Download. Physik an Stationen. Optische Geräte. Optik an Stationen. Downloadauszug aus dem Originaltitel: Optik. Sekundarstufe I

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1 Download Jennifer Day-Betschelt Optik an Stationen Sekundarstufe I Jennifer Day-Betschelt Physik an Stationen Downloadauszug aus dem Originaltitel: SPEZIAL Optik

2 Das Werk als Ganzes sowie in seinen Teilen unterliegt dem deutschen Urheberrecht. Der Erwerber des Werkes ist berechtigt, das Werk als Ganzes oder in seinen Teilen für den eigenen Gebrauch und den Einsatz im eigenen Unterricht zu nutzen. Die Nutzung ist nur für den genannten Zweck gestattet, nicht jedoch für einen schulweiten Einsatz und Gebrauch, für die Weiterleitung an Dritte (einschließlich, aber nicht beschränkt auf Kollegen), für die Veröffentlichung im Internet oder in (Schul-)Intranets oder einen weiteren kommerziellen Gebrauch. Eine über den genannten Zweck hinausgehende Nutzung bedarf in jedem Fall der vorherigen schriftlichen Zustimmung des Verlages. Verstöße gegen diese Lizenzbedingungen werden strafrechtlich verfolgt.

3 Materialaufstellung und Hinweise Die Schüler erhalten jeweils ein Exemplar des Laufzettels. Die Stationen 1 bis 7 sind in entsprechender Anzahl zu kopieren und den Schülern bereitzulegen. Als Alternative können die Stationsblätter je nach Schülerzahl 3- bis 8-mal laminiert und als Stationenkarten eingesetzt werden. Dann müssen die Schüler Tabellen, Aufgaben, Informationen und Merksätze in das Heft / den Ordner übertragen. Als Möglichkeit zur Selbstkontrolle können Lösungsseiten zur Verfügung gestellt werden. S. 3 Station 1 Die Lupe: 1 Zusatzblatt S. 4 Station 2 Bau einer Lochkamera: 4 Bögen DIN-A4-Tonkarton (schwarz), 2 unterschiedliche Nähnadeln, Klebeband, Schere, transparentes Zeichenpapier S. 7 Station 5 Das menschliche Auge II: 1 Zusatzblatt S. 8 Station 6 Die Brille und die Fehlsichtigkeit beim menschlichen Auge: 1 Zusatzblatt S. 10 Lernzielkontrolle : 1 Zusatzblatt 1

4 Laufzettel Name: Arbeitsanweisung 1. Lies dir zuerst die gesamte Arbeitsanweisung bei der jeweiligen Station durch. 2. Kläre Fragen mit deinem Partner oder frage deinen Lehrer. 3. Räume deinen Arbeitsplatz nach dem Experimentieren immer sorgfältig auf. 4. Sammle die Ergebnisse und Arbeitsblätter jeder Station sorgfältig in deinem Physikordner oder Physikheft. Beachte die Reihenfolge. 5. Denke daran, die bearbeitete Station auf deinem Laufzettel abzuhaken. Dieser Laufzettel gehört Im Alltag ist das häufigste genutzte optische Gerät die Brille. Die Brille besteht im Wesentlichen aus Linsen. Hierbei macht man sich die Eigenschaften von Linsen zunutze, um Sehfehler zu korrigieren. Weiterhin ermöglichen uns Linsen, Objekte zu beobachten, die für die natürliche Wahrnehmung zu klein oder zu weit entfernt sind. Die Stationen zu im Überblick: Nummer Titel der Station erledigt am 1 Die Lupe 2 Bau einer Lochkamera 3 Löcher machen Bilder 4 Das menschliche Auge I 5 Das menschliche Auge II 6 Die Brille und die Fehlsichtigkeit beim menschlichen Auge 7 Das Mikroskop 2

