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Licht und Schatten

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Team Digital
Licht und Schatten
lernst du in der Unterstufe 1. Klasse - 2. Klasse - 3. Klasse - 4. Klasse

Grundlagen zum Thema Licht und Schatten

Inhalt

Nach dem Schauen dieses Videos wirst du in der Lage sein, einen Schatten zu konstruieren.

schatten beispiele

Du lernst die wichtigsten Begriffe kennen und erfährst, wie sich die Schatten unterschiedlicher Lichtquellen unterscheiden. Im Anschluss kannst du mit unseren Übungen überprüfen, ob du alles verstanden hast.

Licht und Schatten

Du weißt schon, was Licht ist, und natürlich weißt du auch, was ein Schatten ist. Aber wie hängen Licht und Schatten in der Physik eigentlich zusammen?

Schauen wir uns zunächst eine einzelne Glühlampe an. Wenn sie eingeschaltet ist, erzeugt sie Licht. Das Licht breitet sich von der Glühlampe ausgehend geradlinig in Form von Strahlen aus. Das heißt, wenn wir den Weg des Lichts von der Glühbirne aus zeichnen, können wir gerade Linien zeichnen. Jetzt stellen wir uns vor, dass sich ein Hindernis im Raum befindet. Das kann jedes beliebige Objekt sein, solange es nicht durchsichtig ist.

Schattenverlauf bei punktförmigen Lichtquellen

Wenn wir jetzt die Lichtstrahlen zeichnen, sehen wir, dass sie manche Bereiche hinter dem Objekt nicht erreichen können. Diesen Bereich hinter dem Objekt nennen wir Schatten. Du kannst das zu Hause einfach ausprobieren: zum Beispiel mit der Taschenlampe von deinem Handy (Lichtquelle), einem Lineal (Hindernis) und einem Blatt Papier. Wenn du den Abstand zwischen Papier und Lineal änderst, kannst du beobachten, wie der Schatten kleiner oder größer wird. Damit siehst du, dass er kegelförmig verläuft – genau wie in der Abbildung.

Jetzt schauen wir uns an, wie sich die Situation verändert, wenn wir eine zweite Lichtquelle hinzufügen. Wir betrachten zwei Glühlampen, die nebeneinanderstehen. Wir stellen uns das gleiche Hindernis wie im vorigen Beispiel vor. Dann zeichnen wir die Lichtstrahlen ein, die von jeder Glühlampe ausgehend gerade noch am Hindernis vorbeilaufen.

Schattenverlauf bei ausgedehnten Lichtquellen!

Jetzt entstehen verschiedene Bereiche. Ein Bereich, der von den Strahlen, die von beiden Lampen ausgehen, erreicht wird. In diesem Bereich ist es hell. Außerdem gibt es Bereiche, die zwar von den Strahlen einer Lampe erreicht werden, aber nicht von den Strahlen der jeweils anderen Lampe. Diese Bereiche sind etwas dunkler, aber dort gibt es immer noch Licht. Man nennt diese Bereiche Halbschatten. Und es gibt einen kleinen Bereich direkt hinter dem Hindernis, der von keinen Lichtstrahlen erreicht wird. Dieser Bereich heißt Kernschatten.

