Werkstatt-Werkzeug · Optik · Modul 11

Schattentheater

Punkt- und ausgedehnte Lichtquellen, Kernschatten und Halbschatten, mehrfache überlappende Schatten. Bedien die Bühne, beobachte das Helligkeitsprofil am Schirm.

Bühne · Aufsicht Quellen links, Objekt mitte, Schirm rechts
Helligkeitsprofil am Schirm M1 vs. M2
Kernschatten
— mm
Halbschatten gesamt
— mm
RMS-Abweichung M1 vs. M2
— %
Bewertung
—

Bühnenaufbau

Lichtquellen

Objekt (Hand, Figur)

mm
mm
mm

Gleichungen

M1 — Punktquelle
Pro Quelle: Schattenkante am Schirm folgt aus Strahlensatz.
t = z_Q / (z_Q − z_O)
x_Schatten,Rand = x_Q + t · (x_O,Rand − x_Q)
Helligkeit am Schirmpunkt = Anzahl sichtbarer Quellen.
M2 — ausgedehnte Quelle mit Penumbra
Jede Quelle wird in N Sub-Punkte aufgelöst, jeder erzeugt seinen Punktschatten.
Helligkeit(x) = Σ_Sub-Punkte (sichtbar / nicht sichtbar) · I_Sub
Penumbra-Breite ≈ w_Quelle · z_O / (z_Q − z_O)
Falsifikationskriterium ε vorab
RMS(|H_M1 − H_M2|) / max(H_M2) > ε = 5 % → M1 widerlegt
RMS-Wert: — %
Forschungsnotiz: FN-Optiklabor-Schattentheater-v0.1-2026-05-06.md
Praxis-Erklärung: PRAXIS-Schattentheater.md
Verwandt: Modul 01 Doppelspalt (kohärent), Modul 02 Höhlengleichnis
Quellen: Hecht (2017) Kap. 5, Born & Wolf (1999) Kap. 8

Werkzeug aus: Thomas Schüller, „Naturwissenschaftliche Werkstatt Tools“, Zenodo 2026, doi:10.5281/zenodo.22036739, ORCID 0009-0003-9799-6747, Lizenz CC BY 4.0. Für die Lernplattform angepasst: Schriften und Skripte lokal, keine Änderung an Modell und Rechnung. Alle Werkzeuge dieses Moduls