5 Station 1 Die Lupe Name: Aufgaben 1. Vervollständige hier den Text. Um bzw. den winkel Virtuelles Bild zu vergrößern, verwendet man. Lupen bestehen aus mit geringer f. Mithilfe einer Lupe entsteht ein aufrechtes, vergrößertes Gegenstand Bild. Je näher das Objekt am der Lupe liegt, desto ist die Vergrößerung. 2. Erläutere auf einem Zusatzblatt, welche Arten von Linsen für die Herstellung von Lupen verwendet werden können, damit eine Vergrößerung zustande kommt. 3. Die Lupe erzeugt ein vergrößertes virtuelles Bild des Gegenstandes. Beschreibe auf dem Zusatzblatt, welche Rolle unser Gehirn bei der Entstehung des Bildes spielt. 4. Erkläre auf dem Zusatzblatt, warum die Brennweite einer Lupe kleiner sein muss als die deutliche Sehweite. 5. Konstruiere hier das Bild eines 1 cm großen Gegenstandes, das durch eine Lupe entsteht. Die Gegenstandsweite beträgt 2,5 cm, die Brennweite 4 cm. optische Achse M 3

6 Station 2 Bau einer Lochkamera Name: Material 4 Bögen DIN-A4-Tonkarton (schwarz), 2 unterschiedliche Nähnadeln, Klebeband, Schere, transparentes Zeichenpapier Aufbau: Blende Mattscheibe Innenrohr Halterung Außenrohr Lochblenden 1. Bau des Außenrohrs Aus einem Bogen des schwarzen Tonkartons wird das Außenrohr gebaut. Rolle hierzu die kurzen Seiten des Papiers zu einer Rolle zusammen und befestige alles mit Klebeband. 2. Bau des Innenrohrs Aus dem zweiten Bogen schwarzen Tonkartons wird das Innenrohr gebaut. Rolle wieder die kurzen Seiten des Papiers zu einer Rolle zusammen. Achte darauf, dass das Innenrohr (nur wenig!) schmaler ist als das Außenrohr. Befestige auch hier alles mit Klebeband. 3. Bau der Blende a) Aus dem dritten Papierbogen wird eine runde Scheibe (die Blende) ausgeschnitten, die einen etwas größeren Durchmesser als das Außenrohr besitzt. b) Schneide ein Loch mit dem Durchmesser 1,5 cm aus der Scheibe heraus. c) Schneide die Scheibe ringsum leicht ein, bestreiche den Papierrand mit Kleber und befestige die Scheibe am Außenrohr. 4. Bau der Mattscheibe a) Schneide aus dem Zeichenpapier eine Scheibe aus, die einen etwas größeren Durchmesser als das Innenrohr besitzt. b) Schneide die Scheibe seitlich ein, bestreiche den Papierrand mit Kleber und befestige die Scheibe am Innenrohr. 5. Blendenhalter und Lochblenden a) Schneide einen Halbkreis aus dem Tonkarton, der den Durchmesser der Blende besitzt. b) Der Halbkreis wird nun mit etwas Klebstoff versehen und vor die Blende geklebt. c) Für die Lochblenden werden zwei Kreise auch aus dem Tonkarton ausgeschnitten, die ebenfalls dem Durchmesser der Blende entsprechen. d) Mithilfe der Nähnadeln werden die Lochblenden mit unterschiedlich dicken Löchern versehen (z. B. 1 mm und 4 mm). Zum Schluss wird das Innenrohr in das Außenrohr gesteckt. 4

7 Station 3 Löcher machen Bilder Name: Aufgaben 1. Kreuze die richtige Aussage an. Vergrößert man das Loch der Blende einer Lochkamera, dann bleibt die Helligkeit des Bildes gleich, aber das Bild wird unschärfer. wird das Bild heller und schärfer. wird das Bild heller, die Stärke bleibt gleich. wird das Bild heller, aber unschärfer. 2. Beschrifte das Bild mit den Begriffen: Bild, Gegenstand, Lichtstrahlen, Lochblende, Schirm. 3. Erkläre, warum das Bild einer Lochkamera auf dem Kopf steht. 4. Konstruiere das Bild der Kerze, das in der Lochkamera entsteht. Beschreibe, worin sich die beiden Bilder der Kerze unterscheiden. (1) (2) 5

