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).
In diesem Kapitel lernst du, wie mithilfe einer Lochkamera Bilder entstehen.
Du wirst eine Lochkamera basteln, damit Experimente durchführen und diese Experimente protokollieren.
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)
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.
FORMAT NOCH ANPASSEN!
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.
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)
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:
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"
Wenn Licht aus Wasser oder Glas kommt und sehr flach auf die Grenzfläche zu Luft trifft, wird es vollständig reflektiert. Dies nennen wir Totalreflexion.
Baue entsprechend den Experimenten zur Lichtbrechung einen Versuch auf, mit dem du den Verlauf der Strahlen nach Durchgang durch die Linsen herausfinden kannst.
Skizziere anschließend den Strahlenverlauf im Heft:
Löse anschließend den Lückentext und übertrage ihn in dein Heft.
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.
Strahlenverlauf an Sammellinsen
Um den Strahlenverlauf an Sammellinsen zu beschreiben, helfen wichtige Begriffe wie Linse, Brennweite und Brennpunkt. Ordne diese in der nachfolgenden LearningApp richtig zu.
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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