LTAM - Naturwissenschaften 8e Biologie Chemie Physik

Transkript

1 Kapitel IV : Die Wahrnehmung mit allen Sinnen (S ) IV.1) Die Sinne des Menschen (Buch S ) IV.2) Der Sehsinn Optik (= Lehre des Lichts) IV.2.1) Lichtquellen (Srahlungsquellen) Lies den Text S.36: Schildbürger und Eimer Lichtquellen : Sonne, Kerze, Feuer, Glühlampe, Leuchtröhre, LED, Laser auch Lebewesen wie Glühwürmchen, Anglerfische Eine Lichtquelle erzeugt Licht und gibt es an die Umgebung ab. Das Licht muss auf einen Gegenstand fallen, der das Licht zurückwirft damit du es siehst. Siehe Abb 2 Seite 36 : Nebeltröpfchen oder Kreidestaub werfen das Licht zurück. Physikalisches Prinzip einiger Lichtquellen: Sonne Umwandlung von Wasserstoff(H2) zu Helium(He) Bei dieser Reaktion wird Energie freigesetzt in Feuer Form von Licht (und Wärme) Verbrennung von brennbarem Material z.b.holz: Kerze Abgabe von Licht (und Wärme) Verbrennung von Wachsdämpfen: Abgabe von Glühlampe Licht (und Wärme) Leuchtend heisser, sehr dünner Draht, der von elektrischem Strom durchflossen wird: Abgabe Leuchtröhre von Licht (und Wärme) Entzündetes Gas, das elektrisch leitend geworden ist. Die einzelnen Atome (Teilchen)des Gases werden angeregt und senden dabei Licht aus. Beleuchtete Körper : Alle Gegenstände (Lebewesen), die selbst kein Licht aussenden z.b. Mond (wird von der Sonne beleuchtet und wirft ihr Licht zurück), Tisch, Stuhl Beleuchtete Körper müssen von einer Lichtquelle beleuchtet werden und das Licht in unser Auge zurückwerfen, damit wir sie sehen. Schreibe die Aufgabe 2 Seite 37 V.2.2. Die Ausbreitung des Lichts Licht breitet sich geradlinig aus (bis es auf ein Hindernis trifft). 46

2 Beispiele : Leuchtbox an Magnettafel mit Blende Sonnenstrahlen im Wald, bei Nebel Abb 2 S.39 Laserstrahl mit Kreidestaub sichtbar machen Lichtbündel Lichtstrahl Ein Lichtbündel besteht aus sehr vielen Lichtstrahlen. IV.2.3. Der Schatten Wo Licht ist, da ist auch Schatten. In den folgenden Aufgaben stellen wir schematisch mit Hilfe der Lichtstrahlen die Schatten auf der Wand dar, und beschriften jeweils das komplette Schema. 47

3 1) In den Raum hinter dem lichtundurchlässigen Körper gelangt, es entsteht also ein, und auf der Wand entsteht ein. 2) 3) Wenn wir nun die beiden punktförmigen Lichtquellen näher aneinander rücken überlappen sich die beiden Schattenbilder. 48

4 Den Bereich der von keiner der beiden Lampen beleuchtet wird, nennen wir. Bereiche, in die nur das Licht einer einzigen Lichtquelle gelangt, nennen wir IV.2.4 Die Brechung des Lichts (S. 46, Geknickte Lichtstrahlen) Einführender Versuch : In eine Tasse wird eine Münze gelegt. Der Beobachter stellt sich so, dass die Münze ihm gerade vom Tassenrand verdeckt wird und er die Münze gerade nicht sieht. Dann wird Wasser in die Tasse geschüttet. Beobachtung : Hierfür verantwortlich ist die Brechung des Lichts. Wir untersuchen zuerst dieses Phänomen und kommen nachher auf die Erklärung des einführenden Versuches zurück. Beim Übergang eines Lichtstrahls von einem ersten Medium (Luft) in ein zweites Medium (Wasser, Glas) ändert der Lichtstrahl seine Ausbreitungsrichtung. Er wird an der Grenzfläche beider Medien gebrochen.wir bestimmen die Brechungswinkel β für die Übergänge Luft->Glas sowie Luft->Wasser, und das für verschiedene Einfallswinkel α. Messtabellen : Einfallswinkel Brechungswinkel für Wasser Brechungswinkel für Glas Feststellung : 49

5 Erklärung zum einführenden Versuch IV.2.5) Linsen Linsen sind Körper aus Glas oder Plexiglas die durch durch zwei gewölbte Flächen begrenzt sind. Man unterscheidet Sammellinsen und Zerstreuungslinsen. Sammellinsen Zerstreuungslinsen 50

6 Trifft ein parallel verlaufendes Lichtbündel auf eine Sammellinse, so wird es hinter der Linse in einem Punkt gebündelt : dem Brennpunkt F. Jede Sammellinse besitzt rechts und links von ihrer Symetrieachse einen Brennpunkt. Die Distanz von der Linse bis zum Brennpunkt ist die Brennweite f. Für jede Linse ist die Brennweite angegeben. Sammellinsen werden durch eine positive Brennweite gekennzeichnet, Zertreuungslinse durch eine negative. Mit einer Sammellinse lassen sich von Gegenständen Bilder erzeugen, die man auf einem Schirm abbilden kann. Wir zeichnen die Bildkonstruktion mithilfe der Lichtstrahlen. 51

