Lichtausbreitung

Geschrieben von: Dennis Rudolph
Donnerstag, 28. Dezember 2017 um 18:51 Uhr

Mit der Lichtausbreitung befassen wir uns in diesem Artikel. Dabei zeigen wir euch, was man unter den Modellen Lichtstrahl und Licht als Welle versteht und gehen auf die Schattenbildung ein. Dieser Artikel gehört zu unserem Bereich Optik bzw. Physik.

Mit der Ausbreitung des Lichtes wollen wir nun starten. Dabei sehen wir uns zunächst ein sehr einfaches Modell an. Dieses wird als Modell Lichtstrahl bezeichnet. Bei diesem Modell breitet sich Licht gradlinig in einem Raum oder einem Gebiet aus, bis es auf ein Hindernis trifft. Die folgende Grafik zeigt eine Lichtquelle mit einer kleinen Öffnung. Das Licht der Lichtquelle gelangt durch diese Öffnung hindurch und breitet sich dann gradlinig aus.

Licht Ausbreitung

Soweit das Modell Lichtstrahl. In der Praxis gibt es dann noch weitere Effekte. So gibt es "einfache" Lichtstrahlen in der Realität nicht. Vielmehr fächert sich das Licht auf. Daher spricht man hier von Lichtbündeln. Mit diesen Erkenntnissen kann man gut die Bildung von Schatten verstehen.

Licht und Schatten

Mit dem eben durchgesprochenen Inhalten kann man die Bildung von Schatten recht gut verstehen (und damit weitere Einblicke in die Lichtausbreitung bekommen). Wir setzen nun eine Lichtquelle ein und stellen in deren Lichtstrahl einen lichtundurchlässigen Gegenstand. Hinter diesem Gegenstand ist es dunkel, denn der Gegenstand verhindert die Ausbreitung des Lichtes. Wir erhalten also einen Schatten. Die Strahlen, welche den Gegenstand gerade so am Rand noch passieren, werden Randstrahlen genannt. Die folgende Grafik zeigt dies:

Schatten / Randstrahlen

Modell Lichtwelle

Das Modell Lichtstrahl erklärt jedoch nur einen Teil der Phänomene, die wir in die Optik beobachten können. Folgendes kann man nicht mit dem Modell Lichtstrahl erklären: Trifft das Licht auf eine Wand mit einer kleinen Öffnung, so ist es nicht nur direkt in der "Laufbahn" des Lichtes hell, sondern auch seitlich hinter dem Loch. Dadurch wird klar, dass die Ausbreitung des Lichtes nicht rein gradlinig ist, sondern durch die Welleneigenschaften des Lichtes auch weitere Bereiche erreicht werden können. Daher kommen wir zum Begriff der Beugung: Die Beugung ist die „Ablenkung“ von Wellen an einem Hindernis. Bei Beugungserscheinungen kann sich die Welle im geometrischen Schattenraum des Hindernisses (Spalt, Gitter, Fangspiegel usw.) ausbreiten.

Die folgende Grafik zeigt eine schwarz eingezeichnete Lichtquelle, die in alle Richtungen Licht abstrahlt. Dabei trifft das Licht auf eine Wand mit einem kleinen Loch. Im direkten Weg des Lichtes ist es dabei immer am hellsten. Jedoch ist es - deutlich schwächer natürlich - auch in der Umgebung davon hell. Mehr zum Thema Beugung findet ihr in unserem Artikel Beugung.

Beugung

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