Physikalisches Schulversuchspraktikum I. Handversuche Optik. (4. Klasse) Marlene hack ( /412)

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1 Physikalisches Schulversuchspraktikum I Handversuche Optik (4. Klasse) Marlene hack ( /412) Abgabedatum:

2 Inhaltsverzeichnis Lerninhalt...3 In welcher Klasse?...3 Lernziele...3 Arbeitsblatt Geradlinige Lichtausbreitung...4 Arbeitsblatt Lichtausbreitung...6 Arbeitsblatt Lichtabsorption...8 Arbeitsblatt Der Fettfleck...10 Arbeitsblatt Reflexionsgesetz...12 Arbeitsblatt Unendliche Spiegelbilder...14 Arbeitsblatt Pfeilumkehr...16 Arbeitsblatt Die löchrige Hand...18 Arbeitsblatt Lochkamera...20 Quellenverzeichnis

3 Lerninhalt: Geradlinige Ausbreitung des Lichts Reflexionsgesetz Absorption Transmission Reflexion In welcher Klasse? 4. Klasse Lernziele: Vertiefung des Unterrichtsstoffes 3

4 Arbeitsblatt Geradlinige Lichtausbreitung Experimentierleuchte oder Taschenlampe, Kamm oder Karton mit Einschnitten, Papierstück Richte den Lichtkegel der Experimentierleuchte (Taschenlampe) auf einen aufgestellten Kamm, der vor einer senkrechten Wand steht. Der Versuch sollte im Dunklen durchgeführt werden! Damit der Kamm aufrecht stehen kann, klemme auf der Seite ein Stück Papier ein! 4

5 Arbeitsblatt Geradlinige Lichtausbreitung Experimentierleuchte oder Taschenlampe, Kamm oder Karton mit Einschnitten, Papierstück Richte den Lichtkegel der Experimentierleuchte (Taschenlampe) auf einen aufgestellten Kamm, der vor einer senkrechten Wand steht. Der Versuch sollte im Dunklen durchgeführt werden! Damit der Kamm aufrecht stehen kann, klemme auf der Seite ein Stück Papier ein! Hinter dem Kamm kann man deutlich das Schattenbild des Kammes und einen Fächer von parallelen, geraden Lichtstrahlen sehen. Das Licht breitet sich geradlinig aus. 5

6 Arbeitsblatt Lichtausbreitung Experimentierleuchte oder Taschenlampe, Tafeltuch voll Kreidestaub Das Licht sollte gebündelt aus der Experimentierleuchte austreten. Schüttle nun hinter dem Lichtbündel das Tafeltuch aus! Der Versuch sollte im Dunklen durchgeführt werden! 6

7 Arbeitsblatt Lichtausbreitung Experimentierleuchte oder Taschenlampe, Tafeltuch voll Kreidestaub Das Licht sollte gebündelt aus der Experimentierleuchte austreten. Schüttle nun hinter dem Lichtbündel das Tafeltuch aus! Der Versuch sollte im Dunklen durchgeführt werden! Das Lichtbündel wird sichtbar! Licht breitet sich geradlinig aus! Die kleinen Kreideteilchen reflektieren die Lichtstrahlen, die dann sichtbar werden. 7

8 Arbeitsblatt Lichtabsorption Overheadprojektor, Overheadfolien, Schere, Overheadstift Schneide aus den Overheadfolien z.b. 18 Quadrate (ca. 10 x 10 cm) aus und lege sie nebeneinander auf den Overheadprojektor (ein Quadrat, zwei, vier, elf Quadrate übereinander)! Auf die unterste Folie schreibst du jeweils die Anzahl der Quadrate. Schalte nun den Overheadprojektor ein! Du kannst die Anzahl der Quadrate variieren und ausprobieren, wie viel Quadrate notwendig sind, um vollständige Lichtundurchlässigkeit zu erreichen. Du kannst auch farbige Folienquadrate verwenden. 8

9 Arbeitsblatt Lichtabsorption Overheadprojektor, Overheadfolien, Schere, Overheadstift Schneide aus den Overheadfolien z.b. 18 Quadrate (ca. 10 x 10 cm) aus und lege sie nebeneinander auf den Overheadprojektor (ein Quadrat, zwei, vier, elf Quadrate übereinander)! Auf die unterste Folie schreibst du jeweils die Anzahl der Quadrate. Schalte nun den Overheadprojektor ein! Du kannst die Anzahl der Quadrate variieren und ausprobieren, wie viel Quadrate notwendig sind, um vollständige Lichtundurchlässigkeit zu erreichen. Du kannst auch farbige Folienquadrate verwenden. Je mehr Folien übereinander liegen, desto dunkler erscheinen sie. Die Folien absorbieren einen Teil des Lichtes. Je größer die Schichtdicke, desto stärker ist die Absorption. 9

