Benutzer:Buss-Haskert/Lichtbrechung: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 21. März 2023, 07:25 Uhr

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Lichtbrechung
Optische Linsen

Lichtbrechung (Optik - Teil 2)

Lichtbrechnung (Optik - Teil 2)

In diesem Lernpfad lernst du das Phänomen der Lichtbrechung kennen. Du wirst

dein Vorwissen zum Thema auffrischen,
Experimente zur Lichtbrechung zuhause durchführen,
anhand von Simulationen die Lichtbrechung erklären.

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.

Ausbreitung von Licht - Experiment

Nimm ein Stück Gartenschlauch und schaue hindurch. Kannst du damit "um die Ecke" schauen?

Beobachtung: Du kannst nur durch den Gartenschlauch schauen, wenn du ihn ganz gerade hältst. Sonst gelangt kein Licht in dein Auge.

Ergebnis: Das Licht breitet sich geradlinig aus.

Ausbreitung von Licht - Zusammenfassung

Schau das Video an, übertrage den Lückentext in dein Heft und löse das Quiz.

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.

Licht und Schatten - Experiment

Du findest auf der Seite leifiphysik (klicke hier) mehrere Versuche zum Thema Schatten. Wähle ein Exeriment aus und führe es durch. Lade Fotos deines Experimentes im Klassenorder auf IServ hoch. Benenne die Datei mit deinem Namen, damit ich weiß, von wem das Foto kommt.

Licht und Schatten - Ergebnis

Schau das Video an und löse das Quiz (Link unter dem Video).

Übung 1: Licht und Schatten - Wiederholung

Bearbeite das Quiz und die Aufgaben bei ANTON

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.

Lochkamera bauen^[1]

Baue eine Lochkamera. Du benötigst folgende Materialien:

1 leere Chipsdose
1 Bogen Transparentpapier
1 Blatt schwarzes Tonpapier (DIN A4)
Schere, Klebstoff/Klebeband, Nagel/Schraube

Das Video zeigt dir, wie du beim Bau vorgehst.

Experiment: Bilder einer Lochkamera

Schau dich nun draußen mit der Lochkamera um.
Was fällt dir auf?

Fülle den Lückentext aus, die Animation kann dir helfen. Übertrage dann den Text in dein Heft.

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

Übung 3: Lochkamera

Löse das Arbeitsplatt aus dem Aufgabenmodul (Bilder einer Lochkamera)

Übung 4: Quiz zur Lochkamera

Löse das Quiz auf der Seite leifiphysik

Link zum Quiz

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!

Experiment 1: In welche Richtung geht die Figur?

Material:

1 rundes Glas
1 Spielzeugfigur

Versuchsanleitung: Fülle das Glas mit Wasser und schiebe die Figur in einer Entfernung von ca. 12 cm langsam hinter dem Glas vorbei.
Beobachte dabei die Figur von vorne durch das Glas!

Beobachtung: Wenn ich die Figur von links nach rechts hinter dem Glas herschiebe, beobachte ich …

Beobachtung: Wenn ich die Figur nach rechts bewege, bewegt sie sich durch das Glas betrachtet nach links.

Ergebnis: Das Wasser beeinflusst das Licht auf dem Weg von der Figur zum Auge.

Experiment 2 : Schattenspiel in einer Tasse

Material:

1 Tasse
1 Münze
1 Taschenlampe
eine sehr ruhige Hand
Wasser

Versuchsanleitung: In eine leere Tasse wird eine Münze gelegt. Nun halte die Taschenlampe so schräg zur Tasse, dass die Münze gerade noch im Schatten liegt. Du muss die Taschenlampe sehr ruhig halten (vielleicht kann dir jemand helfen). Nun gieße sehr vorsichtig Wasser in die Tasse (die Münze darf sich nicht bewegen), bis die Tasse vollständig gefüllt ist. Beobachte den Schatten und die Münze!

Beobachtung: Wenn ich Wasser in die Tasse gieße…

Beobachtung: Die Münze liegt nicht mehr im Schatten, wenn Wasser in die Tasse gegossen wird.