Transkript Licht und Schatten

Ina hat es sich gerade in ihrem Sessel gemütlich gemacht, als plötzlich: „Woa“ Ein riesiger Monsterhund aber kann das wirklich sein? Vielleicht hilft Ina dieses Video über „Licht und Schatten“ weiter. Ein Schatten kann nur dort entstehen, wo es auch Licht gibt. Dafür begegnen uns viele Beispiele im Alltag. Gebäude können Schatten werfen. Am Strand spenden Sonnenschirme Schatten. Und auch wir selbst können einen Schatten werfen. Aber wie entsteht ein Schatten? Beginnen wir mit der „Konstruktion des Schattenbildes“ mit einer „punktförmigen Lichtquelle“. Wir betrachten die folgende Situation. Eine punktförmige „Lichtquelle“ strahlt Lichtstrahlen in alle Richtungen aus. Mit punktförmig ist gemeint, dass die Lichtquelle im Vergleich zur Größe des bestrahlten Objekts und zu den Abständen sehr klein ist. Dann können wir annehmen, dass die Lichtstrahlen von einem einzigen Punkt in alle Richtungen ausgehen. Zwischen der Lichtquelle und einem „Schirm“, der zum Beispiel auch eine Wand sein könnte, befindet sich ein Lichtundurchlässiges „Hindernis“. Um das Schattenbild zu konstruieren, müssen wir die „Randstrahlen“ einzeichnen. In unserer Zeichnung dunkeln wir die Schattenbereiche beim Einschalten der Lichtquelle ab – in Realität würde die Lichtquelle die Umgebung natürlich aufhellen, während die Schattenbereiche dunkel bleiben. Damit unsere Zeichnung nicht zu unübersichtlich wird, zeichnen wir nur die Strahlen am Fuß des Hindernisses ein. Die Randstrahlen sind die Strahlen, die gerade noch am Hindernis vorbeilaufen. Der Bereich, der hinter dem Hindernis von den Randstrahlen eingefasst wird, ist der „Schattenraum“. Der Schattenraum kann von dem Licht der Lichtquelle nicht erreicht werden. Der Schatten, der auf den Schirm fällt, wird „Schattenbild“ oder „Schattenriss“ genannt. Die Größe des Schattens hängt davon ab, wie weit Lichtquelle, Hindernis und Schirm voneinander entfernt sind. Schieben wir das Hindernis näher an die Lichtquelle, wird der Schatten größer. Er kann sogar viel größer werden als das eigentliche Objekt. Schieben wir das Hindernis näher an den Schirm, wird der Schatten kleiner. Und was passiert, wenn wir die „Konstruktion des Schattenbildes“ bei „zwei punktförmigen Lichtquellen“ betrachten? Wenn wir nur eine Lichtquelle einschalten, wirft das Hindernis einen Schatten wie im vorherigen Beispiel. Schalten wir jedoch die zweite Lichtquelle ein, entstehen unterschiedlich helle Bereiche. Hinter dem Hindernis entsteht ein Bereich, der von keiner der Lichtquellen erreicht wird. Diesen Bereich nennt man „Kernschatten“. Die direkt angrenzenden Bereiche sind jeweils für eine der beiden Lampen nicht erreichbar. Diese Bereiche nennt man „Halbschatten“. Wenn wir statt zwei Lichtquellen vier verwenden, entstehen weitere Bereiche mit unterschiedlichen Schattierungen. Ist die Lichtquelle selbst ausgedehnt, wie zum Beispiel eine Leuchtstoffröhre, entsteht ein weicher Übergang vom Kernschatten zu den beleuchteten Bereichen. Diesen Bereich des weichen Übergangs nennen wir „Übergangsschatten“. Fassen wir die wichtigsten Punkte noch einmal zusammen. Ein Schatten entsteht, wenn Licht auf ein lichtundurchlässiges Hindernis trifft. Mithilfe der Randstrahlen kann der Schatten konstruiert werden. Der gesamte verdunkelte Bereich hinter dem Hindernis heißt Schattenraum. Die Projektion auf einen Schirm heißt Schattenbild. Bei mehreren Lichtquellen können wir zwischen Kernschatten und Halbschatten unterscheiden. Bei ausgedehnten Lichtquellen können wir einen Übergangsschatten beobachten. Wenn du eine Taschenlampe oder ein Handy hast, kannst du gleich im Anschluss selbst experimentieren. Betrachte die Schatten unterschiedlicher Objekte, ändere Entfernung und Orientierung und teste auch unterschiedliche Lichtquellen aus. Was fällt dir auf? Schreib es in die Kommentare! Aber was hatte es eigentlich mit dem riesigen Monsterhund auf sich? „Achso“ „Das war ja nur Oscar!“

10 Kommentare

10 Kommentare
  1. Cooles Video! Man versteht alles viel besser!

    Von Lasse, vor etwa einem Monat
  2. Es ist immer wieder toll, wie ihr etwas erklären könnt! Ich verstehe es immer!

    Von Goldwing, vor 2 Monaten
  3. Danke, schreibe morgen Physik, bei meinem Lehrer versteht keiner was :(

    Von Lena :), vor 3 Monaten
  4. @maxi eng, du meinst das lichtundurchlässige Objekt, also das Hindernis, oder? Wieso sollte man das nicht verschieben dürfen? Wenn du zum Beispiel deine Hand in das Licht einer Lampe hältst und den Schatten an der Wand betrachtest, kannst du doch deine Hand sehr wohl hin- und herbewegen.

    Von Lukas Schwarz, vor 4 Monaten
  5. Das Video war sehr gut bloß man darf nicht das lichtdurchlässige Objekt verschieben
    sondern man muss die Lichtquelle oder den Schirm verschieben

    Von maxi der Dumme , vor 5 Monaten
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