8 Station 4 Das menschliche Auge I Name: Aufgaben 1. a) Benenne die physikalisch wichtigen Bestandteile des Auges. b) Beschreibe, welche Aufgaben die abgebildeten Bestandteile des Auges haben. 2. Vervollständige den Text. Trifft auf das, fällt es zunächst auf die lichtdurchlässige. Die wirkt wie eine linse und das auftreffende Licht. Anschließend fällt das Licht auf die, die von der Iris umgeben ist. Die ist letztlich nur ein Loch und wirkt mit der Iris wie eine, durch die das Licht tritt. Hinter der trifft das Licht auf die des Auges und wird ein weiteres Mal gebrochen, sodass die Brechung, die bereits an der stattfand, verstärkt wird. Bei diesem Vorgang entsteht nun ein, und Bild auf der des Auges. 3. Erkläre, welchen Einfluss die Größe der Pupille auf das Bild hat, das auf der Netzhaut entsteht. 6

9 Station 5 Das menschliche Auge II Name: Aufgaben 1. Konstruiere hier das Bild des Gegenstandes, das auf der Netzhaut entsteht. 2. Erkläre hier, warum ein großes Schiff in der Ferne wesentlich kleiner erscheint. Wovon ist die wahrgenommene Größe eines Gegenstandes abhängig? Fertige auch hier zu deiner Erklärung eine Skizze an. 3. Erkläre hier den Begriff Akkommodation. 4. Erkläre auf einem Zusatzblatt, wodurch der Sehwinkel beeinflusst wird, und beschreibe, worauf der Sehwinkel Einfluss nimmt. 5. Wahr oder falsch? Kreuze hier an. Unser Auge ist nur am Tag ein Lichtempfänger. Das menschliche Auge hat immer eine konstante Bildweite. Wir können Gegenstände sehen, wenn unser Auge Licht auf sie wirft. Die Iris kann sich verformen und damit die Augenlinse zusammenziehen. Das menschliche Auge hat keine konstante Brennweite. Wir steuern die Iris unbewusst durch die Helligkeit, die in das Auge fällt. Um Gegenstände in der Nähe mit dem Auge scharf zu sehen, muss sich der Ringmuskel im Auge zusammenziehen. Die Akkommodation bezeichnet die Fähigkeit des Auges, Gegenstände scharf zu sehen. 6. Erkläre auf dem Zusatzblatt, worin sich das Auge im Wesentlichen vom Fotoapparat unterscheidet. 7. In Aufgabe 6 hast du das Auge und den Fotoapparat verglichen. Gib nun auf dem Zusatzblatt auch die Gemeinsamkeiten und einen weiteren Unterschied zwischen dem Auge und der Lochkamera an. 7

10 Station 6 Die Brille und die Fehlsichtigkeit beim menschlichen Auge Name: Aufgaben 1. Vervollständige den Text. Viele Menschen tragen oder, um zu korrigieren. Bei einem gesunden vom Gegenstand kommende Licht an der so gebrochen, dass ein wird das und der Bild entsteht. Leidet das Auge an einer erzeugen. Mithilfe einer, kann es keine kann die des Auges korrigiert werden. 2. Die Weitsichtigkeit a) Beschreibe auf einem Zusatzblatt kurz, was man unter Weitsichtigkeit versteht. b) Skizziere auf dem Zusatzblatt den Strahlengang des Lichts im Auge bei einem Menschen, der unter einer Weitsichtigkeit leidet. c) Erkläre auf dem Zusatzblatt, mit welchem Linsentyp die Weitsichtigkeit korrigiert werden kann und was die jeweilige Linsenart bewirkt. Fertige eine Skizze zu deiner Erklärung an. 3. Die Kurzsichtigkeit a) Erkläre auf dem Zusatzblatt die Ursache für Kurzsichtigkeit. b) Skizziere auf dem Zusatzblatt den Strahlenverlauf des Lichts im Auge eines kurzsichtigen Menschen. c) Erkläre auf dem Zusatzblatt, mit welchem Linsentyp die Kurzsichtigkeit korrigiert werden kann und was die jeweilige Linsenart bewirkt. Fertige eine Skizze zu deiner Erklärung an. 4. Der Grund für eine Altersweitsichtigkeit liegt nicht an einer falschen Länge des Augapfels, sondern am Nachlassen der Elastizität der Augenlinse. Erkläre auf dem Zusatzblatt, warum hierdurch die Sehschärfe beeinträchtigt wird. 5. Manche Kinder beugen ihren Kopf beim Lesen sehr tief über das Buch. Erkläre auf dem Zusatzblatt, worauf dies hinweisen kann. 8

