DOWNLOAD. Optik: Linsen. Grundwissen Optik und Akustik. Nabil Gad. Downloadauszug. Ethikunterricht anschaulich und handlungsorientiert!

Transkript

1 DOWNLOAD Nabil Gad Optik: :08 Uhr Seite 1 Die Bergedorfer Produktpalette: Kopiervorlagen Unterrichtsideen Klammerkarten COLORCLIPS Lehrer- und Schülerkarteien Fachbücher Lernsoftware Bücherservice Edition Bitte ausreichend frankieren. Liebe Lehrerin, lieber Lehrer, Sie haben sich für Bergedorfer Kopiervorlagen entschieden. Darüber freuen wir uns und wüssten gern, ob Sie mit unserem Produkt zufrieden sind. Bitte geben Sie dieser Kopiervorlagenmappe eine Schulnote von 1 bis 6! Best.-Nr Note: Verlag AAP Lehrerfachverlage GmbH Postfach Buxtehude nnenlernen: ichtsideen Ethikunterricht anschaulich und handlungsorientiert! Diese Mappe hat die Ziele, Schülerinnen und Schüler zu einer kritischen Auseinandersetzung mit der Umwelt und ihrem persönlichen Lebensbereich zu führen. Die fünf Themenstränge werden schülernah und handlungsorientiert erschlossen. Der Einsatz der Arbeitsblätter ist jederzeit in der Abfolge veränderbar. Diese Materialien sind eine wertvolle Hilfe auch für fachfremd unterrichtende Lehrerinnen und Lehrer. Aus dem Inhalt: Unser Lebensweg Ordnungen regeln das Zusammenleben Menschen begegnen einander Glück haben Freude empfinden Auch das Leid gehört zum Leben Nabil Gad Grundwissen Optik und Akustik Klasse Bergedorfer Kopiervorlagen rstücke sunterricht Bühne aufbereitet von Akteuren und Publiheaterstücke verknüpfen des Alten und Neuen Tee mit der Lebenswelt und che Hinweise zur Umsetestaltung, zu Requisiten en es kinderleicht, die esuch von auswärts, Die mal die Geduld verlor er, Der verlorene Sohn ferne Schülerinnen und Geschichten auseinanischen Inhalten finden. Downloadauszug aus dem Bergedorfer Originaltitel: Kopiervorlagen ideenreiche, praxiserprobte Konzepte moderne, zeitgemäße Gestaltung methodische Offenheit Erleichterung der Unterrichtsvorbereitungen Winfried Röser Ethik 5./6. Klasse Pflegehinweis Zur Sicherung einer langen Lebensdauer Ihrer hochwertigen Kopiervorlagen empfehlen wir, die einzelnen Blätter in Klarsichthüllen aufzubewahren.

2 Die (Sammellinse) Aufgabe Vervollständige das Versuchsprotokoll. Material / Skizze ebene mittelpunkt optische Achse Durchführung Erzeugt mithilfe der und einer 3-fach- bzw. 5-fach-Schlitzblende bzw. Lichtstrahlen, die parallel zur optischen Achse auf die Linse auftreffen. Der mittlere Strahl soll dabei auf der optischen Achse liegen. Legt nun den mittelpunkt der (Sammellinse) genau an den Mittelpunkt der Winkelscheibe an. Beobachtung Ergebnis Alle Lichtstrahlen, die auf einer auftreffen, werden zu einem Punkt hin. Der Punkt, an dem sich alle Lichtstrahlen sammeln, nennt man F. Die f ist dabei der Abstand des Brennpunktes F von der ebene. Umso kleiner die der Linse, umso stärker wird das Licht nach innen zum Brennpunkt hin gebrochen. Nabil Verlag, Gad: Buxtehude Optik: 18 1 Verlag, Buxtehude

3 Verbesserung der Lochbildkamera Aufgabe 1 Bei einer Lochbildkamera wird an der Rückwand der Kamera abgebildet. Da das Loch ist, gelangen nur wenige Lichtstrahlen zur Rückwand der Kamera. Dadurch entsteht ein lichtschwaches. Möchte man ein lichtstärkeres Bild erhalten, so müssen die Rückwand erreichen. Dies erreicht man, indem man die Öffnung. Der Nachteil ist jedoch, dass unschärfer abgebildet wird. Mithilfe einer lässt sich das Bild jedoch wieder scharf abbilden. Das Bild wird wie bei der Lochkamera auf dem Kopf und abgebildet. Aufgabe 2 Wird ein Gegenstand durch eine Linse abgebildet, so hängt die Bildgröße B von der ebene Schirm, der G und von der B ab. Der Gegenstand kann also in Originalgröße oder abgebildet werden. Gegenstandsweite g Bildweite b Die Bildweite b ist der Abstand zwischen und Schirm. Die Gegenstandsweite g ist der Abstand zwischen und Gegenstand. Nabil Verlag, Gad: Buxtehude Optik: 19 2 Verlag, Buxtehude

