Um zu sehen, muss Licht in unser Auge treffen. Dafür muss es irgendwo gesendet und von unserem Auge empfangen werden. Gegenstände sehen wir, weil sie das Licht zu uns umlenken. Licht verläuft immer in geraden Strahlen.
(Aufgaben anklicken, um sie zu öffnen.)
Aufgabe 1: Versteckspiel
Kai, Tina und Michael spielen Verstecken. Die grauen Bereiche sind Wände. Kreuze an, wer wen sehen kann. Der Raum ist beleuchtet.
(Als Hilfsmittel kannst du Linien zeichnen.)
⃝ Kai kann Michael sehen
⃝ Kai kann Tina sehen
⃝ Michael kann Tina sehen
⃝ Michael kann Kai sehen
⃝ Tina kann Michael sehen
⃝ Tina kann Kai sehen
Lösung
Folgt noch.
Aufgabe 2: Blume sehen
Entscheide, nach welcher der Skizzen (A bis E) der Beobachter (das Auge) die Blume sehen kann und kreuze diese an. Die dargestellte Situation findet im Dunkeln statt. Wenn kein Pfeil eingezeichnet ist, bedeutet das, dass dort kein Lichtweg ist.
Lösung
Folgt noch.
Aufgabe 3: Lichtwege
Male die Pfeile gelb an, die einen Lichtweg ergeben, mit dem die Augen (unten) etwas sehen können. Dazu muss Licht vom Sender zum Empfänger gelangen und kann über einen Umlenker umgelenkt werden. Es kann aber auch direkt vom Sender zum Empfänger gehen.
Lösung
Folgt noch.
Schattenfiguren
Experiment: Schatten
Es soll untersucht werden, wie sich die Größe des Schattens verändert, wenn die Positionen der Lampe, des Gegenstands und des Schirms verändert werden.
Verändere jeweils wie beschrieben und fülle die Lücke passend aus oder notiere das Wort auf einem Blatt Papier.
Experiment 1: Die Lampe wird vor/zurück bewegt
Je näher die Lampe am Objekt ist, desto ___________________ wird der Schatten.
Experiment 2: Der Gegenstand wird vor/zurück bewegt
Je näher der Gegenstand an der Lichtquelle ist, desto ___________________ wird der Schatten.
Experiment 3: Der Schirm wird vor/zurück bewegt
Je näher der Schirm am Objekt ist, desto ___________________ wird der Schatten.
Experiment 4: Der Gegenstand wird nach rechts/links bewegt
Wenn der Gegenstand nach rechts bewegt wird, dann bewegt sich der Schatten nach ________________.
Experiment 5: Die Größe des Gegenstands wird verändert
Je größer der Gegenstand ist, desto ___________________ ist der Schatten.
Schattenraum
Im folgenden Versuch wird ein Gegenstand mit einer Lichtbox beleuchtet. Hinter ihm steht ein Schirm, um den Schatten sehen zu können.
1.) Baue das Experiment auf. Verwende dazu einen passenden Gegenstand und einen Schirm aus gefaltetem Papier. Stelle alles so auf, dass der Schatten auf dem Schirm gut zu erkennen ist.
2.) Mache einen Screenshot von dem Bild, damit du darin malen kannst.
3.) Male in der Abbildung das Schattenbild des Gegenstands mit einer dunklen Farbe aus. Gestrichelte Linien können dabei helfen, es gut hinzubekommen. Eine ist schon zur Hilfe vorgegeben.
4.) Um hinter dem Gegenstand zu sehen, wo kein Licht mehr hinkommt, bewegst du deinen Finger zwischen dem Gegenstand und dem Schirm hin und her. Du solltest dabei erkennen, dass es einen "Raum" (dreidimensionalen Bereich) gibt, in dem kein Licht von der Quelle ankommt.
5.) Male in der Abbildung den Raum hinter dem Gegenstand, in den kein Licht von der Lichtquelle gelangt, mit einer anderen Farbe aus.
6.) Schreibe mit eigenen Worten eine kurze Beschreibung dazu, was ein Schattenraum ist.
(Lass danach das Experiment noch stehen, damit wir es später nochmal verwenden können.)
Mehrere Schatten
Nun wird der Gegenstand mit zwei Lichtboxen beleuchtet. (Eventuell müsst ihr euch mit einer anderen Gruppe zusammentun, wenn keine Lichtboxen mehr da sind.)
1.) Baue das Experiment auf. Verwende dazu den Aufbau von vorher. Stelle alles so auf, dass der Schatten auf dem Schirm gut zu erkennen ist und sich die Schatten von beiden Lampen in der Mitte überlappen.
2.) Mache einen Screenshot von dieser Aufgabe und dem Bild, damit du darin malen kannst.
3.) Male in der Abbildung die Schatten des Gegenstands mit unterschiedlich dunklen Farbe aus. Gestrichelte Linien können dabei helfen, es gut hinzubekommen.
4.) Beschreibe mit eigenen Worten, wie das gesamte Schattenbild aussieht.