Ergebnis: Das Wasser beeinflusst das Licht auf dem Weg von der Münze zum Auge.

Experiment 3: Sichtbar oder Unsichtbar?

Material:

2 Tassen
2 Münze
Wasser

Versuchsanleitung: Stelle die Tassen genau nebeneinander und lege jeweils in die Mitte der Tassen ein Münze. Nun schau so schräg in die Tassen, dass du die Münzen gerade nicht mehr sehen kannst, du darfst deinen Kopf nun nicht mehr bewegen! Gieße dann sehr vorsichtig Wasser in ein Tasse (vielleicht kann dir jemand helfen), die Münzen dürfen nicht verrutschen.
Bleiben die Münzen unsichtbar?

Beobachtung: Wenn ich Wasser in die Tasse gieße…

Beobachtung: Wenn ich Wasser in die Tasse gieße, kann ich die Münze sehen.

Ergebnis: Das Wasser beeinflusst das Licht auf dem Weg von der Münze zum Auge.

Experiment 4: Der geknickte Stift

Material:

1 Glas mit Wasser
1 Stift

Versuchsanleitung: Halte den Stift schräg in das Wasser und beobachte ihn aus verschiedenen Richtungen (schräg, von oben, von der Seite, schaue entlang des Stiftes, …

Beobachtung:…

Beobachtung: Wenn ich den Stift von vorne durch das Glas betrachte, sieht es aus, als sei er geknickt.
Ergebnis: Das Wasser beeinflusst das Licht auf dem Weg vom Stift zum Auge.

Experimente zur Lichtbrechung - Ergebnis

Das Licht ändert seine Richtung an der Wasseroberfläche (oder anderen durchsichtigen Stoffen, wie z.B. Glas). Dies nennen wir Lichtbrechung.

Wenn Licht auf die Grenzfläche zwischen zwei durchsichtigen Körpern fällt – z.B. von Wasser nach Luft - wird es aus seiner ursprünglichen Richtung abgelenkt – es wird gebrochen.

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.
Originallink: https://www.geogebra.org/m/j5ezagk2

Applet von schulphysikwiki

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.

Lichtbrechnung an einem halbrunden Glaskörper

Baue das Experiment so auf, wie im Bild dargestellt.

Notiere die Beobachtung im Heft (auf dem AB).

Die Videos zeigen die Beobachtungen:

Übergang von Glas nach Luft

Übergang von Luft nach Glas

Und Beobachtungen beim Experimentieren mit Wasser:

Übergang von Wasser nach Luft

Übergang von Luft nach Wasser

Das Video fasst die Beobachtungen zusammen:

Das waren viele Informationen, nicht wahr?

Lichtbrechung - Zusammenfassung Video

Sortiere die Informationen in den nachfolgenden Lückentexten. Übertrage anschließend die Texte in dein Heft. Übertrage auch die Zeichnung mit den Begriffen in dein Heft. Zeichne mit Lineal.

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

Zusammenfassung Lichtbrechung

Schau das Video bei Sofatutor an, den Link findest du in der Aufgabenstellung auf IServ. Öffne danach noch einmal die Simulation.

Löse die zugehörigen Übungsaufgaben und lade ein Foto deiner Auswertung im Modul Aufgaben hoch.

Übung 5: Quiz

Löse das Quiz zur Lichtbrechung auf der Seiten leifiphysik.

Link zum Quiz

Übung 6: Speerfischen

Löse auf der Seite leifiphysik die Aufgabe "Speerfischen". Vergleiche anschließend deine Lösung mit der Musterlösung.

Link zur Aufgabe Speerfischen

Übung 7: Anwendung Zuckergehalt von Limonade testen

Löse auf der Seite leifiphysik die Aufgabe "Speerfischen". Vergleiche anschließend deine Lösung mit der Musterlösung.

