Licht und Sehen

Die Bedeutung von Lichtquellen
Es gibt verschiedene Arten von Lichtquellen. Natürliche, wie die Sonne, Blitz, Feuer oder leuchtende Tiere und Pflanzen (Glühwürmchen, Tintenfisch, diverse Pilze und Seerosen) und künstliche (elektrische Beleuchtung).

Die vom Menschen genutzten Lichtquellen haben sich im Laufe der Zeit ständig weiterentwickelt:

  • Ab 1500 v. Chr.: Kienspan, Fackel
  • Ab 1000 v. Chr.: Öl- und Fettlampe
  • Ab 500 n. Chr.: Kerze
  • Ab 1900 n. Chr.: Gaslampe, Petroleumlampe, Elektrolampe
  • Wie sich Licht ausbreitet
    In der Art der Lichtausbreitung unterscheiden sich die Lichtquellen. Um die Ausbreitung des Lichtes zu beschreiben, verwenden wir die beiden Begriffe Lichtbündel und Lichtstrahl. Wenn sich z.B. eine Glühlampe vor einer Lochblende befindet, tritt das Licht hinter der Blende kegelförmig aus. Diesen Kegel nennt man Lichtbündel.

    Um einen Lichtstrahl zu erhalten, müsste man ein Lichtbündel so schmal machen, dass der Durchmesser 0 wird. Da sich das nicht verwirklichen lässt, gibt es Lichtstrahlen nur in der gedanklichen Vorstellung. Man verwendet sie, um Lichtbündel zu zeichnen:

    Durch Randstrahlen werden Lichtbündel begrenzt, durch den Richtungsstrahl in der Mitte des Lichtbündels wird die Richtung angegeben. Nach dem Verlauf der Randstrahlen kann man Lichtbündel in drei Gruppen aufteilen Wenn die Randstrahlen auseinander laufen, spricht man von einem divergierenden Lichtbündel:

    Wenn die Strahlen parallel laufen, spricht man von einem parallelen Lichtbündel:

    Und wenn die Strahlen in einem Punkt zusammenlaufen, ist es ein konvergierendes Lichtbündel:

    Wie das Auge sieht
    Unser Auge ist ein Lichtempfänger. Obwohl nicht alle Körper Licht aussenden, können wir sie sehen. Das liegt daran, dass Lichtstrahlen, die von einer Lichtquelle wie der Sonne ausgehen, in alle Richtungen gestreut werden und auf nicht leuchtende Gegenstände treffen. Von diesen wird das Licht dann in unser Auge reflektiert – Wir sehen die Gegenstände. Manche Körper reflektieren das Licht nicht, sondern lassen es durch (Fensterscheibe) oder absorbieren es (schwarze, matte Körper). Diese Körper können wir schlecht oder gar nicht sehen.

    Der Sehwinkel

  • Gleich große Körper sehen in unterschiedlichen Entfernungen verschieden groß aus.
  • In der gleichen Entfernung sehen unterschiedlich große Körper verschieden groß aus.
  • Dies lässt sich mit dem Sehwinkel erklären:

    Je nachdem, wie groß der Winkel α ist, sehen wir die Kerze groß oder klein. Dabei kann es zu Sinnestäuschungen kommen, weil derselbe Winkel α verschieden große Kerzen bedeuten kann. Auf Grund der unterschiedlichen Entfernung vom Auge werden die beiden unterschiedlich großen Kerzen gleich groß gesehen:

    Die Größe und Entfernung eines Objektes können wir nur einschätzen, wenn wir in seiner Nähe ein Vergleichsobjekt sehen, dessen Größe wir kennen. Darum fällt es zum Beispiel schwer, die Größe eines Windrades zu bestimmen, wenn man es vor Himmel oder Wasser sieht.