Por que uma fonte pontual produz sombra bem definida enquanto uma fonte extensa gera penumbra?

Porque, na fonte pontual todos os raios vêm de um único ponto, formando limites nítidos, enquanto na fonte extensa raios provenientes de pontos diferentes produzem sobreposição parcial, gerando penumbra.

Explicação:
Propagação retilínea, os limites da sombra são dados pelos raios tangentes ao obstáculo, em fonte pontual há um único feixe de tangentes, sombra nítida, em fonte extensa cada ponto da fonte gera sua própria sombra parcial, a sobreposição produz regiões de penumbra parcialmente iluminadas.
Quando dimensões dos objetos e da fonte são muito maiores que o comprimento de onda da luz, a difração é desprezível, a óptica geométrica explica o fenômeno.

Exemplo:
Considere uma lâmpada tubular de largura \(s=0{,}5\ \text{m}\) a uma distância \(D=2{,}0\ \text{m}\) do objeto, e a tela a \(L=1{,}0\ \text{m}\) atrás do objeto. O ângulo aparente da fonte é aproximadamente \(\alpha\approx\frac{s}{D}\), e a largura aproximada da penumbra na tela é \(w\approx L\frac{s}{D}\).
\( \alpha \approx \frac{0{,}5}{2{,}0}=0{,}25\ \text{rad},\quad w\approx 1{,}0\cdot\frac{0{,}5}{2{,}0}=0{,}25\ \text{m}.\)
Na prática, uma pequena LED pontual projeta contornos nítidos, já uma lâmpada fluorescente longa produz bordas borradas e penumbra.