Schatten

Für andere Verwendungen siehe Schatten (Disambiguierung).
Schatten der Besucher der Eiffelturm, von der ersten Plattform gesehen
Park Zaunschatten wird von einer ungleichmäßigen Schneehodenbewegung verzerrt
Schatten von Cumuluswolken dick genug, um Sonnenlicht zu blockieren

A Schatten ist ein dunkler Bereich wo hell von einer Lichtquelle wird durch eine blockiert undurchsichtig Objekt. Es nimmt das dreidimensionale Volumen hinter einem Objekt mit Licht vor. Das Kreuzung eines Schattens ist zwei-dimensional Silhouette, oder ein Rückwärtsgang Projektion des Objekts, das das Licht blockiert.

Punkt- und Nicht-Punkt-Lichtquellen

Umbra, Penumbra und Antumbra.

A Punktquelle von Licht wirkt nur einen einfachen Schatten, der als "als" genannt wird "Umbra". Für einen Nichtpunkt oder eine" erweiterte "Lichtquelle ist der Schatten in die unterteilt Umbra, Penumbra und Antumbra. Je breiter die Lichtquelle ist, desto unscharf wird der Schatten. Wenn sich zwei Penumbras überlappen, scheinen sich die Schatten zu gewinnen und zu verschmelzen. Dies ist als die bekannt Schattenblaseneffekt.

Die Umrisse der Schattenzonen können durch Verfolgung der Lichtstrahlen gefunden werden, die von den äußersten Regionen der erweiterten Lichtquelle emittiert werden. Die Umbra -Region erhält kein direktes Licht von einem Teil der Lichtquelle und ist die dunkelste. Ein Betrachter in der Umbra -Region kann keinen Teil der Lichtquelle direkt sehen.

Im Gegensatz dazu wird die Penumbra von einigen Teilen der Lichtquelle beleuchtet, wodurch sie einen Zwischenstufe an Lichtintensität verleiht. Ein Betrachter in der Penumbra -Region wird die Lichtquelle sehen, wird jedoch teilweise durch das Objekt blockiert, das den Schatten wirft.

Wenn es mehr als eine Lichtquelle gibt, gibt es mehrere Schatten, wobei die überlappenden Teile dunkler sind, und verschiedene Kombinationen von Helligkeit oder sogar Farben. Je mehr diffus Die Beleuchtung ist, die weichere und undeutlichere, die Schattenrisse werden, bis sie verschwinden. Die Beleuchtung eines bewölkten Himmels erzeugt nur wenige sichtbare Schatten.

Das Fehlen diffundierter atmosphärischer Effekte in der Vakuum von Weltraum Erzeugt Schatten, die durch hohe kontrastreiche Grenzen zwischen Licht und Dunkelheit stark abgegrenzt sind.

Für eine Person oder ein Objekt, das die Oberfläche berührt, auf der der Schatten projiziert wird (z. B. eine Person, die auf dem Boden steht, oder einer Pole im Boden), konvergieren die Schatten am Kontaktpunkt.

Ein Schatten zeigt, abgesehen von Verzerrungen das gleiche Bild wie die Silhouette, wenn sie das Objekt von der Sonnenseite betrachtet, daher die Spiegelbild der Silhouette von der anderen Seite.

Astronomie

Drei Monde (Callisto, Europa und Io) und ihre Schatten parade dadurch Jupiter.[1]

Die Namen Umbra, Penumbra und Antumbra werden oft für die Schatten verwendet, astronomische Objekte, obwohl sie manchmal verwendet werden, um Dunkelheitsniveaus wie in Sonnenflecken zu beschreiben. Ein astronomisches Objekt wirft menschlich sichtbare Schatten, wenn es es ist scheinbare Größe ist gleich oder niedriger als -4.[2] Die einzigen astronomischen Objekte, die sichtbare Schatten auf die Erde projizieren können, sind die Sonne, das Mondund unter den richtigen Bedingungen, Venus oder Jupiter.[3] Nacht wird durch die Hemisphäre eines Planeten verursacht gegenüber seinem Orbitalstern das Sonnenlicht blockieren.