10 Arbeitsblatt Der Fettfleck Einfaches Fotometer Holzlatte, Kartonrahmen mit weißem Schirm (-> Papier), Rahmenhalter, Paraffinöl, 2 Teelichter, stärkere Kerze Den Schirm mit einem kleinen Ölfleck steckt man in die Mitte der Latte. (1) Zwei gleiche Teelichter werden entzündet und links und rechts vom Schirm auf die Latte gestellt. Schiebe zuerst die Kerzen so, dass eine näher und die andere weiter weg ist! Stelle nun die Kerzen in gleichem Abstand auf! (2) Nun stellst du links und rechts vom Schirm eine schwächere und eine stärkere Kerze in gleichem Abstand auf. Variiere die Abstände auf beiden Seiten! Mit dem Fotometer kann festgestellt werden, ob zwei Lichtquellen gleich stark sind. Der Versuch sollte im Dunklen durchgeführt werden! 10

11 Arbeitsblatt Der Fettfleck Einfaches Fotometer Holzlatte, Kartonrahmen mit weißem Schirm (-> Papier), Rahmenhalter, Paraffinöl, 2 Teelichter, stärkere Kerze Den Schirm mit einem kleinen Ölfleck steckt man in die Mitte der Latte. (1) Zwei gleiche Teelichter werden entzündet und links und rechts vom Schirm auf die Latte gestellt. Schiebe zuerst die Kerzen so, dass eine näher und die andere weiter weg ist! Stelle nun die Kerzen in gleichem Abstand auf! (2) Nun stellst du links und rechts vom Schirm eine schwächere und eine stärkere Kerze in gleichem Abstand auf. Variiere die Abstände auf beiden Seiten! Mit dem Fotometer kann festgestellt werden, ob zwei Lichtquellen gleich stark sind. Der Versuch sollte im Dunklen durchgeführt werden! (1) Schiebt man die Kerzen so, dass eine näher beim Schirm steht als die andere, so ist der Fettfleck sichtbar. Der Fettfleck wird unsichtbar, wenn die Kerzen in gleichem Abstand aufgestellt sind. (2) Stehen beide Kerzen in gleichem Abstand zum Schirm, so ist der Fettfleck sichtbar. Damit der Fettfleck verschwindet, muss man die stärkere Kerze weiter weg vom Schirm schieben, als die schwächere. Sichtbar ist der Fettfleck, wenn mehr oder weniger Licht durch den Fettfleck dringt als reflektiert wird. Der Fettfleck verschwindet, wenn genauso viel Licht durch den Fleck dringt, wie vom weißen Papier reflektiert wird. 11

12 Arbeitsblatt Reflexionsgesetz 2 Pappendeckelrollen, Planspiegel, Taschenlampe Eine Pappendeckelrolle wird schräg an einen Spiegel gehalten, die zweite wird so angelegt, dass sie die erste Röhre berührt und mit dieser zu einem gedachten Lot in einer Ebene liegt. Ein Schüler leuchtet mit der Taschenlampe in einer der beiden Röhren und der zweite versucht, das reflektierte Licht durch die zweite Röhrenöffnung zu betrachten. 12

13 Arbeitsblatt Reflexionsgesetz 2 Pappendeckelrollen, Planspiegel, Taschenlampe Eine Pappendeckelrolle wird schräg an einen Spiegel gehalten, die zweite wird so angelegt, dass sie die erste Röhre berührt und mit dieser zu einem gedachten Lot in einer Ebene liegt. Ein Schüler leuchtet mit der Taschenlampe in einer der beiden Röhren und der zweite versucht, das reflektierte Licht durch die zweite Röhrenöffnung zu betrachten. Nur wenn die beiden Röhren mit dem Spiegel gleich große Winkel einschließen und in einer Ebene liegen sieht der zweite Schüler das reflektierte Licht. Nach dem Reflexionsgesetz entspricht der Einfallswinkel dem Reflexionswinkel. 13

14 Arbeitsblatt Unendliche Spiegelbilder Planspiegel, Glasplatte, Kerze, Halterung Ein Spiegel und eine Glasplatte werden senkrecht und parallel zueinander in einem Abstand von ca. 20 cm aufgestellt. Zwischen dem Spiegel und der Glasplatte (etwas näher beim Spiegel) stellt man eine brennende Kerze. Schau nun durch die Glasplatte über die Kerze in den Spiegel! Der Versuch sollte im Dunklen durchgeführt werden! 14