Link zur Aufgabe Zuckergehalt testen

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: (Originallink: https://www.geogebra.org/m/CNFzCmmE)

Applet von Franz Bönsel

2. An einem halbrunden Glaskörper:

2. An einem Glasprisma:

4 Totalreflexion

Experiment zur Totalreflexion

Du kannst mithilfe der Totalreflexion "Licht gießen". In der Sendung "Wissen mach ah!" wird dies gezeigt. Starte das Video bei 5:10 Minuten. Link zur Sendung "Wissen macht ah"

Heimexperiment:

Totalreflexion

Wenn Licht aus Wasser oder Glas kommt und sehr flach auf die Grenzfläche zu Luft trifft, wird es vollständig reflektiert. Dies nennen wir Totalreflexion.

Anwendungen der Totalreflexion: Glasfaser

Zusammenfassung:

8 Regenbogen

Idee: Handspektroskop basteln: https://www.uni-muenster.de/imperia/md/content/physik_mexlab/_v/anleitung_spektroskop.pdf

Opitsche Linsen

↑ https://www.leifiphysik.de/optik/lichtausbreitung/versuche/lochkamera-heimversuch

[1] ttps://www.leifiphysik.de/optik/lichtausbreitung/versuche/lochkamera-heimversuch

[1]

@@ Zeile 3: / Zeile 3: @@
 {{Fortsetzung|vorher=zurück zur Seite der Herta-Lebenstein-Realschule|vorherlink=Herta-Lebenstein-Realschule}}
 <br>
+{{Navigation|[[Benutzer:Buss-Haskert/Lichtbrechung|Lichtbrechung]]<br>
+[[Benutzer:Buss-Haskert/Lichtbrechung/Optische Linsen|Optische Linsen]]}}
 <div class="grid">
   <div class="width-1-3">[[Datei:Penguin-1662363 1920.jpg|rahmenlos]]</div>
@@ Zeile 79: / Zeile 80: @@
 Die Animation veranschaulicht die Bildentstehung bei einer Lochkamera.<br>
 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.
-FORMAT NOCH ANPASSEN!
 {{H5p-zum|id=12251|height=800}}
 <small>Applet von schulphysikwiki</small><br>
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 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.<br>
 Mit den Reglern kann man die Gegenstandsweite b, die Bildweite b und die Größe der Lochblende einstellen.<br>
-Bei der eingesetzten Linse kann man mit der Wölbung die Brechkraft steuern.
+Bei der eingesetzten Linse kann man mit der Wölbung die Brechkraft steuern.<br>
-FORMAT NOCH ANPASSEN!
+Originallink: https://www.geogebra.org/m/j5ezagk2
-<ggb_applet id="cp8wuvxx" width="1162" height="493" border="888888" />
+<ggb_applet id="qgxqaj9q" width="1162" height="493" border="888888" />
 <small>Applet von schulphysikwiki</small>
@@ Zeile 157: / Zeile 158: @@
 Dies untersuchen wir in einem Experiment genauer.
 <br>
+{{Box|Lichtbrechnung an einem halbrunden Glaskörper|Baue das Experiment so auf, wie im Bild dargestellt.<br>
+[[Datei:Aufbau SV Lichtbrechung am halbrunden Glaskörper.jpg|rahmenlos|430x430px]]<br>
+Notiere die Beobachtung im Heft (auf dem AB).
+[[Datei:Lichtbrechung am halbrunden Glaskörper Beobachtung.png|rahmenlos|600x600px]]|Experimentieren}}
 <br>
 Die Videos zeigen die Beobachtungen:<br>
@@ Zeile 213: / Zeile 219: @@
-====3.3 Lichtbrechung an Glaskörpern====
+====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:
+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 [https://phet.colorado.edu/sims/html/bending-light/latest/bending-light_de.html '''Lichtbrechung - Prismen'''] auf der Seite phet.colorade.edu. Wähle hier die verschiedenen Glaskörper aus:
 <br>