4 Wie macht eine scharfe Bilder? Aufgabe Vervollständige das Versuchsprotokoll. Schirm Material / Skizze G B g b Durchführung Stellt die Kerze (Gegenstand) im Abstand von cm (Lehrervorgabe) auf. I) Ändert die Bildweite, indem ihr die Linse in beide Richtungen verschiebt. II) Stellt nun die Kerze (Gegenstand) im Abstand von cm (Lehrervorgabe) auf, indem ihr die Kerze (Gegenstand) verschiebt. Beobachtung I) Die Kerze wird auf dem Schirm abgebildet. Ein scharfes Bild erhält man bei einer Bildweite b von cm und einer Gegenstandsweite g von cm. II) Ändert man die Gegenstandsweite g, so wird das Bild wieder. Ein scharfes Bild erhält man wieder bei einer Bildweite b von cm (dazu die Linse verschieben). Die Bildgröße B hat sich jedoch. Ergebnis Für die Abbildung eines scharfen Bildes gilt: Je größer die Gegenstandsweite g, umso die Bildweite b. Je größer die Gegenstandsweite g, umso wird die Bildgröße B. Das Verhältnis von B/G = b/g gibt das Abbildungsmaß A an. Ist A > 1 wird der Gegenstand abgebildet. Bei A < 1 wird er abgebildet. Nabil Verlag, Gad: Buxtehude Optik: 20 3 Verlag, Buxtehude

5 Bildkonstruktion bei einer Aufgabe 1 G Gegenstand Parallelstrahl Mittelpunktstrahl F Brennpunktstrahl F optische Achse B Bild Um das Bild zu, das durch eine (Sammellinse) auf dem Schirm entsteht, braucht man nur die folgenden drei wesentlichen Strahlen:, und. Dabei werden Parallelstrahlen zu, Mittelpunktstrahlen und Brennpunktstrahlen. Aufgabe 2 Durch Veränderung der Gegenstandsweite g, ändert sich auch die Bildgröße B. a) Für den Fall: g = 2 f gilt B = G, d. h. der Gegenstand wird weder vergrößert noch verkleinert abgebildet, wenn die Gegenstandsweite g bei der doppelten Brennweite f liegt. b) Für den Fall: g > 2 f gilt, d. h. der Gegenstand wird abgebildet, wenn die Gegenstandsweite g bei der doppelten Brennweite (2 f ) ist. c) Für den Fall: f < g < 2 f gilt, d. h. der Gegenstand wird abgebildet, wenn die zwischen der doppelten Brennweite (2 f ) und der liegt. d) Erkläre den besonderen Fall g < f. Nabil Verlag, Gad: Buxtehude Optik: 21 4 Verlag, Buxtehude

6 Das Auge Auf der Netzhaut unseres Auges entstehen Bilder, die sind und auf dem Kopf stehen. Diese Bilder werden über den Pupille Linse Ziliarmuskel Netzhaut Blinder Fleck Sehnerv an das Gehirn weitergeleitet und dort korrigiert. Vergleich Auge / Kamera: Die Pupille ist vergleichbar mit. Sie sorgt dafür, dass nicht zu viel Licht auf fällt und diese zerstört. Ist es sehr hell, wird die Pupille und lässt somit Licht auf die Netzhaut auftreffen. In der Dämmerung hingegen sich die Pupille und lässt somit Licht auf die Netzhaut auftreffen. Die Augenlinse ist vergleichbar mit. Sie sorgt dafür, dass auf der Netzhaut ein Bild entsteht. Alle Eigenschaften, die für die zutreffen, treffen auch für die zu. Umso größer die Gegenstandsweite, je wird das auf der Netzhaut abgebildet. Wie kann es aber sein, dass auf der Netzhaut auch dann das Bild scharf bleibt, wenn man die Gegenstandsweite ändert? Der Ziliarmuskel ändert in Abhängigkeit der Gegenstandsweite der Linse. Bei heutigen Kameras übernimmt diese Aufgabe der Autofocus. Auch dieser sorgt dafür, dass nach Möglichkeit auf der Rückwand der Kamera ein scharfes Bild entsteht. Nabil Verlag, Gad: Buxtehude Optik: 22 5 Verlag, Buxtehude

