Begleitmaterialien für Unterrichtsgänge in das Deutsche Museum erarbeitet von Lehrkräften

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1 Begleitmaterialien für Unterrichtsgänge in das Deutsche Museum erarbeitet von Lehrkräften Thema Optik DM- Abteilung Physik Kurzbeschreibung Vier Arbeitsblätter zur geometrischen Optik Schulart Hauptschule Jahrgangsstufe 6 Schulfach Autor/ Autorin (Schul)-Adresse PCB Judith Hartl, Robert Gerhard, Josef Frohnwieser VS Oberbergkirchen Ziegelberg Oberbergkirchen GS.THSI.Oberbergkirchen@iiv.de Homepage Schule Anmerkungen/ Hinweise Erstellungsjahr 2002 Deutsches Museum 2003

2 Deutsches Museum Lageplan Abteilung Optik

3 GEOMETRISCHE OPTIK - Licht - Ausbreitung - Reflexion - optische Linsen Lehrplan: PCB 6. Jahrgangsstufe: 6.3 Sammlung: Physik (Lageplan Nr 25), 1. OG - Abteilung Optik Die Erkundung dieser Abteilung eignet sich gut zur Erarbeitung des Themenbereichs Wahrnehmung von Licht. Normalerweise wird im Bereich Biologie das menschliche Auge erst anschließend behandelt, deshalb sollten die beiden Versuche zur Fehlsichtigkeit von der Lehrkraft demonstriert und erklärt werden. Es ist empfehlenswert, die Klasse in Gruppen aufzuteilen. Die zweite Gruppe könnte mit der Bearbeitung des zweiten Teils des Erkundungsbogens beginnen. Der Betreuer der Abteilung, Herr Macknapp, zeigt gerne Vorführungen im Bereich Mikroskopie (auch Einzeller) Frühzeitige Terminabsprache nötig! - Empfehlenswert! Material: Schreibgerät, Buntstifte in den Spektralfarben, Lineal Zeitbedarf: ca. 60 Minuten Ausstellungsobjekte und Versuche, die von den Schülern erkundet werden sollen: Um das Auffinden der einzelnen Erkundungsobjekte zu erleichtern, wurden die Titulierungen der Schaukästen verwendet. 1. Info-Text an der Wand mit den Spiegeln: Lichtstrahlen breiten sich geradlinig aus, sie werden an Oberflächen reflektiert beziehungsweise gebrochen. 2. Versuch: Schattenbildung. Licht breitet sich geradlinig aus. 3. Versuch: Halbschatten 4. Reflexion eines Schweinchens durch zwei Hohlspiegel Die Figur, die sich auf dem Boden befindet, scheint oben zu sitzen. (In der Vitrine unter der Figur mit den Winkelspiegeln) 5. Versuch: Der gebrochene Stab : - Brechung der Lichtstrahlen durch Wasser PCB im Deutschen Museum Geometrische Optik Lehrerinfo Seite 1

4 6. Versuch: Der rotierende Glasquader - Brechung der Lichtstrahlen durch Glas 7. Linsen und Prismen - optische Bauteile: - Demonstration: Brechung der Lichtstrahlen durch eine Sammellinse 8. Linsen und Prismen - optische Bauteile: Demonstration: Brechung der Lichtstrahlen durch eine Zerstreuungslinse 9. Durchlässigkeit optischer Medien für Licht: Zerlegung von weißem Licht in die Spektralfarben 10. Linsen und Prismen - optische Bauteile Versuch: Reflexionsgesetz (plus Infotafel mit Zeichnung) 11. Versuche: Rotierende Scheiben - Farbillusionen 12. Versuche zur Fehlsichtigkeit wie oben erwähnt, sollten diese Experiment von der Lehrkraft durchgeführt und erklärt werden. 13. Brennlinsen-Apparat - Exponat PCB im Deutschen Museum Geometrische Optik Lehrerinfo Seite 2

