Licht
Diese Seite kann als Einstieg in eine Unterrichtsreihe zur Optik genutzt werden.
Inhaltsverzeichnis
Licht und Lichtausbreitung
Was stellen wir uns unter Licht vor?
Versuch: Vor dem Lichtfleck an der Wand stellen wir einen innen geschwärzten Pappkasten. Der Raum versinkt in Dunkelheit.
Experimentieren
Lichtmodelle
Primäre und sekundäre Lichtquellen
Primäre Lichtquellen sind Körper, die Licht selbst aktiv aussenden (z.B. die Sonne). Körper, die erst beleuchtet werden müssen, damit sie Licht aussenden, sind sekundäre Lichtquellen (z.B. der Mond).
Lichtbündel, Lichtstrahl, Lichtgeschwindigkeit
Vom Lichtbündel zum Lichtstrahl
Licht breitet sich geradlinig aus. Die Photonen bewegen sich auf Geraden.
Wird ein Lichtkegel immer weiter eingeengt, so gelangen wir zu einem Lichtstrahl. Ein Lichtstrahl ist vorstellbar als die Bahn, auf der sich die Photonen bewegen.
Wie groß ist die Lichtgeschwindigkeit?
Galileo Galilei ging dieser Frage bereits vor 400 Jahren nach.
Er postierte zwei Leute mit Laternen auf verschiedenen Bergen.
Er erlangte keine zufriedenstellenden Ergebnisse.
Dem Franzosen Fizeau gelang 1849 die Messung der Lichtgeschwindigkeit mit einer sich drehenden Lochscheibe.
Medium | Lichtgeschwindigkeit | Index |
---|---|---|
Vakuum | 299.792,485 km/s | 1 |
Luft | 299.703 km/s | 1,0003 |
Wasser | 225.000 km/s | 1,3333 |
Kronglas | 198.000 km/s | 1,515 |
Diamant | 124.000 km/s | 2,417 |
Licht und Schatten
Wie entsteht Schatten?
Ergebnis: Die Schattenabstufung verschwindet.
Eine schattenfreie Ausleuchtung erreicht man durch Milchglas, Lichtbänder, und weiße Zimmerdecken.
Schatten im Weltraum
Da im Weltraum Lichtquellen und Schattenkörper vorhanden sind; entstehen Schattenräume und Schatten.
Tag und Nacht
Die sonnenabgewandte Seite der Erde ist der Schattenraum der Erde. Durch die Drehung der Erde um ihre Achse entsteht so Tag und Nacht.
Mondphasen
Auch der Mond hat eine von der Sonne beleuchtete und eine unbeleuchtete Seite. Da wir beim Umlauf des Mondes um die Erde unterschiedliche Anteile der beleuchteten Mondhälfte sehen, entstehen für uns die Mondphasen.
Sonnenfinsternis
Tritt der Mond bei seinem Umlauf um die Erde zwischen Erde und Sonne, kann sein Schatten auf die Erde fallen. Im Bereich dieses Schattens ist die Sonne für die Betrachter ganz oder teilweise durch den Mond verdeckt. Es entsteht so eine totale oder eine partielle Sonnenfinsternis.
Mondfinsternis
Durchläuft dagegen der Mond ganz oder teilweise den Schattenraum der Erde, so wird er mehr oder weniger vollständig verdunkelt. Es entsteht eine totale oder partielle Mondfinsternis.
- Mittlere Entfernung Mond- Erde: 384.405 km.
- Mondradius: 1738 km (0,272 mal Erdradius).
- Mondmasse: 1/81 tel der Erdemasse (81 Monde haben die gleiche Masse wie die Erde).
- Wegen seiner geringen Masse kann der Mond keine Atmosphäre halten. Der Mond leuchtet nicht selber, er reflektiert nur das Licht der Sonne.
- Mondumlauf um die Erde: 27,3 Tage. In der gleichen Zeit rotiert er einmal um seine eigene Achse. Deshalb ist die Rückseite des Mondes nie zu sehen. Infolge der Atmosphärerosigkeit und der langsamen Umdrehung gibt es auf dem Mond starke Temperaturunterschiede.
- Nachtgebiet: minus 160 °C, Taggebiet plus 130 °C.
Weblinks
- Thomas Seilnacht (Didaktik der Naturwissenschaften): Licht - Absorption, Reflexion, Brechung, Totalreflexion, Interferenz
- maßstäbe 3 - Zum Licht von der Physikalisch Technischen Bundesanstalt
Tabelle zu Mondfinsternis und anderen Ereignissen
- Lochkamera - Abbildungsmaßstab (C. Wolfseher)
- Aufgabensammlung zur Physik