Ein Schatten, der von der Erde auf den Mond geworfen wird, ist a Mondfinsternis. Umgekehrt ist ein Schatten, der vom Mond auf die Erde geworfen wird Sonnenfinsternis.[4]

Tagesvariante

Die Sonne wirft Schatten, die sich im Laufe des Tages dramatisch verändern. Die Länge eines auf dem Boden gegossenen Schatten ist proportional zum Kotangens der Sonne Höhenwinkel--S Winkel θ relativ zum Horizont. In der Nähe von Sonnenaufgang und Sonnenuntergang, wenn θ = 0 ° und cot (θ) = ∞, Schatten können extrem lang sein. Wenn die Sonne direkt über ihnen geht (nur an Orten zwischen den Tropen von Krebs und Steinbock), dann dann θ = 90 °,, cot (θ) = 0, und Schatten werden direkt unter Objekte gegossen.

Solche Variationen haben den Reisenden während ihrer Reisen lange unterstützt, insbesondere in kargen Regionen wie dem Arabische Wüste.[5]

Ausbreitungsgeschwindigkeit

Dampf Phase Eruption von Schloss Geysiser in Yellowstone Nationalpark Wirft einen Schatten auf seinen eigenen Dampf. Krepuskulationsstrahlen sind auch sichtbar.

Je weiter der Abstand vom Objekt, das das Licht auf die Projektoberfläche blockiert, desto größer ist die Silhouette (sie werden berücksichtigt proportional). Wenn sich das Objekt bewegt, projiziert der vom Objekt gegossene Schatten ein Bild mit Abmessungen (Länge), die proportional schneller als die eigene Bewegungsrate des Objekts expandieren. Die Zunahme von Größe und Bewegung gilt auch, wenn der Abstand zwischen dem Objekt der Interferenz und der Lichtquelle näher liegt. Dies bedeutet jedoch nicht Lichtjahre. Der Lichtverlust, der den Schatten projiziert, bewegen sich in Richtung der Projektion der Projektion bei Lichtgeschwindigkeit.

Obwohl sich die Kante eines Schattens entlang einer Wand "bewegt", ist die Erhöhung der Länge eines Schattens in Wirklichkeit Teil einer neuen Projektion, die sich mit der Lichtgeschwindigkeit aus dem Objekt der Störung ausbreitet. Da es keine tatsächliche Kommunikation zwischen Punkten in einem Schatten gibt (mit Ausnahme der Reflexion oder Einmischung von Licht, bei Lichtgeschwindigkeit), einem Schatten, der über eine Oberfläche großer Entfernungen (Lichtjahre) projiziert, projiziert über eine Oberfläche (Lichtjahre). Informationen nicht vermitteln zwischen diesen Entfernungen mit der Kante des Schattens.[6]

Farbe

Visuelle Künstler sind sich normalerweise sehr bewusst von farbigem Licht, das aus mehreren Quellen emittiert oder reflektiert wird, was komplexe, mehrfarbige Schatten erzeugen kann. Chiaroscuro, sfumato, und Silhouette sind Beispiele für künstlerische Techniken, die den bewussten Gebrauch von Schatteneffekten bewirken.

Während des Tages hat ein von Sonnenlicht beleuchtetes Schatten von einem undurchsichtigen Objekt einen bläulichen Schimmer. Dies geschieht aufgrund von Rayleigh Streuung, die gleiche Eigenschaft, die den Himmel blau erscheint. Das undurchsichtige Objekt kann das Licht der Sonne blockieren, aber nicht das Umgebungslicht des Himmels, der blau ist, wenn die Atmosphäre -Moleküle blaues Licht effektiver verstreuen. Infolgedessen erscheint der Schatten bläulich.[7]

Abmessungen

Nebelschatten des Südturms der Golden Gate Bridge

Ein Schatten nimmt ein dreidimensionales Raumvolumen ein, dies ist jedoch normalerweise erst sichtbar, wenn er auf eine reflektierende Oberfläche projiziert wird. Ein Licht Nebel, Nebel oder Staubwolke kann das 3D -Vorhandensein von volumetrischen Mustern in Licht und Schatten aufzeigen.