11 Station 7 Das Mikroskop Name: Aufgaben 1. Beschrifte die einzelnen Bauteile des Mikroskops: Feintrieb, Grobtrieb, Kondensor, Lampe, Lichtstärkeregler, Objekt, Objektiv, Objektivring, Okular, Stativ, Tubus. 2. Beschreibe, welche Linse beim Mikroskop ein reelles Bild, welche ein virtuelles Bild erzeugt. 3. Erkläre, wie die Größe des Zwischenbildes von der Brennweite abhängt. 4. Erkläre, welchen Einfluss die Größe des Bildes auf die Helligkeit des Bildes hat. 5. Könnte man mit einem Mikroskop auch den Sternenhimmel betrachten? Begründe deine Antwort. Beschreibe und begründe, welches Instrument besser dafür geeignet ist. 6. Konstruiere den Strahlengang des Lichts am Mikroskop. Objektiv Okular Objekt G F Ob F Ob F Ok F Ok 9

12 Lernzielkontrolle Name: Hinweis: Beantworte die Aufgaben auf einem Zusatzblatt. Aufgabe 1 Erkläre, wie sich das Bild einer Lochkamera verändert, wenn man a) das Loch der Blende vergrößert. (1 P.) b) die Bildweite b, also den Abstand vom Loch zur Bildebene, vergrößert. (1 P.) c) Gib an, wie die Lochkamera noch genannt wird. (1 P.) 3 P. Aufgabe 2 Benenne die wichtigen Bestandteile des Fotoapparats und erkläre, welche Aufgaben die einzelnen Bestandteile haben P. Aufgabe 3 4 Das menschliche Auge a) Nenne die vier wichtigen Bestandteile des Auges beim Sehen. (2 P.) b) Erkläre, warum ein großes Schiff in der Ferne wesentlich kleiner erscheint. Fertige zusätzlich zu deiner Erklärung eine Skizze an. (2 P.) c) Erkläre, wie das Bild auf der Netzhaut des Auges entsteht. (4 P.) 8 P. Aufgabe 4 Max sieht Gegenstände, die vor ihm liegen, nur noch unscharf. a) Erkläre, unter welcher Fehlsichtigkeit Max leidet. (1 P.) b) Welche Ursache könnte die Fehlsichtigkeit von Max haben? Erkläre und fertige zusätzlich eine Skizze an. (1 P.) c) Gib an, mit welcher Linsenart er seine Fehlsichtigkeit korrigieren könnte. Begründe deine Entscheidung. (1 P.) 3 P. Aufgabe 5 Nennet jeweils drei Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen dem Auge und dem Fotoapparat. 6 P. Aufgabe 6 Das Mikroskop a) Beschrifte die Teile (1) (11) des Mikroskops. (5,5 P.) b) Beschreibe, welche Linse beim Mikroskop ein reelles Bild, welche ein virtuelles Bild erzeugt. (2 P.) c) Erkläre, wie die Größe des Zwischenbildes von der Brennweite abhängt. (1 P.) 8,5 P. 10

13 Station 1: Die Lupe Seite 3 1. Um Gegenstände bzw. den Sehwinkel zu vergrößern, verwendet man Sammellinsen (Lupen). Lupen bestehen aus Sammellinsen mit geringer Brennweite f. Mithilfe einer Lupe entsteht ein aufrechtes, vergrößertes virtuelles Bild. Je näher das Objekt am Brennpunkt der Lupe liegt, desto stärker ist die Vergrößerung. 2. Bei der Herstellung von Lupen werden Sammellinsen mit kleiner Brennweite verwendet, damit eine Vergrößerung des Gegenstandes erzielt werden kann. 3. Unser Gehirn verlängert das auf die Linse auftreffende Licht geradlinig nach hinten, da es aus Erfahrung weiß, dass sich Licht geradlinig ausbreitet. Hierdurch entsteht das vergrößerte virtuelle Bild des Gegenstandes. 4. Wäre die Brennweite f größer oder gleich der deutlichen Sehweite s, so wäre die Vergrößerung kleiner oder gleich 1. Dies bedeutet, dass die Lupe ihren Sinn verlieren würde. 5. B = 2,5 cm Konstruktion: B G optische Achse F M 1 F 2 g f f Station 2: Bau einer Lochkamera Seite 4 Mögliches Ergebnis: vgl. Aufbau S. 4 11

