"Schattenbrücke": Wer kennt diesen Effekt?

[Reinhard Nitze]

Liebe Mitglieder!

Ich bekam gestern eine Anfrage zu einer Erscheinung, die sich darin äußert, dass sich die Schatten von 2 sich einander nähernden Objekten plötzlich durch eine Art "Brücke" verbinden, bevor sich diese tatsächlich berühren bzw. überlagern. Da ein Bild mehr sagt als 1000 Worte, stelle ich mal 2 davon ein:



Aufnahmen:Gerhard Lenssen, Bernkastel-Kues, mit freundlicher Genehmigung

Mir ist diese Erscheinung zwar aus eigenen Beobachtungen bekannt, kenne aber ihre Bezeichnung nicht. Etwas ganz ähnliches kann man auch selbst mit ganz einfachen Mitteln beobachten. Man halte einfach vor einem hellen Hintergrund zwei Fingerspitzen in so kurzer Distanz zum Auge, dass diese unscharf erscheinen. Nun bewegt man die beiden Fingerspitzen langsam aufeinander zu. Im letzten Augenblick vor der eigentlichen Berührung bildet sich zwischen den beiden Fingerspitzen scheinbar eine Brücke bzw eine Verbindung. Versucht man diese kurze Distanz zu wahren, hat man fast den Anschein, ein "dunkles Blitzen" (entsteht durch das körpereigene Zittern) wahrzunehmen.
Der unscharfe Rand scheint dabei eine wichtige Rolle zu spielen. Ist der Rand scharf (egal ob beim Schatten oder beim Finger), scheint sich der Effekt zu verlieren.

Also zusammenfassend: Welchen Namen hat das "Ding"- und wie kommt es zu Stande?

Und noch etwas, und das ist der eigentliche Ursprungsgedanke: Eignet sich diese Erscheinung zur Erklärung des "Tropfeneffekts" beim Venusdurchgang ?

Viele Grüße, Reinhard!

[René Pelzer]

Hallo Reinhard,

das ist schon eine interessante Erscheinung!

Ich denke, dass diese "Brücke" Interferenzerscheinung aufgrund der Lichtbeugung am entstehenden Spalt ist.

Wenn man zwei Finger zusammenführt und unscharf betrachtet, sieht man ja das typische Interferenzmuster in Form der Si-Funktion

Gruß René

[Sven Aulenberg]

Moin Reinhard,
ob es einen feststehenden Begriff für diesen Effekt gibt weiß ich nicht. Des Rätsel Lösung ist vermutlich einfacher zu erklären als mit Interferenzen.
Denn der Spalt muss garnicht so klein sein. Dazu muss man sich den Strahlengang vor Auge führen. Die Sonne liefert eben keine vollkommenen parallelen Strahlen. Auch der Abstand zur Projektionsebene spielt eine große Rolle.
Im Randbereich hast du ja schon den "unscharfen" Schatten festgestellt. Dieser kommt zustande, weil die Sonnenstrahlen in leicht unterschiedlichem Winkel auf das Objekt treffen. Bildlich gesprochen: Der Strahl vom oberen Rand der Sonne wirft einen leicht anderen Schatten als die Strahlen vom unteren Teil der Sonne. Dadurch bildet sich am Rande so etwas wie ein Halbschatten. Überlagern sich die Halbschatten zweier Objekte kommt es zu dieser Schattenbrücke.
Auf dem gezeigten Foto läßt sich dieser Halbschatten am Rand nur schlecht erkennen, was eventuell am den starken Kontrasten hängt und die Kamera diese Dynamik nicht mehr auflösen kann. Dadurch erscheint die Schattenbrücke noch gewaltiger. Vielleicht spielt auch die schräge Projektionsfläche eine Rolle. Verringert man den Abstand zur Wand, wird die Brücke schmäler (auch der Halbschatten) bis er dann für unser Auge nicht mehr sichbar ist.
Man kann dies gut mit einer Taschenlampe darstellen, am besten wenn diese stark fokussierbar ist. Da kann man dann auch schon mal Schatten verschwinden lassen

Ich hoffe ich konnte es einigermaßen verständlich in Worte fassen.

Viele Grüße in den Norden
Sven

[yasmin]

Ich denke, daß der obige Effekt auf alle Fälle etwas mit Beugung zu tun hat.
An jeder Grenze zum Schatten finden sich Beugungserscheinungen. Hier wird das Licht sozusagen "um die Ecke" gebeugt. Ähnlich kann man sich
den tiefen Klang eines Musikinstrumentes um die Ecke in eine Seitenstraße gebeugt vorstellen.