Aufgaben: Mehrere Schatten
Tippe/klicke auf die Aufgaben, um sie anzuzeigen.
Notiere deine Antworten mit dem iPad und nutze jeweils als Überschrift "Aufgabe ...". Wenn du etwas zeichnen sollst, mache einen Screenshot von dem Bild und zeichne darin.
Aufgabe 1: Die Ameise Antonia
Das Bild zeigt den Schatten eines Mädchens und die Ameise Antonia, die durch den Schatten läuft.
Gib an, durch wie viele Lichtquellen der Schatten erzeugt wird.
Gib an, wie viele dieser Lampen Antonia in den Bereichen A, B, C, D und E jeweils sehen kann.
Aufgabe 2: Schattenbild
Erkläre, wie folgendes Schattenbild entstehen kann. Welche Form hat der Gegenstand, der dieses Schattenbild erzeugt und wie viele Lichtquellen gibt es?
Aufgabe 3: Schattenbilder einer Kugel
Erkläre, wie man mit einer einzelnen Kugel (grün) und (mehreren) Kerzen folgende Schattenbilder erzeugt.
Aufgabe 4: Schattenbereiche
Skizziere die Schatten, die man auf dem Schirm sehen wird, mit Hilfslinien und beschrifte die Schattenbereiche.
Aufgabe 5: Schattenbild eines Balls
Max und Mila beleuchten einen Ball mit Lampen. Finde heraus, welche Bereiche vom Licht der Lampen beleuchtet werden und schraffiere sie. Für eine Lampe ist es schon eingezeichnet. Es entstehen dadurch hinter dem Ball Bereiche mit unterschiedlich dunklen Schatten.
Aufgabe 6: Schatten einer Plakatsäule
Peter, Inge und Susi gehen abends nach Hause. Während sie gerade hinter einer Plakatsäule vorbeigehen, leuchten die Scheinwerfer eines Autos in ihre Richtung.
Wer von den dreien wird am stärksten und wer am schwächsten beleuchtet? Zeichne Hilfslinien!
Mondphasen
Schau dir das Video genau an und beantworte damit die Fragen:
1. Woran erkennt man einen Vollmond?
2. Wie heißt das Gegenteil vom Vollmond?
3. Wie lange dauert ein Mondzyklus, in dem der Mond alle Phasen einmal durchläuft?
4. Wie kann man einen zunehmenden von einem abnehmenden Mond unterscheiden?
5. Ist ein abnehmender Halbmond links oder rechts beleuchtet?
Spiegel-Experiment
Ihr benötigt:
- zwei Personen
- ein iPad für diese Website
- ein iPad für Notizen
- einen Spiegel
- einen Spielwürfel
Schritt-für-Schritt-Anleitung
Führt die folgenden Schritte nacheinander durch. Das heißt, dass ihr den nächsten Teil immer erst dann durchlest, nachdem ihr den vorherigen fertig habt!
1. Schritt
Pantomime-Spiel: Ihr stellt euch gegenüber, so dass ihr euch anseht.
Einer macht langsam nacheinander ein paar Bewegungen (z.B. rechten Fuß heben, linken Zeigefinger ausstrecken, Kopf nach rechts drehen, ...). Der andere muss die Bewegungen nachmachen, und zwar so, als wäre er ein Spiegelbild davon. Die Seiten müssen also vertauscht sein. Mache die Bewegungen dann mit der Zeit etwas schneller. Mal sehen, wie gut du mithalten kannst!
2. Schritt
Es gibt die Richtungen Oben/Unten, Rechts/Links und Vorne/Hinten. Notiert zusammen eine Vermutung, welche dieser Richtungen vertauscht werden, wenn man in den Spiegel guckt.
Notiert: Vertauscht werden vermutlich ...
3. Schritt
Legt nun einen Spielwürfel auf den Tisch und haltet den Spiegel so daneben, dass ihr den Würfel darin sehen könnt. Es sollte eine Seite gerade zum Spiegel zeigen.
Guckt euch den Würfel direkt auf dem Tisch an. Notiert die Zahl, die nach oben zeigt, die Zahl, die nach rechts zeigt und die Zahl, die vom Spiegel weg und direkt zu euch zeigt.
Notiert: Auf dem Tisch: Nach oben: ...; Nach rechts: ...; Vom Spiegel weg (vorne): ...
4. Schritt
Guckt euch dann den Würfel im Spiegel an. Notiert die Zahl, die im Spiegelbild nach oben zeigt, die Zahl, die nach rechts zeigt (einfach von euch aus gesehen, ohne quer zu denken.) und die Zahl, die direkt zu euch zeigt (also die, die ihr genau lesen könnt).
Notiert: Im SPiegel: Nach oben: ...; Nach rechts: ...; Direkt zu uns (vorne): ...
5. Schritt
Überdenkt zusammen nochmal eure Notizen vom 2. Schritt. Welche Richtungen (Oben/Unten, Rechts/Links und Vorne/Hinten) werden in einem Spiegel tatsächlich vertauscht?