5 Schülerarbeitsblatt zur geometrischen Optik 1 1. Lies die Informationstafel an der Spiegelwand und notiere die beiden Grundgesetze der geometrischen Optik! Gehe zum Schaukasten Lichtstrahlen breiten sich geradlinig aus! a) Wo Licht ist, ist auch Schatten : Zeichne die Lichtstrahlen mit roter Farbe weiter! b) Schlagschatten : Wie viele Schattendreiecke siehst du? Trage in die Zeichnung folgende Begriffe ein: Lichtquelle Halbschatten (2x) Kernschatten Überlege: Warum entstehen hier Schatten? PCB im Deutschen Museum Geometrische Optik Seite 1

6 Schülerarbeitsblatt zur geometrischen Optik 2 3. Gehe zum nächsten Schaukasten Lichtstrahlen werden reflektiert! Unter der Figur des Tänzers steht ein schwarzer Behälter. Gehe zuerst zwei Schritte zurück, und dann wieder langsam auf den Behälter zu, bis du ein Schweinchen darauf sitzen siehst! Mache in die linke Zeichnung ein Kreuz, wo das Schweinchen in Wirklichkeit sitzt! 4. Um die Ecke ist der Schaukasten Lichtstrahlen werden gebrochen. a) Versuch Gebrochener Stab : Beobachte was auf Knopfdruck passiert und zeichne den Stab fertig ein! im Wasser außerhalb des Wassers Der Text am Schaukasten hilft dir beim Ausfüllen des Lückentextes: Merke: Der Stab erscheint, weil das durch zwei verschiedene verläuft. Die Stoffe sind Luft und Wasser. b) Beim Schaukasten geometrische Optik kannst du beobachten, dass der Lichtstrahl auch durch Glas gebrochen bzw. reflektiert wird. Merke: Nicht nur Wasser sondern auch bricht den Lichtstrahl. PCB im Deutschen Museum Geometrische Optik Seite 2

7 Schülerarbeitsblatt zur geometrischen Optik 3 5. Gehe nun die Treppen hinunter, bis du am Ende des Raumes den Schaukasten Linsen und Prismen-- optische Bauteile entdeckst! a) Zeichne die Glaskörper ein! b) Beschreibe die Form der Körper! c) Wie heißen diese Körper? (Fachbegriffe) d) Ergänze den Lückentext! Im treffen sich alle Lichtstrahlen. 6. Es geht weiter beim Schaukasten Eigenschaften optischer Medien, Durchlässigkeit optischer Medien für Licht. Schau genau hin und male die sechs Spektralfarben des zerlegten Lichts an! Merke: Wenn Licht durch ein Glasprisma gebrochen wird, teilt es sich in verschiedene Farben auf. Man nennt diese Farben. PCB im Deutschen Museum Geometrische Optik Seite 3

8 Schülerarbeitsblatt zur geometrischen Optik 4 7. Wende dich zurück zum Schaukasten Linsen und Prismen, das Reflexionsgesetz! Drücke den linken Knopf und beobachte genau den oberen Versuch. Welche Zeichnungen sind richtig bzw. falsch? 8. Gehe nun zum Schaukasten Farbillusionen zurück! Betrachte in der unteren Reihe die zweite Kreisscheibe von links! Male die Scheibe genau an! Im Stillstand In der Bewegung X X Was passiert, wenn du deine Hand vor der drehenden Scheibe winkend hin und her bewegst? 9. Laufe nun die Treppe wieder nach oben und suche den Brennlinsenapparat! Welche Temperaturen konnte man damit schon erzeugen? 10. Vergleiche dein Ergebnis aus der Aufgabe 6 mit der Farbdarstellung über der Treppe und bessere gegebenenfalls aus! PCB im Deutschen Museum Geometrische Optik Seite 4