[Reinhard Nitze]

Hallo!

Na, hier hat sich ja schon einiges getan. Erstmal vielen Dank für Eure Antworten. Mal, sehen, ob es noch weitere Antworten gibt...


Viele Grüße, Reinhard!

[Maximilian Wellington]

Hallo zusammen,

wie Reinhard so schön beschrieben hat lässt sich das mit den Fingern nachstellen wenn man einen Spalt bildet.

Die Breite des Fingerspaltes bis zum Eintreten dieses Phänomens schätze ich mit daneben gehaltenem Geodreick auf ca. 1/3 mm, ist also weit oberhalb der Lichtwellenlänge. Es ist daher ein Beugungseffekt. Das "Übertreten" der Schatten nennt man einfach Beugungsscheibchen und es tritt auf, da es sich bei dem engen Durchgang um einen einfachen Spalt handelt.

Aber ich muss Respekt zollen für diese Bilder! Ich kannte das bisher im echten Leben (also kein expliziter Beugungsversuch) nur vom Fingerspalt der eher schwierig zu fotographieren ist. Die Bilder sind eine klasse Illustration der Beugung.

[helmut prekel]

hallo zusammen,

also meine Vermutung geht in die Richtung zweier "Halbschattenfinsternisse", die sich begegnen und entsprechend verstärken.

Die Sonne stellt ja eine recht ausgedehnte Lichtquelle dar, somit erzeugen Hinternisse keine scharfen Schattengrenzen- das hat also noch nichts mit Beugung zu tun. Wenn sich zwei schattenwerfende Gegenstände näher kommen, gehen ihre Halbschattenbereiche inneneinander über, die Helligkeit ist dann noch geringer als der Halbschattenbereich eines einzelnen Gegenstands.

Experimentell könnte man das mit einer Punktlichtquelle überprüfen...

Viele Grüße

Helmut

Nachtrag: Hab gerade gesehen, dass Sven schon eine entsprechende Vermutung geäußert hat, der ich hiermit beipflichte. Die
Halbschattenfraktion hat somit schon zwei Mitglieder....

[Michael Großmann]

Hi,

nette Diskussion Ich zähle mich zur Fraktion der Halbschatten und ohne große Worte stelle ich diesen Link ein...

http://www.atoptics.co.uk/fz317.htm

Gruß,
Micha

Edit: Man kann das selber schön ausprobieren und wird erstaunt sein, wie der Schatten des Kopfes mit dem Schatten des Laternenpfals ab einer gewissen Distanz "schlagartig" mit diesem verschmilzt und diese Brücke bildet. Den Ausdruck "Schattenbrücke" finde ich nicht schlecht !!!

[ThomasH - Göttingen]

Ein netter kleiner Demo-Versuch:
Man nehme sich eine charakterlich gefestigte Schülerin oder einen ebensolchen Schüler und bittet ihn nach vorn.
Nun platziere man ihn/sie zwischen Overheadprojektor und Tafel, sodass er/sie als Silhouette zu sehen ist. Man bewege nun ein Heft oder Buch mit der Ecke in Richtung Nase. Kurz bevor der Buchschatten den Menschenschatten berührt, wächst die Nase in die Länge.
Das Gelächter ist groß (daher sollte man nicht das Klassen-Mobbingopfer nehmen).

[Reinhard Nitze]

Hallo!

Ich hab noch ein paar Versuche unternommen. Interessant, was man alles nur durch den Gebrauch seiner Finger so an optischen Experimenten machen kann, wenn man weiss, wo nach man sucht. Einiges kann man fotografieren, allerdings nicht alles. Offenbar spielt auch die Sinnesphysiologie eine Rolle, und die Kamera ist eben nicht das menschliche Auge.