14 Station 3: Löcher machen Bilder Seite 5 1. Vergrößert man das Loch der Blende einer Lochkamera, dann wird das Bild heller, aber unschärfer. 2. Korrekte Beschriftung: Lichtstrahlen Schirm Gegenstand Lochblende 3. Das Bild steht auf dem Kopf, weil die durch die Lochblende fallenden Lichtstrahlen geradlinig auf den Schirm treffen und dabei seitenverkehrt (von oben nach unten) auf dem Schirm auftreffen, siehe Bild Aufgabe Die Bilder unterscheiden sich in der Größe des entstandenen Bildes (der Kerze). Konstruktion: Bild (1) (2) Station 4: Das menschliche Auge I Seite 6 1. a) Korrekte Beschriftung: Hornhaut Netzhaut Pupille Linse Sehnerv b) Netzhaut: Darauf wird das Bild abgebildet. Pupille: Reguliert die Menge des Lichteinfalls. Hornhaut: Schützt die Linse und bündelt das einfallende Licht. Linse: Das einfallende Licht wird gebündelt. Netzhaut: Dort entsteht das Bild. Sehnerv: Leitet die Informationen des Bildes an das Gehirn weiter. 2. Trifft Licht auf das Auge, fällt es zunächst auf die lichtdurchlässige Hornhaut. Die Hornhaut wirkt wie eine Sammellinse und bricht das auftreffende Licht. Anschließend fällt das Licht auf die Pupille, die von der Iris umgeben ist. Die Pupille ist letztlich nur ein Loch und wirkt mit der Iris wie eine Lochblende, durch die das Licht tritt. Hinter der Pupille trifft das Licht auf die Linse des Auges und wird ein weiteres Mal gebrochen, sodass die Brechung, die bereits an der Hornhaut stattfand, verstärkt wird. Bei diesem Vorgang entsteht nun ein seitenverkehrtes, verkleinertes und auf dem Kopf stehendes Bild auf der Netzhaut des Auges. 3. Die Pupille reguliert den Lichteinfall im Auge, sodass die Größe der Pupille über die Schärfe und die Helligkeit des Bildes bestimmt. 12

15 Station 5: Das menschliche Auge II Seite 7 1. Konstruktion: 2. Die Größe des wahrgenommenen Gegenstandes ist vom Sehwinkel abhängig. Je näher ein Gegenstand ist, desto größer ist der Sehwinkel und umso größer wird der Gegenstand auf der Netzhaut abgebildet. Je weiter ein Gegenstand entfernt ist, desto kleiner ist der Sehwinkel und umso kleiner wird der Gegenstand auf der Netzhaut abgebildet. Skizze: Individuelle Lösungen 3. Akkommodation bezeichnet die Fähigkeit des Auges, sich durch Veränderung der Linsenkrümmung an unterschiedliche Entfernungen anzupassen und den Gegenstand somit scharf auf der Netzhaut abzubilden. 4. Der Sehwinkel wird durch die Entfernung zum Gegenstand verändert und hat Einfluss auf die Größe des Bildes, das auf der Netzhaut entsteht. 5. Unser Auge ist nur am Tag ein Lichtempfänger. x Das menschliche Auge hat immer eine konstante Bildweite. Wir können Gegenstände sehen, wenn unser Auge Licht auf sie wirft. Die Iris kann sich verformen und damit die Augenlinse zusammenziehen. x Das menschliche Auge hat keine konstante Brennweite. x Wir steuern die Iris unbewusst durch die Helligkeit, die in das Auge fällt. x Um Gegenstände in der Nähe mit dem Auge scharf zu sehen, muss sich der Ringmuskel im Auge zusammenziehen. x Die Akkommodation bezeichnet die Fähigkeit des Auges, Gegenstände scharf zu sehen. 6. (1) Die Fotokamera sieht einäugig und zweidimensional, das Auge zweiäugig und dreidimensional. (2) Beim Fotoapparat liegt die Brennweite fest: Soll auf einen weit entfernten Gegenstand scharf gestellt werden, muss die Bildweite verändert werden; beim Auge wiederum liegt die Bildweite fest. Hier muss die Brennweite verändert werden, um Gegenstände scharf zu stellen. (3) Lichtempfindlichkeit. Sie ist beim Auge immer gleichbleibend und passt sich automatisch unterschiedlichen Helligkeiten an. Bei der analogen Kamera hingegen müssen verschieden empfindliche Filme verwendet werden, bei der Digitalkamera kann die Lichtempfindlichkeit manuell bestimmt werden. Das Auge passt sich außerdem verschiedensten Lichtverhältnissen automatisch an, indem sich die Pupille vergrößert oder verkleinert. Für eine Fotoaufnahme hingegen kann immer nur eine Blendenöffnung gewählt werden. (4) Auch in der Scharfeinstellung unterscheiden sich Auge und Kamera. Mit der Kamera können wir einen Bereich scharf und den Rest unscharf abbilden. Das Auge kann das nicht. Da es laufend neu fokussiert, erscheint alles immer gleich scharf. 7. Die Lochkamera funktioniert nach dem gleichen Prinzip wie das Auge. Ein entscheidender Unterschied ist, dass das auf der Netzhaut entstandene Bild durch das Gehirn umgekehrt wird. 13

