Unterrichtseinsichten - Schuljahr 2010/2011 - Physik 6b

Optik

• Zwei Lichtquellen werfen jeweils einen Schatten von einem Gegenstand.
  Überschneiden sich die Schatten, so ergibt sich an der Stelle, die gar kein Licht erhält, der Kernschatten.
  Benachbart gibt es Zonen, die von einer Lichtquelle beleuchtet werden, von der anderen aber nicht. Dort ist Halbschatten.
• Wird der Gegenstand von einer roten und einer grünen Lampe angestrahlt, so ist der Schatten hinter der rot angestrahlten Lampe grün (denn das grüne Licht erreicht diesen Bereich)
  und das hinter dem grün angestrahlten Gegenstand rot.
  

• Klassenarbeit 1

• Besprechung und Rückgabe der Klassenarbeit 1  [ Aufgaben | Lösungen ]
• Die Sonne bescheint immer nur eine Seite des Mondes. Die andere Seite bleibt dunkel.
  Ob wir den Mond als Vollmond, Halbmond oder Neumond sehen, hängt davon ab, von welcher Seite wir ihn sehen.
  Mond bei "Halbmond":
• Eine Sonnenfinsternis ereignet sich, wenn die Erde in den Kernschatten des Mondes eintritt.
  Der Mond steht dabei zwischen Sonne und Erde.

• Mondfinsternis
  Die Erde steht zwischen Sonne und Mond.
  Der Erdschatten verdunkelt dabei den Mond.
  
  Ganz dunkel wird der Mond nicht, da das Sonnenlicht durch die Luftschicht der Erde etwas um die Erde herum geleitet wird und dann z.T. noch auf den Mond scheint.
  Der Mond erscheint dabei rötlich, weil das Sonnenlicht einen weiten Weg durch die Luftschicht zurücklegt und dabei das blaue Licht in alle Richtungen gestreut wird und nur das rote Licht übrig bleibt.
  Da die Bahn des Mondes um die Erde etwas geneigt ist, gibt es nicht jeden Monat eine Mondfinsternis, weil der Schatten der Erde meistens den Mond nicht trifft.
  
  
• Eine Mondfinsternis kann man von jeder Stelle der Erde aus sehen, von der man den Mond sehen kann, da der Mond tatsächlich verdunkelt wird.
• Sonnenfinsternis
  Der Mond steht zwischen Sonne und Erde.
  Der Mond wirft einen Schatten auf die Erde. Vom Schatten aus kann man die Sonne nicht sehen. Sie verdunkelt sich.
  
  Da die Bahn des Mondes um die Erde etwas geneigt ist, gibt es nicht jeden Monat eine Sonnenfinsternis, weil der Schatten des Mondes meistens die Erde nicht trifft.
  Eine Sonnenfinsternis kann man nur von der Stelle der Erde aus sehen, auf die der Schatten des Mondes fällt.
• Lochkamera
  Das Licht eines Baumes fällt durch ein kleines Loch in einen dunklen Kasten und erzeugt dabei an der Rückseite des Kastens ein Bild des Baumes, das auf dem Kopf steht.
  
  Zeichnet zu Hause eine Figur ähnlich der hier abgebildeten. Bitte die Abmessungen als Zahlenwerte notieren, damit wir in der nächsten Stunde Eigenschaften an der Zeichnung finden können.

• Bei der Lochkamera hängt die Größe des Bildes und die Deutlichkeit davon ab, wie die Abstände zwischen Gegenstand, Loch der Kamera und Schirm gewählt werden und wie groß die Öffnung der Blende ist.
  Ausprobieren könnt Ihr die Abhängigkeit mit folgender GeoGebra-Datei (Klick aufs Bild):
  
  
• In einer Schülerübung habt Ihr eine Lochkamera gebaut, mit der man ein L auf einem Schirm abbilden konnte.
  Folgende Ergebnisse habt Ihr gefunden:
• Das beste Bild erhält man, wenn die Lampe dicht am Schirm steht oder wenn die Blendenöffnung sehr klein ist.
• Je kleiner die Blendenöffnung ist, desto schärfer wird das Bild abgebildet.
• Wenn die Blende aber zu klein ist, kommt nicht genug Licht in die Lochkamera und das Bild des L wird undeutlich.
• Das L wird auf dem Kopf abgebildet.
• Das L wird größer, wenn der Schirm weiter von der Blendenöffnung entfernt ist.
• Eine verbesserte Abbildung von Gegenständen haben wir erhalten, indem wir eine Glaslinse zwischen leuchtenden Gegenstand (Fenster) und Papier gehalten haben:
    