Nebelschatten sehen für Zuschauer möglicherweise seltsam aus, die es nicht gewohnt sind, Schatten in drei Dimensionen zu sehen. Ein dünner Nebel ist nur dicht genug, um durch das Licht beleuchtet zu werden, das durch die Lücken in einer Struktur oder in einem Baum führt. Infolgedessen wird der Pfad des Schattens eines Objekts durch den Nebel als abgedunkeltes Volumen sichtbar. In gewissem Sinne sind diese Schattenspuren die Umkehrung von Krepuskulationsstrahlen verursacht durch Lichtstrahlen und verursacht durch die Schatten fester Objekte.

Theaternebel Und starke Lichtstrahlen werden manchmal von Beleuchtungsdesignern und bildenden Künstlern verwendet, die versuchen, dreidimensionale Aspekte ihrer Arbeit hervorzuheben.

Inversion

Oft werden Schatten von kettengebundenen Zäunen und anderen solchen Objekten invertiert (helle und dunkle Bereiche werden ausgetauscht), wenn sie weiter vom Objekt entfernt sind. Ein Schatten mit Kettenlink Zaun beginnt mit leichten Diamanten und Schattenumrissen, wenn er den Zaun berührt, aber allmählich verschwimmt. Wenn der Zaun groß genug ist, wird das Lichtmuster schließlich zu Schattendiamanten und Lichtumrissen geht.

Fotografie

Mondlicht Schatten eines Fotografen

In der Fotografie, die im Wesentlichen die Muster von Licht, Schatten und Farbe aufzeichnet, sind "Highlights" und "Shadows" die hellsten bzw. dunkelsten Teile einer Szene oder eines Bildes. Fotografische Belichtung muss angepasst werden (es sei denn, Spezialeffekte sind gewünscht), um das zuzulassen Film oder Sensor, was begrenzt hat Dynamikbereich, um Details in den Highlights aufzuzeichnen, ohne dass sie ausgewaschen werden, und in den Schatten, ohne dass sie undifferenzierte schwarze Bereiche werden.

An Satellitenbilder und Luftaufnahmenvertikal eingenommen werden hohe Gebäude als solche durch ihre langen Schatten (wenn die Fotos gegen Mittag nicht aufgenommen werden), während diese auch mehr die Form dieser Gebäude zeigen.

Analoge Konzepte

Schatten Als Begriff wird häufig für eine Okklusion oder Verstopfung verwendet, nicht nur für Licht in Bezug auf Licht. Zum Beispiel a Regenschatten ist ein trockener Bereich, der in Bezug auf die vorherrschenden Wind Richtung ist jenseits a Gebirge; Das erhöhte Gelände behindert Regenwolken daran, die Trockenzone zu betreten. Ein Akustischer Schatten tritt auf, wenn ein direkter Ton um einen bestimmten Bereich blockiert oder umgeleitet wurde.

Kulturelle Aspekte

Ein unbeaufsichtigtes Schatten wurde von einigen Kulturen als ähnlich wie bei einem Geist angesehen. Der Name aus der Angst vor Schatten ist "Sciophobia" oder "Sciaphobia".

Chhaya ist die hinduistische Göttin der Schatten.

Im Heraldik, wenn eine Ladung angeblich "im Schatten" angezeigt wird (das Erscheinungsbild wird lediglich in einer neutralen Farbton als von einem oder mehr Tinkturen Anders als das Feld, auf dem es platziert ist), wird es technisch als "umgebracht" beschrieben. Angeblich kann nur eine begrenzte Anzahl spezifischer Gebühren dargestellt werden.

Schatten sind oft mit Dunkelheit und Böse verbunden; In gemeinsamen Folklore und modernen Grafikromanen, wie Schatten, die zum Leben erwecken, versuchen oft böse Wesen, die Menschen zu kontrollieren, die sie widerspiegeln. Der Film Auf dem Kopf Magie zeigt einen antagonistischen Schattengeist, der Menschen besitzt.

Die alten Ägypter vermuteten diesen Schatten, den sie nannten Šwt (geschlossen), enthält etwas von der Person, die es darstellt, weil es immer vorhanden ist. Durch diese Vereinigung wurden Statuen von Menschen und Gottheiten manchmal als Schatten bezeichnet.