Notiert: Vertauscht werden tatsächlich ...
6. Schritt
Versucht zusammen eine Begründung zu finden, warum die meisten Menschen fälschlicherweise annehmen, dass ein Spiegel Rechts und Links vertauscht und notiert dazu ein paar Sätze.
Notiert: Begründung: ...
Lichtbrechungs-Experiment
Ihr benötigt:
- zwei Personen
- ein Gefäß
- etwas Wasser (im zusätzlichen Gefäß)
- ein Holzstäbchen
- eine Münze
- mindestens ein Auge. ;)
Durchführung 1
Füllt das Gefäß mit Wasser, so dass es ca. zu Dreiviertel gefüllt ist. Stellt dann das Holzstäbchen hinein. Sollte es von selbst wieder nach oben kommen, muss es festhalten werden, damit es unten bleibt.
Guckt euch das Holzstäbchen von mehreren Seiten aus an. Achtet dabei insbesondere auf den Übergang bei der Wasseroberfläche.
Auswertung 1
Zeichnet das Gefäß mit Wasser und das Holzstäbchen. Dabei sollte zu erkennen sein, was ihr bei der Durchführung sehen konntet.
Beschreibt mit eigenen Worten was zu beobachten ist.
Durchführung 2
Leert das Gefäß wieder vollständig. Legt die Münze in die Tasse und stellt etwas Wasser bereit. Guckt dann so in die Tasse, dass ihr die Münze über den Tassenrand gerade nicht mehr sehen könnt (siehe Zeichnung). Füllt dann langsam nach und nach etwas Wasser in die Tasse, ohne euren Blick zu verändern!
Auswertung 2
Beschreibt mit eigenen Worten was passiert.
Man sagt übrigens dazu, dass das Licht an der Wasseroberfläche „gebrochen“ wird. Man könnte es aber auch „geknickt“ nennen. Fertige eine Zeichnung an (wie oben), in der das Wasser in der Tasse ist. Zeichne auch einen geknickten Lichtstrahl ein, der von der Münze über die Wasseroberfläche (wo er gebrochen wird) zum Auge führt.
Klassenarbeit: Themen und Übungen
Themen
Wie funktioniert Sehen?
- Sender-Umlenker-Empfänger beschreiben und benennen
- Geradlinige Lichtausbreitung zeichnen
Schatten
- Je-desto-Beziehungen nennen
- Schattenraum und Schattenbild zeichnen
- Kern- und Halbschatten benennen
- Mehrere Schatten: Anzahl Lichter etc.
Optik im Sonnensystem
- Mondphasen unterscheiden
Reflexion am Spiegel
- Spiegelbild beschreiben
- Spiegelraum beschreiben
Übungen
Übung 1: Warum sehen wir Gegenstände auch wenn sie selbst keine Lichtquellen sind?
Übung 2: Wenn es neblig oder dunstig ist, kann man die von der Sonne kommenden Lichtbündel gut sehen. Bei klarem Wetter siehst du die Lichtbündel dagegen kaum. Erkläre das!
Übung 3: Eine Lichtquelle beleuchtet einen Körper. Sein Schatten fällt auf einen Schirm.
Das Schattenbild wird größer, wenn man...
□ den Körper zum Schirm hin verschiebt,
□ den Körper zur Lichtquelle hin verschiebt,
□ den Schirm zum Körper hin verschiebt,
□ den Schirm vom Körper weg bewegt,
□ die Lichtquelle zum Körper hin verschiebt
□ die Lichtquelle vom Körper weg bewegt
Übung 4: Mit dem gezeichneten Versuchsaufbau sollen Kern- und Halbschatten erzeugt werden. Konstruiere darin das Schattenbild mit Linien. Beschrifte dann die Schattenbereiche.
Übung 5: Beschreibe den Unterschied zwischen Kern- und Halbschatten.
Übung 6: Zwei Lichtquellen L1 und L2 werfen den skizzierten Schatten eines Hindernisses (rechteckige Platte) auf dem Schirm. Ermittle zeichnerisch die Lage des Hindernisses.
Übung 7: Gib folgende Zeiten an:
a) Zeit, in der sich die Erde einmal um ihre Achse dreht.
b) Zeit, in der die Erde einmal die Sonne umkreist.
c) Zeit, in der der Mond einmal die Erde umkreist.
Übung 8: Bei welcher Mondphase ist der Mond...
a) nicht zu sehen?
b) ganz zu sehen?
c) nur auf der rechten Seite beleuchtet?
Übung 9: Zeichne einen Halbmond bei abnehmender Mondphase.
Übung 10: Manche Feuerwehrwagen tragen auf ihrer Vorderfront die im Bild dargestellte Aufschrift. Notiere eine Erklärung, weshalb sie so aussieht.
Übung 2: Wenn es neblig oder dunstig ist, kann man die von der Sonne kommenden Lichtbündel gut sehen. Bei klarem Wetter siehst du die Lichtbündel dagegen kaum. Erkläre das!