7 Die Konkavlinse (Zerstreuungslinse) Aufgabe Vervollständige das Versuchsprotokoll. Material / Skizze ebene optische Achse mittelpunkt Durchführung Erzeugt mithilfe der und einer 3-fach- bzw. 5-fach-Schlitzblende bzw. Lichtstrahlen, die parallel zur optischen Achse auf die Linse auftreffen. Der mittlere Strahl soll dabei auf der optischen Achse liegen. Legt nun den mittelpunkt der (Zerstreuungslinse) genau an den Mittelpunkt der Winkelscheibe an. Beobachtung Ergebnis Alle Lichtstrahlen, die auf einer auftreffen, werden nach außen hin. Umso kleiner die der Linse, umso stärker wird das Licht zerstreut. Nabil Verlag, Gad: Buxtehude Optik: 23 6 Verlag, Buxtehude

8 Sehfehler korrigieren Auf der Netzhaut eines gesunden entsteht ein verkleinertes scharfes Bild, dass und auf dem Kopf abgebildet wird. Einige Menschen tragen eine Brille, weil bei ihnen ohne die Korrektur durch eine Linse (Brille) scharfes Bild auf der Netzhaut abgebildet wird. Sie haben also einen, der durch eine Linse (Brille) werden kann. Weitsichtigkeit Bei weitsichtigen Menschen werden Gegenstände mit einer großen Gegenstandsweite abgebildet. Rücken die Gegenstände hingegen, so entsteht ein Bild. Dies liegt daran, dass der Augapfel von Geburt an zu ist, sodass die Brechkraft der Augenlinse nicht ausreicht, um scharf abzubilden. Eine zusätzliche Brechkraft wird durch eine Brille mit einer erreicht. Auch können dann wieder scharf abgebildet werden. Auch viele ältere Menschen sind weitsichtig, obwohl die Größe ihres Augapfels in Ordnung ist. Dies liegt daran, dass der die Augenlinse nicht mehr so stark krümmen kann. Die fehlende Brechkraft kann durch eine Brille mit erzeugt werden. Kurzsichtigkeit Bei Menschen werden Gegenstände mit einer Gegenstandsweite scharf abgebildet. Rücken die Gegenstände hingegen, so entsteht ein Bild. Dies liegt daran, dass der Augapfel von Geburt an zu ist, sodass die Brechkraft der Augenlinse im entspannten Zustand noch zu stark ist, um scharf abzubilden. Eine geringere Brechkraft wird durch eine Brille mit einer erreicht. Auch können dann wieder scharf abgebildet werden. Nabil Verlag, Gad: Buxtehude Optik: 24 7 Verlag, Buxtehude

9 Von der Lupe zum Mikroskop Die Lupe Die Lupe ist eine (Sammellinse). Durch sie lassen sich Gegenstände auf unserer Netzhaut (Schirm) abbilden. Dazu muss die Gegenstandsweite innerhalb der Brennweite liegen, denn nur dann wird ein virtuelles Bild erzeugt. In diesem Bereich gilt: Je größer die Gegenstandsweite, umso größer ist die Bildgröße, die auf der Netzhaut abgebildet wird. Je kleiner die Brennweite, umso ist der Brechwert und umso ist die Vergrößerung. Jedoch kann man die Brennweite nicht beliebig verkleinern. Mit Lupengläsern erreicht man in etwa Vergrößerung. Soll ein Gegenstand noch stärker vergrößert werden, geht dies mithilfe eines. Das Mikroskop Beim Mikroskop werden gleichzeitig zwei n verwendet. Okular Die eine im Objektiv erzeugt beispielsweise ein 50-fach vergrößertes Zwischenbild, das auf einem transparenten Schirm Objektiv wird. Dieses Zwischenbild wird durch im Okular, welches sich unmittelbar vor dem befindet, betrachtet. Mit dem wird also das Zwischenbild wie mit einer Lupe betrachtet. Das wird daher nochmals z. B. 10-fach vergrößert. Die Gesamtvergrößerung beim Mikroskop entspricht dem der Einzelvergrößerungen. In diesem Beispiel vergrößert also das Mikroskop den Gegenstand. Beim muss der Gegenstand sehr stark beleuchtet bzw. durchleuchtet werden, weil durch die mehrfache Vergrößerung nur noch Licht auf die Netzhaut unseres trifft. Nabil Verlag, Gad: Buxtehude Optik: 25 8 Verlag, Buxtehude

