Lichtausbreitung: Strahlen, Schatten und Grenzen

Du siehst einen Gegenstand, wenn Licht von ihm in dein Auge gelangt. Das Auge ist ein Lichtempfänger. Die meisten Gegenstände leuchten nicht selbst. Sie werfen einfallendes Licht zurück. Eine Blume im Sonnenlicht ist deshalb beleuchtet, aber keine Lichtquelle.

Eine Lichtquelle sendet Licht in verschiedene Richtungen. Ein Lichtbündel ist ein Teil davon. Ein Lichtstrahl ist kein materieller Faden, sondern eine gedachte Linie. In einem homogenen Medium, also einem überall gleichartigen Stoff, zeichnest du ihn gerade, mit einem Pfeil für die Richtung. Eine Blende ist eine kleine Öffnung in einem undurchsichtigen Gegenstand. Sie lässt ein begrenztes Bündel hindurch. Sich kreuzende Bündel lenken einander nicht ab.

Im Vakuum, also im luftleeren Raum, legt Licht in einer Sekunde ungefähr 300 000 km zurück. In Glas und Wasser ist es langsamer. Ein Lichtstrahl zeigt im Modell den Weg; viele Strahlen bilden ein Bündel.

Gerade Lichtwege setzen einen überall gleichartigen Stoff voraus. Ändert er sich von Ort zu Ort, kann der Lichtweg gekrümmt sein. An der Grenze zwischen Wasser und Luft kann Licht abknicken. Ein Fisch unter Wasser kann von oben näher an der Oberfläche erscheinen, als er ist. Auch warme und kalte Luftschichten können einen Lichtweg ablenken.

Ein Lichtweg kann in beide Richtungen durchlaufen werden. An einer sehr kleinen Öffnung breitet sich Licht auch seitlich aus. Das einfache Modell mit geraden Strahlen erklärt dies nicht.

Eine Lochkamera hat einen dunklen Innenraum, ein kleines Loch und eine Bildfläche. Die Wege vom oberen und unteren Teil eines Gegenstands kreuzen sich am Loch. Deshalb steht das Bild auf dem Kopf und erscheint seitenverkehrt. Ein größeres Loch lässt mehr Licht hinein, macht das Bild aber unschärfer. Von jedem Punkt treffen dann mehrere Lichtwege auf verschiedene Stellen der Bildfläche.