Lichtquellen und Lichtempfänger
Die Sonne ist die wichtigste natürliche Lichtquelle, während Feuer eine künstliche Lichtquelle sein kann. Licht kann auch von Objekten reflektiert werden, wie der Mond. Augen sind Lichtempfänger, die Licht sammeln und Energie umwandeln. Interessiert? Mehr über Lichtquellen und Lichtempfänger findest du im folgenden Text!
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Grundlagen zum Thema Lichtquellen und Lichtempfänger
Lichtquellen und Lichtempfänger
Kylo Ren und Yoda haben Lichtschwerter, du hast ein Deckenlicht in deinem Zimmer und dein Handy hat eine Taschenlampe. All das sind künstliche Lichtquellen. Aber was ist eigentlich eine Lichtquelle in der Physik? Und was unterscheidet künstliche von natürlichen Lichtquellen? Damit wollen wir uns im Folgenden beschäftigen.
Natürliche Lichtquellen
Es gibt viele verschiedene natürliche Lichtquellen und die meisten davon kennst du bestimmt. Eine natürliche Lichtquelle kennst du aber ganz sicher, denn sie ist die wichtigste Lichtquelle überhaupt: die Sonne. Sie lässt Pflanzen wachsen, spendet uns Energie in Form von Wärme und ist wichtig für die Gesundheit. Und all dies macht die Sonne, ohne dass Menschen etwas dafür tun müssen. Deswegen nennt man sie auch eine natürliche Lichtquelle:
Als natürliche Lichtquelle bezeichnen wir alle Lichtquellen, die leuchten, ohne dass der Mensch dafür etwas tun muss.
Andere natürliche Lichtquellen sind zum Beispiel Sterne (die Sonne ist ja eigentlich auch nur ein Stern), Glühwürmchen, Leuchtalgen oder Blitze.
Auch ein Feuer kann eine natürliche Lichtquelle sein – aber es kommt darauf an, wie das Feuer entstanden ist. Entsteht ein Feuer zum Beispiel durch einen Blitz, der in einen Baum einschlägt, dann ist es eine natürliche Lichtquelle. Wird es aber von einem Menschen erzeugt, zum Beispiel durch ein Streichholz, ist es eine künstliche Lichtquelle.
Künstliche Lichtquellen
Du kannst dir vielleicht schon denken, was wir für künstliche Lichtquellen als Definition aufschreiben können:
Als künstliche Lichtquellen bezeichnen wir alle Lichtquellen, die nur leuchten, weil Menschen aktiv handeln, oder Lichtquellen, die von Menschen erfunden wurden.
Das Feuer war die erste künstliche Lichtquelle. Wie genau Menschen herausfanden, mit welcher Technik ein Feuer entzündet werden kann, ist schwer zu sagen. Aber wahrscheinlich nutzten sie zu Beginn natürliches Feuer nach Blitzeinschlägen und hielten es länger am Brennen. Der Übergang von der natürlichen zur künstlichen Lichtquelle war also fließend. Aber während des letzten Jahrhunderts hat sich der Fortschritt stark beschleunigt und heute kennen wir eine Vielzahl an künstlichen Lichtquellen. Von der Öllampe über die Gaslampe und die Glühlampe bis hin zu Leuchtstoffröhren, LEDs und modernen Lasern haben sich künstliche Lichtquellen sehr stark verändert.
Beleuchtete Körper
Es gibt nicht nur natürliche und künstliche Lichtquellen, sondern auch innerhalb dieser Kategorien unterschiedliche Arten von Lichtquellen. Alle Beispiele, die wir bisher betrachtet haben, gehören zu den selbst leuchtenden Lichtquellen. Es gibt aber auch Lichtquellen, die nicht selbst leuchten, sondern nur Licht reflektieren. Auch in diesem Fall kannst du das wichtigste Beispiel am Himmel finden: den Mond.
Wenn du in einer Vollmondnacht in den Himmel blickst, ist der Mond besonders hell. So hell, dass du draußen sogar recht gut sehen kannst. Dabei leuchtet der Mond gar nicht selbst, sondern reflektiert nur das Licht der Sonne. Deswegen ist er auch nicht immer rund zu sehen, sondern manchmal auch nur halb oder sogar als schmale Sichel. Denn Teile des Mondes, die nicht von der Sonne beleuchtet werden, sind dunkel.
