Um Licht zu untersuchen zu können, benötigt man eine Lichtquelle, einen Auffangschirm und einen Raum dazwischen, denn man verändern kann. 

Experiment: Das Licht breitet sich nach allen Seiten hin aus. Wenn man zwischen die Lichtquelle und den Auffangschirm einen undurchsichtigen Körper stellt, so wirft er einen Schatten. Körper, die in der Mitte ein Loch besitzen, nennt man Blende. Je nach Form haben die Blenden unterschiedliche Namen, wir verwenden kreisförmige Lochblenden. Wenn es auf die erste Lochblende trifft, wird nur der Teil des Lichtes durchgelassen, der durch das Loch geht. 

Alle Strahlen zusammen, die die erste Lochblende passiert haben, nennt man Lichtbündel. Dieses Lichtbündel trifft nun auf die 2. Lochblende. Hier geht nur ein engeres Lichtbündel hindurch. Wenn das übrig gebliebene Lichtbündel auf die 3. Lochblende trifft, bleibt nur noch ein ganz enges Lichtbündel übrig.

Ein Strahl ist demnach ein "gedachtes" unendlich dünnes Lichtbündel. Man kann Lichtstrahlen nur sehen, wenn sie direkt ins Auge treffen. Man kann jedoch den Strahlenweg sichtbar machen, indem man Staub oder Rauch in den Lichtweg bringt. Staub und Rauch bestehen aus kleinen undurchsichtigen Teilchen, die das Licht beim Auftreffen nach allen Seiten hin streuen, so dass der Lichtweg für alle im Raumbefindlichen Personen sichtbar wird.

Hierbei wird tritt ein Problem zu Tage, dass in den gesamten Naturwissenschaften existiert und bei genauesten Untersuchungen zu Schwierigkeiten führt. Will man den Lichtstrahl sichtbar machen, muss man eine Gegenstand als Hindernis benutzen. Genau dann ist aber der Lichtstrahl hinter dem Gegenstand nicht mehr vorhanden. 

Das Problem der Physik besteht also darin, dass man, um die Natur zu untersuchen zu können, Störungen in die Natur einbringen muss und deshalb nicht mehr die ursprüngliche Natur, sondern die gestörte Natur untersucht.

Wahrscheinlich kennen alle Schattenspiele, die man als Kinder erlebt hat. Dazu benötigt man einen dunklen Raum und eine kleine, aber helle Lichtquelle, eine Kerze reicht schon dafür. Bringt man nun die Hand in die Nähe der Lichtquelle, so sieht man einen Schatten auf der Wand. Je nach Stelleung der Finger kann man die Schattenbilder von Tieren oder Menschen erzeugen. Schnell wir einem auch klar, dass die Schattenbilder größer werden, je näher man mit der Hand der Lichtquelle kommt. Wenn aber der Abstand der Lichtquelle zur Wand kleiner wird, so wird auch der Schatten kleiner.

Macht man im Labor Experimente, so möchte man die Ergebnisse aufzeichnen, damit man sie nicht vergisst oder sie anderen mitteilen kann.

Man fertigt dazu ein sogenanntes "Naturwissenschaftliches Protokoll" an. Das ist eine Art Erlebnisbericht, der alles Wichtige des Experiment enthält. 

Ein wesentlicher Teil des Protokolls ist die Versuchsskizze.

Versuchskizzen sind vereinfachte Abbildungen der Geräte und deren r äumliche Anordnungen. Alle Geräte in der Skizze sind beschriftet. Nur die nötigsten Hilfsgeräte werden gezeichnet.

Skizzen sind häufig Querschnittszeichnungen, um "in die Geräte" hineinsehen zu können. Dafür wird meist das Gehäuse weggelassen.

Ein einer einfachen Skizze wird die Lichtausbreitung gezeigt, wenn das Licht hintereinander 3 Lochblenden durchlaufen muss.

Die Lichtstrahlen haben besonderen Namen, je nachdem welche Eigenschaften sie im Experiment zeigen. Es gibt bei diesem Experiment

- Strahlenam Rand nennt man Randstrahlen, 

- den Lichtstrahl, der genau in der Mitte liegt, nennt man Mittelstrahl.

Dort, wo das Lichtbündel den Auffangschirm trifft, wird ein Lichtfleck entstehen. Der Bereich darum herum wird Schatten genannt.

Beleuchtet eine punktförmige Lichtquelle eine undurchsichtigen Gegenstand, so erhält man einen Raum, von der Lichtquelle aus gesehen hinter dem Gegenstand, der vom Licht nicht erreicht wird. Ein Auffangschirm zeigt einen schwarzen Schatten, der einen scharfen Rand besitzt. 

Gewöhnlich sind Lichtquellen nicht punktförmig, sondern eine mehr oder weniger gro�e leuchtende Fläche. Am Schatten bemerkt man, dass nun der Rand etwas unscharf wirkt. Um die Ursache für den unscharfen Schatten herauszufinden, versucht man den Gegenstand mit zwei punktförmigen Lichtquellen zu beleuchten, die möglichst nahe beieinander stehen. Wieder entsteht ein schwarzer Schatten, der in einen unscharfen Rand auf beiden Seiten übergeht. Rückt man nun die beiden Lichtquellen auseinander, so wird der mittlere schwarze Bereich immer schmaler und die beiden unscharfen Ränder werden breiter. Bei genauer Betrachtung sind ihre Ränder zum Hellen wieder fast scharf. Rückt man die beiden Lichtquellen noch weiter auseinander, so erhält man bei genügendem Abstand zwei Schatten, die jedoch beide nicht mehr ganz schwarz sind. Diese Schatten nennt man Halbschatten, weil sie von einer Lichtquelle als Schatten verursacht und von der anderen Lichtquelle der Schattenraum beleuchtet wird.

Auch diese Behauptung kann experimentell geprüft werden: Dazu verkürzt  man den Abstand einer Lichtquelle zum Gegenstand. Der dazu gehörige Schatten vergrö�ert sich. Nähert man sich nun diesem Schatten mit der anderen Lichtquelle, so wird der Schatten immer mehr aufgehellt. 

Diese Erscheinung kennt man von Fu�ballspielen, die abends stattfinden und von vier Flutlichtmasten beleuchtet werden, die an den Ecken des Spielfeldes stehen. Ein Spieler in der Mitte hat vier gleich lange, etwa gleich helle Halbschatten. Ein Spieler an der Eckfahne hat unterschiedlich lange und unterschiedlich dunkler Schatten.

Es könnte von Interesse sein, ob man nur aus der Helligkeit der Schatten oder der Länge der Schatten herausfinden kann, wo sich der Spieler auf dem Platz befindet, ohne dass man Spielfeldmarkierungen sieht. 

Um die Frage über die Länge der Schatten  beantworten zu können, muss man das "Abbildungsgesetz" kennen. Um die Frage über die Helligkeit zu lösen, muss man eine Gesetzmä�igkeit für die Abnahme der Helligkeit kennen.

Verfasser: Dr. K.-G. Häusler;

service/physik/optik/ausbreitung/licht_2.htm 08.10.03

Literatur:
 

Leifiphysik: Optik http://www.leifiphysik.de/optik/, darin : Schatten; Strahlensatz;