7 Im Vergleich zum Gegenstand ist das Bild seitenverkehrt und steht auf dem Kopf. Damit das Bild scharf erscheint, muss der Schirm die richtige Distanz zur Linse aufweisen. Dieses Prinzip wird genutzt bei : Auge, Fotoapparat, Beamer, Brillengläser, 52

8 IV.2.6) Das menschliche Auge - Kurzsichtigkeit - Weitsichtigkeit Kurzsichtigkeit Weitsichtigkeit 53

9 IV.2.7) Reflexion und Absorption Frage und Antwortspiel über Seite 48 beim Betrachten der Fotos. Glänzende Oberflächen können das Licht in eine bestimmte Richtung zurückwerfen: Das Einfallslot steht zur Spiegeloberfläche. Messwerte: Einfallswinkel Reflexionswinkel Wir stellen fest: Reflexionsgesetz: Einfallendes Lichtbündel, reflektiertes Lichtbündel und Einfallslot liegen in einer Ebene. Versuch : Reflektoren untersuchen mit Lupe, Katzenauge 54

10 IV.2.8) Gefahren durch das Licht Hattest Du schon mal einen Sonnenbrand? Wie ist das passiert? Warum kommt es zu einem Sonnenbrand? Welche Hauttypen gibt es? Welches ist dein Hauttyp? Mache den Test unter : 55

11 IV.3. Der Gehörsinn Akustik Lehre des Schalls 1. Schwingungen - Töne Versuch 1 S.54: Das schwingende Lineal Was hörst Du, wenn das Lineal kurz gehalten wird? Was hörst Du, wenn das Lineal lang gehalten wird? Versuch 2 S.54: Eine Stimmgabel wird angeschlagen. Dann wird sie ins Wasser gehalten. Was stellst Du fest? Versuch 3: Eine Stimmgabel mit einer montierten Nadel wird angeschlagen. Während die Stimmgabel einen Ton von sich gibt, fährt der Lehrer mit der Nadel über eine rußgeschwärzte Platte. Zeichne, was du beobachtest: Versuch 4: Eine Stimmgabel wird angeschlagen und anschließend auf einen Holzkasten montiert. Was stellst Du fest? Siehe dann auch den unterstrichenen Text zu Tonhöhe und Lautstärke auf Seite

12 Die Panflöte : Zeichne sie. Welches Rohr produziert den tiefsten Ton? Welches Rohr produziert den hellsten (höchsten) Ton? Versuche zu Bild 1 Seite 56 : die Lautstärke Nimm ein Gummiband, spanne es zwischen zwei Fingern und zupfe vorsichtig daran. Nimm ein Gummiband, spanne es zwischen zwei Fingern und zupfe fester daran. Was beobachtest Du? Wie verändert sich der Ton? Oszillogramme von verschiedenen Tönen Leiser Ton Lauter Ton 57

13 Das Gummiband hat bei lauten Tönen einen großen Schwingungsbauch. Befestige nun das Gummiband um eine Plastikschale. Zupfe am Gummiband. Der Ton ist nun lauter. Das kommt daher, dass die Schale mit vibriert. Die Schale bildet einen Resonanzraum. Kennst Du Instrumente mit einem solchen Resonanzraum? Versuche zu Bild 2 Seite 56 : die Tonhöhe die Frequenz Zupfe noch einmal am Gummiband. Achte dabei genau auf den erzeugten Ton. Nun hälst du das Gummiband etwa in der Mitte mit Daumen und Zeigefinger fest. Den online Oscilloscopen, kannst Du dir unter Zupfe noch einmal am verkürzten Gummiband. Christian/scope_de Wie hat sich der Ton verändert? Wie hat sich die Schwingung des Gummibands verändert? Töne werden mit dem Tongenerator (oder einer Blockflöte) erzeugt downloaden. Damit kannst Du zu hause Töne analysieren, vorausgesetzt Du hast ein Mikrophon im Computer. Skizziere das dazugehörige Oscillogramm an. Heller (hoher) Ton Dunkler (tiefer) Ton 58

14 Wovon hängt die Lautstärke ab? Wovon hängt die Tonhöhe ab? Male eine Welle. Zeichne die Wellenlänge ein. Was ist die Frequenz? Der Frequenzgenerator produziert Töne mit einer bestimmten Frequenz. Bis zu welcher Frequenz kannst Du noch hören? Unterer Bereich: Oberer Bereich: 2. Lautstärke Schallstärke siehe Buch Seite 57/58 3. Gehörkrankheiten siehe Buch Seite 59 Miss die Lautstärke im Klassensaal wenn leise geredet wird. Miss die Lautstärke der Musik im Kopfhörer. Lies im Internet nach: Welche gesundheitliche Konsequenzen kann Lärm haben? 59

15 4. Schallausbreitung siehe Buch Seite Hammer, Amboss, Steigbügel und Schnecke im Ohr? Aufbau des menschlichen Ohres : siehe Buch Seite 62 Chittka L, Brockmann (human ear), macrophile on Flickr (snail), Benedikt Emmanuel Unger (Pauke), M.C.R. Andorff (Trompete), Stephan Czuratis (Trommel) 60

16 6. Ultraschall Schall den wir nicht hören siehe Buch Seite 64 61