Benutzer:Buss-Haskert/Lichtbrechung: Unterschied zwischen den Versionen
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Version vom 29. April 2021, 18:45 Uhr
SEITE IM AUFBAU!!
Lichtbrechung (Optik - Teil 2)
1 Vorwissen
Um die Lichtbrechung verstehen zu können, musst du Vorwissen aus den folgenden Themen haben
- Ausbreitung von Licht
- Licht und Schatten
Dieses Vorwissen aktivierst du mithilfe der nachfolgenden Videos, Lückentexte und Quizze.
Beobachtung: Du kannst nur durch den Gartenschlauch schauen, wenn du ihn ganz gerade hältst. Sonst gelangt kein Licht in dein Auge.
Ausbreitung von Licht
Licht breitet sich geradlinig in alle Richtungen aus.
Die Sammlung von Lichtstrahlen nennen wir Lichtbündel.
Den Weg, den die Lichtstrahlen zurücklegen, nennen wir Strahlengang.
Wir zeichnen die Randstrahlen von Lichtbündeln immer mit dem Lineal.
2 Lochkamera
In diesem Kapitel lernst du, wie mithilfe einer Lochkamera Bilder entstehen. Du wirst eine Lochkamera basteln, damit Experimente durchführen und diese Experimente protokollieren.
Hefteintrag: Bilder einer Lochkamera - Ergebnis
Die Lochkamera erzeugt ein umgekehrtes (auf dem Kopf) und seitenverkehrtes Bild. Das Bild ist unscharf.
Bei einem kleinen Loch sind die Bilder schärfer und dunkler.
Bei einem großen Loch sind die Bilder unschärfer und heller.
Die Animation veranschaulicht die Bildentstehung bei einer Lochkamera.
Die Kamera ist in der Mitte von der Seite zu sehen und rechts nebendran das Bild auf dem Schirm. Mit den Reglern kann man die Gegenstandsweite b, die Bildweite b und die Größe der Lochblende einstellen.
Applet von schulphysikwiki
3 Lichtbrechung
3.1 Experimente zur Lichtbrechung
Die nachfolgenden Stationen beschreiben Experimente, die du zuhause durchführen kannst. Schreibe jeweils die Überschrift des Experimentes und deine Beobachtung in dein Heft. Achte auf eine ordentliche und übersichtlich Darstellung!
Beobachtung: Wenn ich die Figur nach rechts bewege, bewegt sie sich durch das Glas betrachtet nach links.
Beobachtung: Die Münze liegt nicht mehr im Schatten, wenn Wasser in die Tasse gegossen wird.
Beobachtung: Wenn ich Wasser in die Tasse gieße, kann ich die Münze sehen.
Ergebnis: Das Wasser beeinflusst das Licht auf dem Weg vom Stift zum Auge.
Das Video fasst das Ergebnis noch einmal zusammen:
Erinnerst du dich an die Bilder der Lochkamera?
Wenn Licht durch Glas geht, wird es ebenfalls gebrochen. Wir ergänzen die Lochkamera durch ein Stück Glas mit einer bestimmten Form, einer sogenannten (Glas-)Linse.
Im Applet unten kannst du die Form der Linse verändern und damit das Bild scharf stellen.
Wie entsteht ein Bild in einer Kamera oder im Auge? Die Kamera (das Auge) ist der schwarze Kasten und nebendran ist das Bild auf dem Schirm (der Netzhaut) zu sehen.
Mit den Reglern kann man die Gegenstandsweite b, die Bildweite b und die Größe der Lochblende einstellen.
Bei der eingesetzten Linse kann man mit der Wölbung die Brechkraft steuern.
FORMAT NOCH ANPASSEN!
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3.2 Die Lichtbrechung - Brechungsgesetz
Du hat in den Experimenten festgestellt, dass das Licht seine Richtung an der Wasseroberfläche (oder anderen durchsichtigen Stoffen, wie z.B. Glas) ändert.
Dies untersuchen wir in einem Experiment genauer.
Die Videos zeigen die Beobachtungen:
Und Beobachtungen beim Experimentieren mit Wasser:
Das Video fasst die Beobachtungen zusammen:
Das waren viele Informationen, nicht wahr?
Lichtbrechung
Lichtbrechung ist die Änderung der Richtung des Lichts an der Grenzfläche zwischen zwei verschiedenen optischen Medien.
Optische Medien sind dabei lichtdurchlässige Stoffe, z.B. Luft, Wasser, Glas,...
Dabei nennt man die Fläche zwischen z.B. Luft und Wasser Grenzfläche.
Dies kannst du in einer Simulation nachstellen.
Klicke auf „Einleitung“
Dort kannst du die Taschenlampe anknipsen, es erscheint ein Lichtstrahl.
Was geschieht mit dem Lichtstrahl, wenn er von der Luft in das Wasser übergeht?
Ebenfalls siehst du, dass ein Teil des Lichtes in der Luft reflektiert wird, er geht schräg von der Wasserfläche nach oben.
Nun kannst du verschiedene Einstellungen verändern:
- Bewege die Taschenlampe hin und her
- Ändere den Stoff, auf den der Lichtstrahl trifft (z.B. Glas)
- …
Link zur Simulation: Simulation Lichtbrechung auf der Seite phet.colorade.edu
3.3 Lichtbrechung an Glaskörpern - verschiedene Formen
Die Lichtbrechung findet auch beim Übergang von Luft nach Glas bzw. von Glas nach Luft statt.
Wir schauen wie das Licht an verschiedenen Glaskörpern gebrochen wird.
Im Unterricht führst du dies als Experiment durch, zuhause simulierst du dieses Experiment mit der Simulation Lichtbrechung - Prismen auf der Seite phet.colorade.edu. Wähle hier die verschiedenen Glaskörper aus:
1. An einer rechteckigen Glasplatte:
2. An einem halbrunden Glaskörper:
2. An einem Glasprisma:
4 Totalreflexion
Heimexperiment:
Anwendungen der Totalreflexion: Glasfaser
Zusammenfassung:
5 Strahlenverlauf an Linsen
Die Sammellinse sammelt paralleles Licht in einem Punkt, dem Brennpunkt. Danach geht es wieder auseinander. Sie ist in der Mitte dicker als am Rand.
Die Zerstreuungslinse lenkt paralleles Licht in verschiedene Richtungen auseinander. Sie ist in der Mitte dünner als am Rand.
6 Bildentstehung an Sammellinsen
Je weiter die Kerze von der Linse entfernt steht, desto kleiner ist das Bild auf dem Schrim und desto näher steht der Schirm bei der Linse.
Je näher die Kerze an die Linse herangeschoben wird, desto größer ist das Bild und desto weiter ist der Abstand zwischen Linse und Schirm.
Es gibt einen kleinstmöglichen Abstand von der Kerze zur Linse, wird dieser verkleinert, entsteht kein Bild mehr auf dem Schirm.
Strahlengang einer Sammellinse EINZELSTRAHL: Die Kerze sendet Licht in alle Richtungen aus. LICHTBÜNDEL: Nur das Licht durch die Linse wird gezeichnet. BESONDERE STRAHLEN: braucht man, um den Verlauf des Lichtbündels zu zeichnen.
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Zusammenfassung:
7 Regenbogen
Idee: Handspektroskop basteln: https://www.uni-muenster.de/imperia/md/content/physik_mexlab/_v/anleitung_spektroskop.pdf