In einem Kommentar zum ägyptischen Buch der Toten (BD) diskutiert der Ägyptologe Ogden Goelet, Jr. die Formen des Schatten , schwarze, featurellose Silhouette einer Person. Die Person in dieser Form ist, wie wir es ausdrücken würden, ein bloßer Schatten seiner früheren Existenz, dennoch dennoch noch existiert. Eine andere Form, die der Schatten in der BD annimmt, insbesondere im Zusammenhang mit Göttern. ist ein Strauß-Feather-Sonnenschalter, ein Objekt, das einen Schatten erzeugen würde. "[8]

Energieerzeugung

Wissenschaftler aus dem Nationale Universität von Singapur präsentierte einen Schatteneffektergiegenerator (SEG), der aus Zellen von besteht Gold abgelagert auf a Siliziumwafer an einem Plastikfilm angebracht. Der Generator hat eine Leistungsdichte von 0,14 μW cm–2 unter Innenbedingungen (0,001 Sonne).[9]

Galerie

  • Non-diffuse lighting in outer space causes deep shadows

    Nicht-Diffuse-Beleuchtung im Weltraum verursacht tiefe Schatten

  • Reversed text in shadow

    Umgekehrter Text im Schatten

  • Sutro Tower casts a 3D fog shadow

    Sutro Tower Wirkt einen 3D -Nebelschatten

  • This photo of jasmine flowers has only soft shadows cast by diffused light

    Dieses Foto von Jasminblüten hat nur weiche Schatten, die durch diffuses Licht gegossen werden

  • Clouds, and shadows over the Mediterranean Sea

    Wolken und Schatten über dem Mittelmeer

  • Shadow cast by vapor trail of passing aircraft

    Schatten vorbei Kondensstreifen von Flugzeugen

  • Shadow of a parent and child

    Schatten eines Elternteils und eines Kindes

  • Tree shadow

    Baumschatten

  • Shadow on the Castle

    Schatten auf der Burg

  • Moonlight shadow

    Mondlichtschatten

  • Long shadow of a dead tree with its branches on dry fields, late afternoon

    Langer Schatten eines toten Baums mit seinen Zweigen auf trockenen Feldern, am späten Nachmittag

  • When the sun is low, shadows become long, and details get the wrong proportions.

    Wenn die Sonne niedrig ist, werden die Schatten lang und Details erhalten die falschen Proportionen.

  • Shadows from a window blind.

    Schatten von a Rollo.

Siehe auch

Verweise

  1. ^ "Marsch der Monde". Archiviert Aus dem Original am 28. Juli 2015. Abgerufen 24. Juni 2015.
  2. ^ NASA Science -Frage der Woche.Gsfc.nasa.gov (7. April 2006).Abgerufen am 2013-04-26.
  3. ^ "Der junge Astronom fängt einen von Jupiter besetzten Schatten ein: schlechte Astronomie".Blogs.Discovermagazine.com.2011-11-18. Archiviert vom Original am 2013-07-02. Abgerufen 2013-05-27.
  4. ^ "Mondfinsternis gegen Solarfinsternis". www.moonconnection.com. Abgerufen 2019-11-27.
  5. ^ Die monatliche Bewertung von Edinburgh.1820. p.372.
  6. ^ Philip Gibbs (1997) Ist schneller Reisen oder Kommunikation möglich? Archiviert 2010-03-10 bei der Wayback -Maschine math.ucr.edu
  7. ^ Fragestaspekte - Fragen zu Licht.Pa.uky.edu.Abgerufen am 2013-04-26.
  8. ^ Goelet, Ogden, Jr. (1994). Das ägyptische Buch der Toten: Das Buch von Day: Das Papyrus von ANI (Royal Scribe der göttlichen Angebote), geschrieben und illustriert um 1250 v.von den als thanbanischen Rezension bekannten Toten, zusammengestellt aus alten Texten, die auf die Wurzeln der ägyptischen Zivilisation zurückgingen (1. Aufl.). Chronikbücher. p. 152. ISBN 0811807673.
  9. ^ Qian Zhang;et al.(2020)."Energieernte aus Schatteneffekt".Energie- und Umweltwissenschaft. doi:10.1039/d0ee00825g.

Externe Links