16 Station 6: Die Brille und die Fehlsichtigkeit beim menschlichen Auge Seite 8 1. Viele Menschen tragen Brillen oder Kontaktlinsen, um Fehlsichtigkeiten zu korrigieren. Bei einem gesunden Auge wird das vom Gegenstand kommende Licht an der Hornhaut und der Linse so gebrochen, dass ein scharfes Bild entsteht. Leidet das Auge an einer Fehlsichtigkeit, kann es keine scharfen Bilder erzeugen. Mithilfe einer Brille kann die Fehlsichtigkeit des Auges korrigiert werden. 2. a) / b) Bei einer Weitsichtigkeit ist der Augapfel zu kurz. Dies führt dazu, dass nahe Gegenstände nicht mehr scharf abgebildet werden können. Das Bild des Gegenstandes entsteht hinter der Netzhaut. c) Bei Weitsichtigkeit wird eine Sammellinse als Brillenglas verwendet, wodurch die Randstrahlen des Lichtbündels stärker zusammenlaufen. Hierdurch wird die Bildweite verkleinert, sodass das Bild des Gegenstandes nun auf der Netzhaut liegt. 3. a) / b) Bei einer Kurzsichtigkeit ist der Augapfel einige Millimeter zu lang, wodurch weit entfernte Gegenstände nicht mehr scharf abgebildet werden können. Das Bild entsteht vor der Netzhaut. c) Bei Kurzsichtigkeit wird eine Zerstreuungslinse als Brillenglas verwendet, sodass die Randstrahlen des Lichtbündels stärker auseinanderlaufen. Hierdurch vergrößert sich die Bildweite und das Bild des Gegenstandes rückt auf die Netzhaut. 4. Die Dicke der Linse beeinflusst die Brennweite, wodurch das Bild nicht mehr scharf auf der Netzhaut abgebildet wird. 5. Dies kann auf eine Fehlsichtigkeit (Weitsichtigkeit) hinweisen, da nahe Gegenstände hierbei nicht mehr scharf auf der Netzhaut abgebildet werden und somit nicht bzw. nur schwer zu erkennen sind. 14