Manche Objekte reflektieren mehr, andere weniger Licht. Hast du zum Beispiel ein Fahrrad? Die Katzenaugen, die an Pedalen und Rädern befestigt sind, sind beleuchtete Lichtquellen. Von allein geben sie kein Licht ab, aber sie reflektieren Licht sehr gut und leuchten deswegen besonders hell, wenn sie zum Beispiel vom Licht eines Autoscheinwerfers getroffen werden.
Sichtbare Objekte
Allgemein reflektieren aber nicht nur beleuchtete Lichtquellen, sondern vielmehr alle Objekte Licht – manche besser und manche schlechter. Nur so kannst du Objekte, die nicht selbst leuchten, überhaupt sehen. Stell dir zum Beispiel vor, du stehst in deinem Zimmer und es ist stockdunkel: Du siehst nichts. Wenn du aber eine Taschenlampe einschaltest, kannst du immer genau die Gegenstände sehen, die du mit der Taschenlampe beleuchtest. Um etwas sehen zu können, benötigst du zusätzlich zum Licht allerdings noch einen Lichtempfänger.
Lichtempfänger
Damit du etwas sehen kannst, muss Licht von einer Lichtquelle oder einem beleuchteten Objekt in deine Augen fallen. Deine Augen sind nämlich Lichtempfänger. Aber was sind Lichtempfänger eigentlich genau? Schauen wir uns die Definition an.
Als Lichtempfänger bezeichnen wir in der Physik Objekte, die Licht sammeln und in eine andere Energieform umwandeln. Diese Objekte können künstlich (Kameras, Solarzellen) oder natürlich (Augen) sein.
Die Bildentstehung im Auge funktioniert dabei natürlich anders als die Bildentstehung in Kameras oder die Umwandlung von Licht in Strom in Solarzellen. Aber immer wird Licht gesammelt und umgewandelt.
Übrigens: Wie gut du ein Objekt sehen kannst, hängt nicht nur davon ab, wie hell das Objekt selbst leuchtet. Auch die Helligkeit der Umgebung hat einen Einfluss. Wenn ein Objekt nur schwach leuchtet, die Umgebung aber sehr hell ist, kann es sein, dass du das Objekt dadurch schlechter siehst.
Vielleicht ist es dir selbst schon einmal aufgefallen: Wenn du nachts in einer Stadt in den Himmel schaust, kannst du nur sehr wenige Sterne sehen. Es ist durch die vielen Lichter der Stadt einfach zu hell. Wenn du aber auf dem Land, in den Bergen oder am Meer bist, wo es weniger künstliche Lichtquellen gibt, kannst du viel mehr Sterne sehen. Man spricht bei diesem Effekt auch von der Lichtverschmutzung. Die ist zum Beispiel für die Astronomie ein großes Problem.
Zusammenfassung zum Thema Lichtquellen und Lichtempfänger
Wir haben uns angesehen, was Lichtquellen sind und wie man natürliche und künstliche Lichtquellen unterscheiden kann. Außerdem haben wir erfahren, was ein Lichtempfänger ist. Zum Thema Lichtempfänger und Lichtquellen findest du hier auch ein Arbeitsblatt mit Übungen, mit denen du dein Wissen vertiefen kannst.