-. An einer rechteckigen Glasplatte:<br>
+. An einer rechteckigen Glasplatte: (Originallink: https://www.geogebra.org/m/CNFzCmmE)<br>
 <ggb_applet id="CNFzCmmE" width="1600" height="894" border="888888" />
+<small>Applet von Franz Bönsel</small><br>
 {{#ev:youtube|VWLLCHREUtg|800|center}}
 <br>
-. An einem halbrunden Glaskörper:
+. An einem halbrunden Glaskörper:<br>
 {{#ev:youtube|06xy_-wi8l8|800|center}}
+<br>
-. An einem Glasprisma:
+. An einem Glasprisma:<br>
+[[Datei:Lichtbrechung am Prisma.PNG|rahmenlos|800x800px]]
 <br>
-. An verschiedenen Linsen
+===4 Totalreflexion===
-{{#ev:youtube|gIx8aEZanS4|800|center}}
+<br>
+{{#ev:youtube|XJptah0WyPs|800|center}}
+<br>
+{{Box|Experiment zur Totalreflexion|Du kannst mithilfe der Totalreflexion "Licht gießen". In der Sendung "Wissen mach ah!" wird dies gezeigt. Starte das Video bei 5:10 Minuten. [https://kinder.wdr.de/tv/wissen-macht-ah/sendungen/sendung-ueber-brechungen-100.html '''Link zur Sendung "Wissen macht ah"''']|Experimentieren}}
+<br>
+Heimexperiment:
+<div class="grid">
+ <div class="width-1-2">{{#ev:youtube|QIdzBiKn26E|460|center}}</div>
+ <div class="width-1-2">{{#ev:youtube|AoYoNqckP7o|460|center}}</div>
+</div>
+<br>
+{{Box|1=Totalreflexion|2=
+<div class="lueckentext-quiz">
+Wenn Licht aus Wasser oder '''Glas''' kommt und '''sehr flach''' auf die Grenzfläche zu '''Luft''' trifft, wird es '''vollständig''' reflektiert. Dies nennen wir '''Totalreflexion'''.
+</div>|3=Arbeitsmethode}}
+[[Datei:Totalreflexion Bild.png|rahmenlos|700x700px]]
 <br>
-IDEENSAMMLUNG
-<ggb_applet id="eCWE7WnC" width="1000" height="660" border="888888" />
-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.
-<ggb_applet id="qyxcfjgt" width="880" height="481" border="888888" />
-<small>Applet von schulphysikwiki</small>
-<ggb_applet id="NxDehU4r" width="981" height="414" border="888888" />
-===4 Totalreflexion===
+Anwendungen der Totalreflexion: Glasfaser
+{{#ev:youtube|6LFRQQY_uM0|800|center}}
+<br>
-{{#ev:youtube|XJptah0WyPs|800|center}}
+Zusammenfassung:
 {{#ev:youtube|BHH3jD5J220|800|center}}
+<br>
-https://kinder.wdr.de/tv/wissen-macht-ah/sendungen/sendung-ueber-brechungen-100.html
-Videos auf der Seite Physik digital zur Totalreflexion
-===5 Regenbogen===
+===8 Regenbogen===
 {{#ev:youtube|CDtccLRkd3M|800|center}}
 Idee: Handspektroskop basteln: https://www.uni-muenster.de/imperia/md/content/physik_mexlab/_v/anleitung_spektroskop.pdf
-<references />
+{{Fortsetzung|weiter=Opitsche Linsen|weiterlink=Benutzer:Buss-Haskert/Lichtbrechung/Optische Linsen}}
+<references <references />

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Inhaltsverzeichnis

Lichtbrechung (Optik - Teil 2)

1 Vorwissen

2 Lochkamera

3 Lichtbrechung

3.1 Experimente zur Lichtbrechung

3.2 Die Lichtbrechung - Brechungsgesetz

3.3 Lichtbrechung an Glaskörpern - verschiedene Formen

4 Totalreflexion

8 Regenbogen

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Lichtbrechung (Optik - Teil 2)

1 Vorwissen

2 Lochkamera

3 Lichtbrechung

3.1 Experimente zur Lichtbrechung

3.2 Die Lichtbrechung - Brechungsgesetz

3.3 Lichtbrechung an Glaskörpern - verschiedene Formen

4 Totalreflexion

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