17 Station 7: Das Mikroskop Seite 9 1. Korrekte Beschriftung: Okular Tubus Stativ Feintrieb Grobtrieb Objektivring Objektiv Objekt Kondensor Lampe Lichtstärkeregler 2. Das Objektiv erzeugt ein reelles Zwischenbild. Dieses wird durch das Okular (Lupe) zu einem virtuellen Bild vergrößert. 3. Je größer die Brennweite, desto größer das Zwischenbild. 4. Mit der Helligkeit ändert sich automatisch die Größe des Bildes. Je kleiner die Blende, desto höher der Kontrast. 5. Nein, dies ist nicht möglich. Mit dem Fernrohr wird von einem weit entfernten, meist großen Gegenstand ein Bild entworfen, mit dem Mikroskop von einem sehr kleinen Gegenstand, an den man jedoch sehr nahe herankommt. Um mit dem Fernrohr ein relativ großes Zwischenbild zu erzielen, muss man ein möglichst langbrenn weitiges Objektiv verwenden. Das reelle Zwischenbild entsteht vom unendlich weit entfernten Gegenstand in der Brennebene des Objektivs. Um ein möglichst großes Zwischenbild beim Mikroskop zu erreichen, braucht man kein langbrennweitiges Objektiv. Es genügt bereits, wenn man für das Objekt eine Gegenstandsweite wählt, die nur geringfügig größer als die Objektivbrennweite ist. 6. Korrekter Strahlengang: Objektiv Okular Objekt Zwischenbild Auge Bild G F Ob F Ob F Ok F Ok ε B f 1 f 1 t f 2 f 2 g b Lernzielkontrolle: Seite 10 Aufgabe 1 a) Das Bild wird heller, aber unschärfer. (1 P.) b) Eine Vergrößerung der Bildweite b vergrößert auch die Bildgröße. (1 P.) c) Die Lochkamera wir auch Camera obscura genannt. (1 P.) Aufgabe 2 Korrekte Beschriftung: 1 Film 2 Entfernungseinstellung 3 Objektivlinsen 4 Lochblende Film: Darauf wird das Bild abgebildet. Entfernungseinstellung: Zum Scharfstellen des Gegenstandes bei unterschiedlichen Entfernungen. Lochblende: Reguliert die Menge des Lichteinfalls. Objektivlinsen: Die Funktion des Objektivs ist es, das Licht einzufangen und auf den Film zu bündeln. Im einfachsten Fall reicht dazu eine Linse. (1 P. für korrekten Bauteil und Aufgabe) 15

18 Aufgabe 3 a) Wichtige Bestandteile des Auges: Hornhaut, Pupille (+ Iris), Linse, Netzhaut. (0,5 P. je korrekten Bestandteil) b) Aufgrund des Sehwinkels erscheint das Schiff in der Ferne kleiner. Der Sehwinkel bestimmt die Größe des Bildes, das auf der Netzhaut entsteht. (1 P.) Erklärung: Je näher der Gegenstand am Auge, desto größer ist der Sehwinkel und umso größer wird der Gegenstand auf der Netzhaut abgebildet. Je weiter der Gegenstand vom Auge entfernt ist, desto kleiner ist der Sehwinkel und umso kleiner wird das Bild des Gegenstandes auf der Netzhaut abgebildet. (1 P.) Skizze: c) Das Licht trifft auf die Hornhaut und wird dort gebrochen. Anschließend trifft es auf die Pupille, die von der Iris umgeben ist und die wie eine Lochblende wirkt. Die Pupille reguliert den Lichteinfall und ändert ihre Größe je nach Menge des Lichteinfalls. Nach der Pupille gelangt das Licht auf die Linse, wo es ein zweites Mal gebrochen wird und fällt anschließend auf die Netzhaut, auf der ein umgekehrtes, seitenverkehrtes und verkleinertes Bild entsteht. (4 P.) Aufgabe 4 a) Max leidet an einer Weitsichtigkeit, da er nahe Gegenstände nur noch unscharf erkennen kann. (1 P.) b) Bei der Weitsichtigkeit ist der Augapfel einige Millimeter zu kurz, wodurch das Bild hinter der Netzhaut abgebildet wird. (1 P.) Skizze: c) Max benötigt eine Brille mit Konvexlinsen (Sammellinsen), damit das Licht vor der Netzhaut gebündelt wird. (1 P.) Aufgabe 5 Gemeinsamkeiten: Beide können mit optischen Vorrichtungen das Licht brechen und ein Abbild der Umwelt erzeugen. Dabei durchquert das Licht die Linse. Bei der Kamera entspricht die Linse dem Objektiv. Es setzt sich aus mehreren hintereinander aufgereihten Linsen zusammen, durch die das Licht hindurchgeht. Beim Auge trifft es auf die Netzhaut, beim analogen Fotoapparat ist der Fotofilm die Entsprechung. Dort wird ob Auge oder Kamera das Bild erzeugt. Unterschiede: Eine Fotokamera sieht einäugig und zweidimensional, das Auge zweiäugig und dreidimensional. Außerdem liegt beim Fotoapparat die Brennweite fest: Soll auf einen weit entfernten Gegenstand scharf gestellt werden, muss die Bildweite verändert werden, also der Abstand zwischen Objektiv und Filmebene. Beim Auge wiederum liegt die Bildweite fest, hier wird durch die Veränderung der Brennweite auf die Gegenstände scharf gestellt. Ein weiterer Unterschied ist die Lichtempfindlichkeit. Sie ist beim Auge immer gleichbleibend und passt sich automatisch unterschiedlichen Helligkeiten an. Bei der analogen Kamera hingegen müssen verschieden empfindliche Filme verwendet werden, bei der Digitalkamera kann die Lichtempfindlichkeit manuell bestimmt werden. Das Auge passt sich außerdem verschiedensten Lichtverhältnissen automatisch an, indem sich die Pupille vergrößert oder verkleinert. Für eine Fotoaufnahme hingegen kann immer nur eine Blendenöffnung gewählt werden. Auch in der Scharfeinstellung unterscheiden sich Auge und Kamera. Mit der Kamera können wir einen Bereich scharf und den Rest unscharf abbilden. Das Auge kann das nicht. Da es laufend neu fokussiert, erscheint alles immer gleich scharf. Aufgabe 6 a) Korrekte Beschriftung: 1 Okular, 2 Tubus, 3 Stativ, 4 Feintrieb, 5 Grobtrieb, 6 Lichtstärkeregler, 7 Objektivring, 8 Objektiv, 9 Objekt, 10 Kondensor, 11 Lampe (5,5 P.) b) Das Objektiv erzeugt ein reelles Zwischenbild. (1 P.) Dieses wird durch das Okular (Lupe) zu einem virtuellen Bild vergrößert. (1 P.) c) Je größer die Brennweite, desto größer das Zwischenbild. (1 P.) 16