Transkript Lichtquellen und Lichtempfänger
Awooooohh! Das Mondlicht scheint manch einen ganz besonders zu faszinieren, aber was steckt eigentlich dahinter? In diesem Video geht es um „Lichtquelle und Lichtempfänger“ Lichtquellen gibt es viele: Für uns auf der Erde ist die „Sonne“ die wichtigste Lichtquelle, daneben gibt es zum Beispiel noch „die Sterne“, „Blitze“, und „Glühwürmchen“. All diese Lichtquellen kommen in der Natur vor und werden deshalb „natürliche Lichtquellen“ genannt. Andere Lichtquellen, wie „Glühlampen“, „Leuchtstoffröhren“ „LEDs“, oder auch „Feuerwerk“ wurden vom Menschen gemacht und werden deshalb „künstliche Lichtquellen“ genannt. Lichtquellen senden Licht aus, deshalb können wir sie sehen. Dazu nutzen wir unseren „Lichtempfänger“, das Auge. Aber wir sehen nicht nur Dinge, die selbst leuchten, sondern auch alles, was von einer Lichtquelle angeleuchtet wird. Das funktioniert so: Das Licht, das von einer Lichtquelle - hier als Kreuz dargestellt - ausgeht, trifft auf unser Auge. Es trifft aber auch auf andere Objekte im Raum, zum Beispiel auf eine Katze. Von der Oberfläche der Katze wird das Licht „reflektiert“. Wenn das reflektierte Licht nun auf unser Auge trifft, können wir die Katze sehen. Der Weg des Lichts von der Lichtquelle zur Katze, und von dort zu unserem Auge, darf also nicht verstellt sein, sonst ist die Katze für uns nicht sichtbar. Wie hell du einen Gegenstand - in der Physik sagen wir ganz allgemein Körper - sehen kannst, hängt davon ab, wie viel Licht auf diesen trifft, und wie viel von diesem Licht in deine Richtung reflektiert wird, so dass dein Auge es wahrnehmen kann. Weiße Körper kannst du zum Beispiel auch bei wenig Licht noch ganz gut erkennen, weil sie viel mehr von dem schwachen Licht reflektieren als Körper mit dunklen Farben. Ein Körper kann sogar so viel Licht reflektieren, dass es aussieht, als ob er selbst leuchten würde. Dieser Effekt führt dazu, dass Schmuck so schön glänzt, oder der Mond so hell scheint, obwohl er nur von der Sonne angestrahlt wird. Fassen wir zusammen: Es gibt „natürliche Lichtquellen“ und „künstliche Lichtquellen“. Diese senden Licht aus, das von einem „Lichtempfänger“, zum Beispiel unserem Auge, wahrgenommen werden kann. Wir können andere Körper sehen, wenn wir Licht, das von diesen reflektiert wird, wahrnehmen. Je mehr Licht von einem Körper reflektiert wird und unser Auge erreicht, desto heller sehen wir diesen. Ein gutes Beispiel dafür ist der Vollmond am Nachthimmel, der das Licht der Sonne reflektiert. Ja, richtig gehört! Das Mondlicht ist nur das reflektierte Licht der Sonne, deshalb kann das mit deiner Verwandlung gar nicht funktionieren und dich gibt's gar nicht.
Lichtquellen und Lichtempfänger Übung
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Gib an, ob die Aussagen über den Sehvorgang stimmen oder nicht.
TippsEs sind hier drei Antworten richtig.
Damit unser Auge etwas wahrnimmt, muss Licht ins Auge fallen.
Licht kann von Gegenständen reflektiert werden und wird in eine andere Richtung abgestrahlt.
LösungDas Auge ist als Lichtempfänger in der Lage, Dinge wahrzunehmen, sobald Licht ins Auge fällt. Das Licht kann dabei direkt von der Lichtquelle kommen oder von anderen Gegenständen reflektiert werden. Zum Beispiel sehen wir eine Katze nur, wenn Licht von einer Lichtquelle auf die Katze gestrahlt wird. Das Licht wird an der Oberfläche der Katze reflektiert. Dieses reflektierte Licht fällt dann in unser Auge und wir sind in der Lage, die Katze zu sehen.
$\rightarrow$ Die Aussage „Wir sehen die Katze, weil reflektiertes Licht von der Katze in unser Auge fällt.“ ist somit richtig.
$\rightarrow$ Die Aussage „Im Dunkeln können wir die Katze nicht sehen, weil sie nicht von einer Lichtquelle angeleuchtet wird.“ ist ebenfalls richtig.
$\rightarrow$ Die Aussage „Wir sehen die Katze, weil Licht von der Katze in die Lichtquelle fällt.“ ist falsch. Denn das Licht von der Katze fällt nicht in die Lichtquelle. Wir sehen die Katze, wenn das Licht von der Lichtquelle an der Oberfläche der Katze reflektiert wird und schließlich in unser Auge fällt.
Die Helligkeit von Lichtquellen oder auch Gegenständen wird durch die Menge der Lichtstrahlen, die in unser Auge fällt, bestimmt. Das bedeutet, je mehr Licht reflektiert wird und unser Auge erreicht, desto heller wirkt der Gegenstand auf uns.
$\rightarrow$ Die Aussage „Je heller ein Gegenstand ist, desto mehr Licht wird reflektiert und erreicht unser Auge.“ ist also richtig.
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Beschreibe die Glühlampe, die du zu Hause gefunden hast.
TippsErinnere dich daran, wie du künstliche und natürliche Lichtquellen auseinanderhalten kannst.
Wenn Licht an einer Oberfläche reflektiert wird, dann wird das Licht in eine andere Richtung zurückgeworfen.
