung.

10. Was ist das Prinzip der inversen Quadratgesetz im Zusammenhang mit ausgedehnten Lichtquellen?

Das inverse Quadratgesetz besagt, dass die Intensität des Lichts von einer ausgedehnten Lichtquelle umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung vom Lichtquelle ist.

Autor: , Letzte Aktualisierung: 22. Mai 2024