19 Dieser Download ist ein Auszug aus dem Originaltitel Physik an Stationen Spezial: Optik Immer besser unterrichten Über diesen Link gelangen Sie direkt zum Produkt: Weitere Downloads, E-Books und Print-Titel des umfangreichen Auer-Verlagsprogramms finden Sie unter Auer Verlag, Augsburg AAP Lehrerfachverlage GmbH Alle Rechte vorbehalten. Das Werk als Ganzes sowie in seinen Teilen unterliegt dem deutschen Urheberrecht. Der Erwerber des Werks ist berechtigt, das Werk als Ganzes oder in seinen Teilen für den eigenen Gebrauch und den Einsatz im Unterricht zu nutzen. Die Nutzung ist nur für den genannten Zweck gestattet, nicht jedoch für einen weiteren kommerziellen Gebrauch, für die Weiterleitung an Dritte oder für die Veröffentlichung im Internet oder in Intranets. Eine über den genannten Zweck hinausgehende Nutzung bedarf in jedem Fall der vorherigen schriftlichen Zustimmung des Verlags. Sind Internetadressen in diesem Werk angegeben, wurden diese vom Verlag sorgfältig gepru ft. Da wir auf die externen Seiten weder inhaltliche noch gestalterische Einflussmöglichkeiten haben, können wir nicht garantieren, dass die Inhalte zu einem späteren Zeitpunkt noch dieselben sind wie zum Zeitpunkt der Drucklegung. Der Persen Verlag u bernimmt deshalb keine Gewähr fu r die Aktualität und den Inhalt dieser Internetseiten oder solcher, die mit ihnen verlinkt sind, und schließt jegliche Haftung aus. Covergestaltung: Kirstin Lenhart, Mu nchen Umschlagfoto: Mikroskop: fotolia Urheber: psdesign1; Mann mit Brille: fotolia Urheber: blackday; Discokugel: fotolia Urheber: REDPIXEL Illustrationen: Stefanie Aufmuth, Corinna Beurenmeister, Steffen Jähde, Hendrik Kranenberg, Stefan Leuchtenberg, Sandra Schu ler, Thorsten Trantow, Bettina Weyland Satz: Fotosatz H. Buck, Kumhausen Bestellnr.: 07724DA6