• Beim Versuch mit dem Spiegel ergab sich: Alle Personen, die man im Spiegel sehen kann, sehen einen selbst auch.
• Zur Untersuchung der Gesetzmäßigkeiten an einem Spiegel habt Ihr folgenden Versuch durchgeführt:
  In eine weiche Platte werden Stecknadeln so gesteckt, dass man sie in einer Reihe sieht, wenn man über sie hinweg peilt.
  Steht ein Spiegel auf der Platte, müssen die Stecknadeln nicht in einer geraden Linie stecken, sondern sie können in Form eines V gesteckt werden:
     
  Verbindet man die Nadeln durch Strecken, so zeigt sich der V-förmige Verlauf. Die Spitze befindet sich auf der Spiegelfläche:
  
  Wir haben dann eine Senkrechte zur Spigelfläche gezeichnet und die beiden Winkel α und β gemessen.
  Die beiden Winkel waren bei Euch gleich bzw. fast gleich.
  Es gilt also die Gesetzmäßigkeit: Bei der Reflexion sind der Einfallswinkel α und der Ausfallswinkel β gleich.
• Als Anwendung haben wir mit der Diebstahlsaufgabe begonnen: Kann ein Polizist einen Dieb in einer Schufensterscheibe sehen? Zwischen Polizist und Dieb ist ein undurchschaubares Hindernis. Auf der Polizisten und dem Dieb gegenüberliegenden Straßenseite befindet sich eine spiegelnde Schaufensterscheibe.
  Besprechung in der nächsten Stunde.

• Besprechung der Hausaufgabe zu "Dieb und Polizei": Kann der Polizist den Dieb in der Schaufensterscheibe sehen?
  Hier zur Erinnerung die Tafelskizzen:
   
  Um das Gesichtsfeld des Polizisten festzustellen, konstruiert man die Lichtwege vom Polizisten zu den Seiten des Spiegels und die entsprechenden reflektierten Strahlverläufe.
  Um zu sehen, wo der Polizist den Dieb im Spiegel sieht, wird der Polizist an der Schaugensterfrent "gespiegelt" zu P'. Die Verbindung von P' zu D schneidet die Schaufensterscheibe im gesuchten Punkt.
• Den Kerzentrick (die Kerze vor einer Glasscheibe brennt, die Kerze hinter der Glasscheibe scheint auch zu brennen) habt Ihr schnell durchschaut.
  
  Hier noch einmal die Konstruktion, die zeigt, dass jeder im Raum den gleichen Eindruck von der scheinbar brennenden Kerze hat.
  

• Versuch zur Brechung des Lichts
  Beim "Fischestechen" haben wir eine merkwürdige Eigenschaft der Lichtausbreitung kennen gelernt:
   
  Durch ein Rohr peilten wir ein 50g-Massestück im Aquarium an (Foto rechts).
  Dann wurde ein Zeigestock durch das Rohr geführt, der eigentlich das 50g-Massestück hätte treffen müssen.
  Bei jedem Eurer Versuche lag der Zeigestock aber weit oberhalb des Massestückes.
  Der Zeigestock schien an der Wasseroberfläche abgeknickt zu sein (linkes Foto).
  Je nach Standort kann man den Stock und das Massestück mehrmals sehen.
  Grund ist die Brechung des Lichts an der Grenzschicht zwischen zwei unterschiedlichen Stoffen.
  Umfangreiche Materialien zu diesem Effekt findet Ihr bei Leifi-Physik.
• Wir haben erkannt:
  Beim Durchgang durch die Grenzschicht zwischen Luft und Wasser wird ein Lichtstrahl aus seiner Richtung abgelenkt - er wird gebrochen.
• In Schülerversuchen zur Brechung des Lichts habt Ihr mit den Glaskörpern im Versuchskasten ausprobiert, schöne Muster herzustellen.
  Hier zwei Beispiele: