Arbeitsblatt: Werkstatt Lichtbrechung

Herbst 08 Experimente und Mehr zum Thema „Lichtbrechung Mein Name: Partner/-in: Physik-Unterricht 1 Arbeitsauftrag Schulhaus XXX Diese Sammlung von Versuchen und Aufgaben ist so konzipiert, dass du/ihr (es sind jeweils Aufgaben zu zweit), nacheinander die Aufgaben lösen könnt. Ihr habt insgesamt fünf Lektionen Zeit. Das nächste Blatt stellt ein Wochenplan dar. Überlegt euch, welche Aufgaben ihr bis wann gelöst haben wollt. Schreibt am Ende der Doppellektion jeweils einige Sätze, wie ihr gearbeitet habt, ob ihr das Ziel erreicht habt und was ihr euch für das nächste Mal vornimmt. Wenn ihr jeweils zwei Aufgaben gelöst und ihr die Aufgaben gut verstanden habt, tragt euch als Experten in der Tabelle an der Wandtafel ein. So können eure Mitschüler bei Fragen zu euch kommen. Falls auch die Experten überfragt sind, wendet euch an die Lehrperson. In der sechsten Stunde werden wir die Lösungen besprechen und spannende Fragen miteinander diskutieren. Nun wünsche ich euch viel Spass beim Experimentieren! Datum Geplante Aufgaben Erledigte Aufgaben Rückblick 2 3 1.1 Arbeitsblatt 1 „Lichtbrechung a) Vorbereitung Strahlenhaus Sozialform Partnerarbeit Material 2 Schablonen, schwarzer Halbkarton, weisser Halbkarton, Cutter, Schneidunterlage, Leim oder Klebeband, Kamm, Glühbirne mit Fassung, Batterienfassung und Batterien. Ein Strahlenhaus erstellen. Ziel Auftrag: a) Übertrage die grosse Schablone auf den weissen Halbkarton und schneide es aus. Falte an den gestrichelten Linien nach innen und klebe die Konstruktion zusammen. Vergiss die Öffnungen nicht auszuschneiden. Klebe in die seitliche Öffnung von innen den Kamm. b) Übertrage die kleine Schablone auf den schwarzen Halbkarton und schneide auch das aus. Falte an den gestrichelten Linien nach innen und klebe die Konstruktion zusammen. Nun hast du ein Häuschen und ein Dach. c) Schliesse den Stecker der Lampenfassung an die Batterien-Fassung und lege die Batterien ein. Dies ist dein Lichterzeuger. Lege den Lichterzeuger in das Häuschen und lege das Dach darüber. Vergewissere dich aber, dass das Lämpchen keinen Kontakt zum Häuschen hat (Achtung: Brandgefahr!). Gratulation, jetzt hast du dein eigenes Strahlenhaus gebaut! 4 b) Experimente 1 Sozialform Partnerarbeit Material Strahlenhaus, 2 Linsen, Spiegel, Glas, Wasser, Salatöl. a) Beginne mit dem Spiegel. Halte den Spiegel in die verschiedenen Lichtstrahlen, versuche auch verschiedene Winkel einzunehmen. Was kannst du beobachten? Skizziere eine deiner Beobachtungen. Die Regel hinter dem Phänomen lautet: 5 b) Nimm eine der Linsen und beobachte was passiert, wenn du sie in die verschiedenen Lichtstrahlen stellst. Skizziere eine deiner Beobachtungen und zusätzlich auch die Linse. Es handelt sich hier um eine Linse. Charakteristisch ist bei dieser Art von Linse: c) Nimm nun die andere Linse, beobachte was mit den Strahlen passiert und skizziere auch hier deine Beobachtung und die Linse. Es handelt sich hier um eine Linse. Charakteristisch ist bei dieser Art von Linse: 6 d) Ihr werdet nun das Glas mit Wasser füllen und anschliessend in die Lichtstrahlen halten. Bevor ihr das tut, versucht eine Hypothese zu bilden, was eurer Meinung nach passieren sollte. Hypothese: Haltet das Glas nun in die verschiedenen Lichtstrahlen. Was ist zu beobachten? Skizziert die Beobachtung: Wie könnt ihr euch das erklären? Hat sich eure Hypothese bewahrheitet? e) Stellt eine Hypothese auf, was passieren könnte, wenn ihr das Wasser mit Öl austauscht. 7 Markiert den Brennpunkt (den Punkt, wo sich die Lichtstrahlen treffen) und die Lage des Glas. Leert das Wasser aus dem Glas und füllt es mit Salatöl. Was beobachtet ihr? Skizziert die Gegebenheit: 8 1.2 Theorie „Lichtbrechung Repetition zum Thema Licht Die Frage, was Licht ist, lässt sich nicht so einfach beantworten. Was wir wissen ist, dass Licht aus physikalischer Sicht eine überaus komplizierte Erscheinung ist. Dennoch gibt es Theorien, die die Aspekte des Lichts erklären können. Der Begriff «_» ist ein Modell, das den Weg des Lichts darstellt. Es besagt, dass das Licht von der Lichtquelle bis zum Empfänger stets den zurücklegt. Die Geschwindigkeit, in der sich das Licht in der Luft ausbreitet ist annähernd . (Meyer Gerd, 2008, S.312ff) Dies entspricht 7.5 Mal den Erdumfang in einer Sekunde. Wenn Licht an einer Fläche reflektiert wird, so ist der () gleich dem (). Neu: Die Lichtbrechung Wenn Licht von einem Stoff in einen anderen übergeht, ändern die Lichtstrahlen ihre Richtung. Man sagt dann: Der Brechwert hängt von den Charakteristiken der zwei Stoffe ab. Im Experiment wurden die Lichtstrahlen vom Glas mit Öl stärker gebrochen, als die mit dem Wasser. D.h. der [Punkt wo sich die Lichtstrahlen kreuzen] beim Öl war näher am Glas, wie beim Wasserexperiment. 9 Die Charakteristiken können entweder Temperaturunterschiede der Stoffe sein. die verschiedenen Dichten oder auch die Die Brechung kommt dadurch zustande, da das Licht in den verschiedenen Stoffen unterschiedlich schnell ist. 1.3 Arbeitsblatt 2 „Lichtbrechung Experimente 2: Sozialform Partnerarbeit Material Glas, Wasser, Tasse, Münze, Stab (oder Stift/Massstab) a) Füllt das Glas mit Wasser und stellt den Stab hinein. Tretet einen Schritt zurück und beobachtet den Stab von der Seite. Was fällt euch auf? b) Legt die Münze in eine Tasse. Verändert euren Blickwinkel, so dass ihr die Münze auf dem Grund nicht mehr sehen könnt. In die Tasse wird anschliessend Wasser gegossen. c) Versuche das Beobachtete der letzten zwei Versuche [sie beruhen auf dem gleichen Effekt] zunächst mit einem der vorherigen Experimente zu verknüpfen und anschliessend auch mit der Theorie. Könnt ihr die physikalische Gegebenheit erklären? *(falls nötig: Hilfsblatt vorhanden) 10 11 1.4 Scheinbar einfach?! Zum Greifen nah Eine Münze liegt im Wasser. Sie erscheint a) der Oberfläche näher als wirklich b) der Oberfläche ferner als wirklich c) so tief wie wirklich (Epstein,2007, S. 348) Zwei Sammellinsen Eine Sammellinse heisst Sammellinse, weil sie parallele Lichtbündel in einem Punkt versammelt, dem Brennpunkt. Werden zwei Sammellinsen hintereinander gestellt, laufen die Lichtbündel a) Stärker zusammen als mit einer Linse b) Weniger zusammen als mit einer Linse c) Ebenso zusammen wie mit einer Linse (Epstein,2007, S. 354) 12 Garderobenspiegel Eine Person steht vor einer Wand und möchte einen Spiegel so aufhängen, dass sie sich von Kopf bis Fuss betrachten kann. (Zur Info: Das Spiegelbild ist genauso gross wie der Betrachter. Es steht scheinbar (virtuell) ebenso weit hinter dem Spiegel wie der Betrachter davor.) Finde heraus, wie hoch der Spiegel hängen und wie gross er mindestens sein muss. Zeichne dazu entsprechende Strahlengänge ein. Zur Grösse des Spiegels hast du unten mehrere Antworten. Welche ist die Richtige? a) b) c) d) e) Ein Viertel der Körpergrösse Die Hälfte der Körpergrösse Drei Viertel der Körpergrösse Die volle Körpergrösse Hängt davon ab, wie nah man steht (Epstein,2007, S. 379) 13 Autoknacker Ein Zeuge behauptet, er habe einen Autoknacker beim Aufbrechen eines Autos beobachtet. Die Polizei weiss nicht, ob der Zeuge die Wahrheit sagt. Sie bezweifelt, dass er den Autoknacker überhaupt sehen konnte. Überprüfe mithilfe der Abbildung, ob der Zeuge die Wahrheit gesagt hat. (Gerdes, 2007, S. 24)) 14 1.5 Hilfsblatt Aufgabe 2 Als Hilfe könnte ihr diese Skizze gebrauchen. Versuche anhand der Skizze zu erklären, was passiert. 15