15 Arbeitsblatt Unendliche Spiegelbilder Planspiegel, Glasplatte, Kerze, Halterung Ein Spiegel und eine Glasplatte werden senkrecht und parallel zueinander in einem Abstand von ca. 20 cm aufgestellt. Zwischen dem Spiegel und der Glasplatte (etwas näher beim Spiegel) stellt man eine brennende Kerze. Schau nun durch die Glasplatte über die Kerze in den Spiegel! Der Versuch sollte im Dunklen durchgeführt werden! Man sieht eine Reihe aufrechter Bilder der Kerzenflamme. Die Bilder der Kerze im Spiegel werden von der Glasplatte nochmals gespiegelt. Die scheinbar hinter der Spiegelebene liegenden Bilder werden immer lichtschwächer. 15

16 Arbeitsblatt Pfeilumkehr Zylindrisches Trinkglas, Wasserkrug, weißer Karton, Filzstift Mit dem Filzstift zeichnet man einen Pfeil auf den weißen Karton. Stelle den Karton senkrecht vor das leere Glas! Gieße nun langsam Wasser aus dem Krug in das Glas! 16

17 Arbeitsblatt Pfeilumkehr Zylindrisches Trinkglas, Wasserkrug, weißer Karton, Filzstift Mit dem Filzstift zeichnet man einen Pfeil auf den weißen Karton. Stelle den Karton senkrecht vor das leere Glas! Gieße nun langsam Wasser aus dem Krug in das Glas! Wenn der Wasserstand höher ist als der Pfeil, dreht sich dieser um. Das wassergefüllte Glas wirkt als Umkehrlinse! 17

18 Arbeitsblatt Die löchrige Hand Papier (ca. A4), ev. Klebestreifen Zuerst rollt man das Papier der Breitseite nach zu einer Rolle, die man mit dem Klebestreifen fixieren kann. Nun hält man die Rolle mit der linken Hand an das linke Auge und hält die rechte Hand im unteren Drittel gegen die Rolle. Mit dem linken Auge schaut man durch die Rolle, öffne jetzt das rechte Auge! Man muss unbedingt beide Augen offen haben! 18

19 Arbeitsblatt Die löchrige Hand Papier (ca. A4), ev. Klebestreifen Zuerst rollt man das Papier der Breitseite nach zu einer Rolle, die man mit dem Klebestreifen fixieren kann. Nun hält man die Rolle mit der linken Hand an das linke Auge und hält die rechte Hand im unteren Drittel gegen die Rolle. Mit dem linken Auge schaut man durch die Rolle, öffne jetzt das rechte Auge! Man muss unbedingt beide Augen offen haben! Man schaut scheinbar durch die Hand hindurch. Im Gehirn werden die von beiden Augen gesehenen Bilder zu einem Bild zusammengefügt. 19

20 Arbeitsblatt Lochkamera Konservendose, Nagel, Hammer, Butterbrotpapier, Schere, Gummiring, Kerze In den Boden einer Konservendose, die auf einer Seite offen ist, wird mit dem Nagel und dem Hammer ein kleines Loch geschlagen. Über die offene Seite spannt man das Butterbrotpapier und fixiert es mit dem Gummiring. Die überstehenden Papierstücke schneidet man ab. Lege nun die Dose auf den Tisch, stelle die brennende Kerze in einiger Entfernung vor das Loch und betrachte das Butterbrotpapier! Der Versuch sollte im Dunklen durchgeführt werden! Die Kerzenflamme sollte nicht höher oder tiefer als die Öffnung liegen! Der richtige Abstand von der Flamme zum Loch muss ausprobiert werden! 20

21 Arbeitsblatt Lochkamera ausgefüllt Konservendose, Nagel, Hammer, Butterbrotpapier, Schere, Gummiring, Kerze In den Boden einer Konservendose, die auf einer Seite offen ist, wird mit dem Nagel und dem Hammer ein kleines Loch geschlagen. Über die offene Seite spannt man das Butterbrotpapier und fixiert es mit dem Gummiring. Die überstehenden Papierstücke schneidet man ab. Lege nun die Dose auf den Tisch, stelle die brennende Kerze in einiger Entfernung vor das Loch und betrachte das Butterbrotpapier! Der Versuch sollte im Dunklen durchgeführt werden! Die Kerzenflamme sollte nicht höher oder tiefer als die Öffnung liegen! Der richtige Abstand von der Flamme zum Loch muss ausprobiert werden! Auf dem Butterbrotpapier sieht man ein verkehrtes Bild der Kerzenflamme. Eine Lochkamera erzeugt ein verkehrtes, wirkliches Bild von Gegenständen. Je größer die Gegenstandsweite g, desto kleiner ist das Bild B. Je größer die Bildweite b, desto größer ist das Bild B. Je größer die Öffnung, desto unschärfer ist das Bild. 21

22 Quellenverzeichnis: Versuche: Experimentieren mit Spaß - Optik (Werner Rentzsch) 22