Hier mal ein paar Bilder, halt eben dass, was sich fotografieren lässt:

Bild 1 bis 3:

Schmale "Siluettenbrücke" mit vermuteter Interferenzerscheinung. Ich konnte feststellen, das man an der Schattenbrücke gelegentlich quer verlaufende Streifen hat, hell-dunkel im Wechsel. Es hat den Anschein, das sich mehr Linien ergeben, wenn man näher am Auge dran ist. Sie sind dann allerdings schwerer zu erkennen. Vergrößert mann die Distanz, nimmt die Anzahl der Linien ab, aber sie erscheinen etwas deutlicher. Diese Erscheinung ist sehr schwer zu fotografieren und es geht nur mit einer kleinen Kamera mit "Erbsenlinse" im Makrobereich. Mehr als eine einzelne Linie habe ich nicht drauf bekommen

Bild 1, angedeutete "Siluettenbrücke" mit dunklem Querstreif:


Bild 2, Detail von Bild 1:


Bild 3, heller Interferrenzstreifen oder 2 "dunkle"?:


Bild 4, Siluettenbrücke, stark defokussiert im Tele:


Bild 5, Keine Schattenbrücke sondern ein Lichtsaum um den Schatten eines näher an der Projektionsfläche befindlichen Objekts. Hier habe ich meinen Finger im Bereich des Halbschattens von einem Häuserdach gehalten.:


Bild 6, auch diese Erscheinung gehört in diese Reihe:
Bei dieser Aufnahme habe ich ein Teleobjektiv verwendet. Die Finger befinden sich vor dem Hintergrund eines Platanenbaums. Beides ist defokussiert, der Schärfepunkt befindet sich also irgendwo zwischen Baum und Fingern. Interessant ist nun, wie die Blätter des Baums parallell zu den Fingeroberflächen in deren Unschärfebereichen schärfer dargestellt werden. Es ergibt sich so eine Art Linseneffekt.
Ich nenne es mal scherzhaft die "Schärfeaura":


Bild 7, würde man nun die Finger ringförmig mit kleinem Durchmesser schließen, so ergebe sich der "Lochkamera-Effekt", so wie in diesem Bild ein einzelnes Platanenblatt im Loch einer stark defokussierten Wäscheklammer scharf erscheint, obwohl der Baum selbst sonst völlig außerhalb des Schärfebereichs liegt.


Dieses ist lediglich ein kleiner "Ausriss".
Am besten macht man diese Experimente alleine und unbeobachtet. Alles andere führt nur zu blöden Rückfragen seitens der Nachbarschaft...


Viele Grüße, Reinhard!

[Elmar Schmidt]

Hallo Reinhard,

das mit der Loch(kamera)-Schärfung des Laubs ist genial. Interessant, wie dabei die lokal kleinere "Blende" die Helligkeit heruntersetzt. Das hab ich so noch nie gezeigt gesehen!

Bei den Schattenfotos im Sonnenlicht spielt auch nach meinem Dafürhalten "Halbschattenkonfluenz" die Hauptrolle.

Die "Schatten"brücken bei blockierenden Objekten involvieren aber eher Beugung und Bildfehler (gehen in die sog. point spread function ein), vgl.

http://de.wikipedia.org/wiki/Punktspreizfunktion ,

z.B. als Tropfeneffekt bei Merkur- und Venustransits:

http://www.metaresearch.org/home/viewpo ... ckdrop.asp

Verstehe ich richtig, daß Du für einige der Fingeraufnahmen die Kameraaufnahmeoptik gezielt verschlechtert hast, um ihren Eindruck dem des bekannt unperfekten Auges anzunähern? Jedenfalls fällt auf, daß die Fingerkonturen im Berührungsbereich relativ unscharf sind.

Gruß, Elmar

[Reinhard Nitze]

Hallo Elmar!

Verstehe ich richtig, daß Du für einige der Fingeraufnahmen die Kameraaufnahmeoptik gezielt verschlechtert hast, um ihren Eindruck dem des bekannt unperfekten Auges anzunähern? Jedenfalls fällt auf, daß die Fingerkonturen im Berührungsbereich relativ unscharf sind.

Korrekt! Ohne eine gewisse Unschärfe konnte ich keine der beschriebenen Effekte beobachten.

Beispiel:





Übrigens spielt auch der Abstand der beiden Objekte zum Beobachter eine Rolle. Man kann das auf dem Foto ein wenig sehen: Liegt eines der Objekte etwas weiter vom Beobachter entfernt, so geht die Schattenbrücke von dem weiter entfernten Objekt aus. Daher hat man den Eindruck, als hätte die dunklere einen "Pickel", welche die hellere Kugel berührt! (Der Pickel oben auf der dunklen Kugel ist ein Wassertropfen, ich hatte noch etwas Feuchtigkeit an den Fingern vom Händewaschen vorher und habe das nicht bemerkt. Er hat aber keinen Einfluss auf die Erscheinung)

Viele Grüße, Reinhard!