Wir sehen Gegenstände nur, wenn reflektiertes Licht von ihrer Oberfläche in unser Auge fällt.
LösungIn vielen Haushalten wird künstliches Licht verwendet, um Licht zu erzeugen. In den meisten Fällen sind das Glühlampen oder LEDs. Diese benötigen Strom, um Licht auszustrahlen. Mit dem erzeugten Licht wird das Zimmer erhellt, sodass wir in der Lage sind, etwas zu sehen. Dabei wird das Licht an der Oberfläche der Gegenstände reflektiert und fällt so in unser Auge. Dank dieses Prinzips können wir die Gegenstände im Haus wahrnehmen, obwohl es draußen schon dunkel ist.
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Vervollständige den Text zu beleuchteten Körpern.
TippsDunkle Objekte können schwaches Licht schlechter reflektieren als helle Objekte.
Beleuchtete Lichtquellen sind keine Lichtquellen, die von selbst leuchten, sondern Reflektoren.
Der Mond ist ein gutes Beispiel für eine beleuchtete Lichtquelle: Er scheint hell am Nachthimmel. Das Licht ist aber reflektiertes Licht, welches ursprünglich von der Sonne kommt.
LösungWeiße Körper können wir auch bei wenig Licht gut erkennen, da sie schwaches Licht besser reflektieren als dunkle Körper. Das bedeutet, wir würden im Dunkeln eher das weiße Gefieder eines Schwans erkennen können als einen Menschen mit einem schwarzen Mantel.
Im Straßenverkehr am Morgen erkennen wir Menschen mit weißer bzw. hellerer Kleidung besser als Menschen, die eher dunkle Kleidung tragen.Es gibt aber auch Objekte, die Licht sehr gut reflektieren können. Diese Objekte werden beleuchtete Lichtquellen genannt. Sie leuchten nicht selbst. Die Katzenaugen an deinem Fahrrad zählen beispielsweise zu diesen Objekten. Sie sorgen in der Nacht dafür, dass wir im Straßenverkehr gesehen werden, wenn ein Autoscheinwerfer die Katzenaugen trifft. Sie reflektieren das Licht des Scheinwerfers und leuchten für die Person im Auto besonders hell.
Im Straßenverkehr finden wir noch weitere beleuchtete Lichtquellen wie Straßenschilder oder Warnwesten. Diese sollen erkennbar sein, sobald ein Fahrzeug mit einem Scheinwerfer Licht auf sie wirft.Das gleiche Prinzip gilt für den Mond: Er ist eine beleuchtete Lichtquelle, welche für uns hell erscheint. Das Licht kommt jedoch von der Sonne, welches vom Mond reflektiert wird.
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Erkläre, wie wir nachts den Mond sehen können.
TippsDie Sonne ist eine natürliche Lichtquelle. Von ihr wird das Licht erzeugt, das wir sehen.
Bei Nacht befinden wir uns auf der Seite der Erde, die nicht von der Sonne bestrahlt wird: Uns erreicht kein direktes Licht von der Sonne.
LösungDie Sonne ist die größte natürliche Lichtquelle in unserem Sonnensystem. Das Licht der Sonne ist verantwortlich für den Tag-Nacht-Zyklus, den wir auf der Erde haben.
Denn die Sonne beleuchtet sowohl den Mond als auch die Tagseite der Erde.
Die Nachtseite wird nicht von der Sonne direkt bestrahlt, sodass wir von dort aus die Sonne nicht sehen können.
Wir können auf der Erde aber einen leuchtenden Mond beobachten, denn das Sonnenlicht wird auf der Oberfläche des Mondes reflektiert.
Ein Teil des reflektierten Lichts strahlt vom Mond zur Erde, sodass dieses Mondlicht in unser Auge fallen kann und wir es wahrnehmen können.
Die richtigen Sätze lauten also folgendermaßen:
- Die Sonne leuchtet und das Licht der Sonne erreicht sowohl den Mond als auch die Tagseite der Erde.
- Auf der Oberfläche des Mondes wird das Licht der Sonne reflektiert.
- Ein Teil des reflektierten Lichts strahlt vom Mond zur Erde.
- Die Menschen auf der Nachtseite der Erde können einen leuchtenden Mond beobachten.
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Gib wieder, ob es sich bei den Lichtquellen um natürliche oder künstliche Lichtquellen handelt.