9 Schülerarbeitsblatt zur geometrischen Optik 1 1. Lies die Informationstafel an der Spiegelwand und notiere die beiden Grundgesetze der geometrischen Optik! Licht breitet sich geradlinig aus Lichtstrahlen werden an Oberflächen reflektiert beziehungsweise gebrochen 2. Gehe zum Schaukasten Lichtstrahlen breiten sich geradlinig aus! a) Wo Licht ist, ist auch Schatten : Zeichne die Lichtstrahlen mit roter Farbe weiter und schraffiere den Schatten mit Bleistift! b) Schlagschatten : Lichtquellen Wie viele Schattendreiecke siehst du? 3_ Trage in die Zeichnung folgende Begriffe ein: Lichtquelle Halbschatten (2x) Kernschatten Halbschatten Halbschatten Kernschatten Überlege: Warum entstehen hier Schatten? Weil das Dreieck lichtundurchlässig ist PCB im Deutschen Museum Geometrische Optik -Lösungen Seite 1

10 Schülerarbeitsblatt zur geometrischen Optik 2 3. Gehe zum nächsten Schaukasten Lichtstrahlen werden reflektiert! Unter der Figur des Tänzers steht ein schwarzer Behälter. Gehe zuerst zwei Schritte zurück, und dann wieder langsam auf den Behälter zu, bis du ein Schweinchen darauf sitzen siehst! X Mache in die Zeichnung ein Kreuz, wo das Schweinchen in Wirklichkeit sitzt! 4. Um die Ecke ist der Schaukasten Lichtstrahlen werden gebrochen. a) Versuch Gebrochener Stab : Beobachte was auf Knopfdruck passiert und zeichne den Stab fertig ein! im Wasser außerhalb des Wassers Der Text am Schaukasten hilft dir beim Ausfüllen des Lückentextes: Merke: Der Stab erscheint gebrochen, weil das Licht durch zwei verschiedene Stoffe verläuft. Die Stoffe sind Luft und Wasser. b) Beim Schaukasten geometrische Optik kannst du beobachten, dass der Lichtstrahl auch durch Glas gebrochen bzw. reflektiert wird. Merke: Nicht nur Wasser sondern auch Glas bricht den Lichtstrahl. PCB im Deutschen Museum Geometrische Optik -Lösungen Seite 2

11 Schülerarbeitsblatt zur geometrischen Optik 3 5. Gehe nun die Treppen hinunter, bis du am Ende des Raumes den Schaukasten Linsen und Prismen-- optische Bauteile entdeckst! a) Zeichne die Glaskörper ein! b) Beschreibe die Form der Körper! nach außen gewölbt nach innen gewölbt c) Wie heißen diese Körper? (Fachbegriffe) d) Ergänze den Lückentext! Sammellinse Im Brennpunkt treffen sich alle Lichtstrahlen. Zerstreuungslinse 6. Es geht weiter beim Schaukasten Eigenschaften optischer Medien, Durchlässigkeit optischer Medien für Licht. Schau genau hin und male die sechs Spektralfarben des zerlegten Lichts an! violett blau grün gelb orange rot Merke: Wenn weißes Licht durch ein Glasprisma gebrochen wird, teilt es sich in sechs verschiedene Farben auf. Man nennt diese Farben Spektralfarben. PCB im Deutschen Museum Geometrische Optik -Lösungen Seite 3

12 Schülerarbeitsblatt zur geometrischen Optik 4 7. Wende dich zurück zum Schaukasten Linsen und Prismen, optische Bauteile, das Reflexionsgesetz! Drücke den linken Knopf und beobachte genau den oberen Versuch. Welche Zeichnungen sind richtig bzw. falsch? richtig falsch falsch 8. Gehe nun zum Schaukasten Farbillusionen zurück! Betrachte in der unteren Reihe die zweite Kreisscheibe von links! Male die Scheibe genau an! Im Stillstand In der Bewegung blau,grün,rot X weiß X Was passiert, wenn du deine Hand vor der drehenden Scheibe winkend hin und her bewegst? Die Farben werden wieder sichtbar 9. Laufe nun die Treppe wieder nach oben und suche den Brennlinsenapparat! Welche Temperaturen konnte man damit schon erzeugen? 4000 Grad Celsius_ (zweite Hälfte 18. Jahrhundert) 10. Vergleiche dein Ergebnis aus der Aufgabe 6 mit der Farbdarstellung über der Treppe und bessere gegebenenfalls aus! PCB im Deutschen Museum Geometrische Optik -Lösungen Seite 4