TippsÜberlege dir, was „natürlich“ bedeutet.
Natürliche Lichtquellen existieren ohne den Einfluss des Menschen.
Künstliche Lichtquellen benötigen den Einfluss des Menschen und leuchten nicht von allein. Zum Beispiel ist eine Kerze eine künstliche Lichtquelle, da der Mensch die Kerze erst anzünden muss.
LösungNatürliche Lichtquellen sind Lichtquellen, die in der Natur ohne den Einfluss des Menschen existieren.
Künstliche Lichtquellen brauchen hingegen das Eingreifen des Menschen, um zu leuchten. Zum Beispiel muss eine Kerze von einem Menschen angezündet werden, damit sie leuchtet bzw. Licht ausstrahlt.
Demnach lassen sich folgende Unterscheidungen aufstellen:Natürliche Lichtquellen sind:
- Sonne
- Sterne
- Blitze
- Glühwürmchen
- Glühlampe
- Feuerwerk
- LED
- Leuchtröhre
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Analysiere die Sichtbarkeit der verschiedenen Objekte im Straßenverkehr.
TippsLichtquellen sind gut zu erkennen, da das Licht der Lichtquellen auf direktem Weg ins Auge fallen kann.
Viele Objekte des Straßenverkehrs wie Katzenaugen oder Warnwesten sind reflektierend: Sie sorgen dafür, dass man von anderen Menschen im Straßenverkehr gesehen wird. Das steigert die Sicherheit im Straßenverkehr.
Nicht alles, was der Sicherheit im Straßenverkehr dient, sorgt dafür, dass man besser gesehen wird.
LösungIm Straßenverkehr ist eine der wichtigsten Regeln: Sehen und gesehen werden!
Eines der effektivsten Mittel dafür ist die Sonne: Am Tag ist es für alle Verkehrsteilnehmenden viel leichter, den Verkehr gut zu sehen.
Ist es hingegen Nacht, müssen wir uns mit Lichtern, hellen Objekten oder Reflektoren helfen.
Deswegen sind alle Fahrzeuge mit großen Scheinwerfern beziehungsweise Fahrräder mit Fahrradlicht ausgestattet. Selbst Fußgänger*innen benötigen manchmal eine Taschenlampe, um den Gehweg zu erkennen.
Das ist allerdings nicht das Einzige, was zu einem nicht zu übersehenden Auftreten beiträgt. Denn mit einer Warnweste und Katzenaugen am Fahrrad können Fahrradfahrende sich im Dunkeln sichtbar machen, da Warnwesten und Katzenaugen Reflektoren sind.Hast du dich schon einmal gefragt, warum Reflektoren so hell sind? Sie heißen eigentlich Retroreflektoren und bestehen aus winzigen Spiegeln, die so angeordnet sind, dass sie das Licht immer zur Lichtquelle zurückschicken.
Ein Helm dient auch der Sicherheit. Er sollte aber nicht schwarz sein, sondern eine helle Farbe oder Reflektoren besitzen, um dich besser sichtbar zu machen. Man sollte außerdem helle Kleidung tragen, da sie mehr von dem schwachen Licht reflektiert als dunkle Kleidung.
Das Verkehrsschild hat auf dem Bild dieser Aufgabe ebenfalls eine helle Farbe und besitzt eine reflektierende Oberfläche. Das liegt am Material der Verkehrsschilder und macht diese besonders gut sichtbar, wenn Licht auf sie fällt.
Insgesamt können wir sagen, dass die folgenden Gegenstände sinnvoll sind, um im Straßenverkehr gesehen zu werden:
- Scheinwerfer
- Fahrradlicht
- Taschenlampe
- Warnweste
- Katzenaugen
- Verkehrsschilder
Diese Sachen sind im Straßenverkehr kaum sichtbar:
- schwarzer Helm
- dunkle Kleidung
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Aaaaauuuuuuuuuuuuuuu 😂😂😂
Einfach super😁
das video geht viel zu kurz
Der wolf ist einfach despawnt💨🗯💭💨🗯💭💨🗯💭
tolles video
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Hallo @Pharafel, das ist ein guter Punkt. An vielen Körpern (wie auch der Katze im Video) wird tatsächlich der größte Teil des Lichts absorbiert und diffus gestreut, während nur ein geringer Teil reflektiert – also "zurückgestreut" – wird. Der reflektierte Teil des Lichts ist allerdings für unser Sehen am entscheidendsten.