10 Der Overheadprojektor Der Overheadprojektor (OHP) Beim OHP wird eine auf der Glasplatte aufgelegte Umlenkspiegel auf der Leinwand abgebildet. Im Objektiv befindet sich eine. Objektiv Leinwand Glasplatte mit Folie Fresnellinse Lampe Hohlspiegel Die Einheit Umlenkspiegel/Objektiv Der Umlenkspiegel hat die Aufgabe, dass das durch die erzeugte Bild nicht an der entsteht, sondern auf der abgebildet wird. Je weiter entfernt der OHP von der Leinwand aufgestellt wird, umso wird das Bild (Inhalt der Folie) abgebildet. Um ein scharfes Bild zu erhalten, lässt sich die Einheit Umlenkspiegel/Objektiv in verstellen, denn dadurch verändert sich. Die Einheit Lampe/Hohlspiegel/Fresnellinse Der Hohlspiegel das nach unten fallende Licht der Lampe zur Fresnellinse/Glasplatte, sodass dieses auch zur Ausleuchtung genutzt werden kann. Die Fresnellinse die Lichtstrahlen, sodass diese in das darüberliegende Objektiv gelangen und dann über den Klappspiegel auf die Leinwand reflektiert werden. Nabil Verlag, Gad: Buxtehude Optik: 26 9 Verlag, Buxtehude

11 Die Spiegelreflexkamera Die Spiegelreflexkamera Im Sucher der Kamera erscheint exakt das gleiche Bild, das später durch die Belichtung eines entsteht. Weiterhin kann man mit dem Zoom Bilder abbilden. Prisma Mattscheibe Sucher Film Klappspiegel Verschluss Bildentstehung im Sucher Die im Objektiv erzeugt auf dem Klappspiegel ein und Bild. Dieser reflektiert das Licht, welche ein aufrechtes und Bild im Sucher erzeugt. Bildentstehung auf der Kamerarückwand Nachdem das Motiv durch den anvisiert wurde, wird der gedrückt. In diesem Augenblick klappt zur Seite, sodass das Motiv, welches im Sucher zu sehen war, nun auf dem Kopf und auf der Kamerarückwand abgebildet wird. Dort befindet sich ein Film bzw. ein CCD-Chip, der wird und somit das Bild festhält. Der Zoom Ähnlich wie bei einer Lupe lässt sich auch hier die Bildgröße, indem die Bildweite verändert wird. Auch im Sucher erscheint die Bildgröße. Je stärker eine Vergrößerung sein soll, umso ist das Objektiv, damit die stärker verändert werden kann. Nabil Verlag, Gad: Buxtehude Optik: Verlag, Buxtehude

12 Lösungen Brechung und Totalreflexion Brechung und Totalreflexion Aufgabe 1 Vervollständige das Versuchsprotokoll. Material / Skizze Glaskörper, Kreisscheibe, Lichtbox mit Einspaltblende Durchführung Erzeugt mithilfe der Lichtbox mit Einspaltblende einen Lichtstrahl. Legt den Glaskörper genau an der Grundlinie der Winkeleinteilung (Kreisscheibe) an. Platziert die Lichtbox so, dass ihr einen Einfallswinkel von 20 erhaltet. Hinweis: Achtet darauf, dass der Lichtstrahl genau den Mittelpunkt der Kreisscheibe trifft. Beobachtung Totalreflexion Einfallswinkel α Brechungswinkel β Differenz β α Ergebnis Fällt ein Lichtstrahl von einem optisch dichteren Medium (hier: Glas) zu einem optisch dünneren Medium (hier: ), Luft so wird es vom Lot weggebrochen. Die Differenz β a wird mit steigendem Einfallswinkel immer. größer Ab dem Grenzwinkel hier 42 wird das einfallende Licht nach dem Reflexionsgesetz. reflektiert Es tritt also eine Totalreflexion auf. Aufgabe 2 Beim Glasfaserkabel nutzt man das Phänomen der Totalreflexion. Die Lichtstrahlen breiten sich dort in einer Zick-Zack-Bewegung aus. Ein Arzt kann mithilfe eines Endoskopes (Glasfaserbündel mit optischer Technik) in den Magen seines Patienten schauen. Bei Glasfaserleuchten nutzt man das Phänomen der Totalreflexion zu dekorativen Zwecken. Auch die Luftspiegelung (Fata Morgana) beruht auf dem Phänomen der. Totalreflexion Verlag, Buxtehude 17 Die (Sammellinse) Aufgabe Vervollständige das Versuchsprotokoll. Material / Skizze ebene, Lichtbox mit 3-fach- / 5-fach- Schlitzblende mittelpunkt optische Achse Durchführung Erzeugt mithilfe der Lichtbox und einer 3-fach- bzw. 5-fach-Schlitzblende 3 bzw. 5 Lichtstrahlen, die parallel zur optischen Achse auf die Linse auftreffen. Der mittlere Strahl soll dabei auf der optischen Achse liegen. Legt nun den mittelpunkt der (Sammellinse) genau an den Mittelpunkt der Winkelscheibe an. Beobachtung Alle Lichtstrahlen werden zur optischen Achse hin gebrochen und verlaufen durch einen Punkt. Ergebnis Alle Lichtstrahlen, die auf einer auftreffen, werden zu einem Punkt hin. gebrochen Der Punkt, an dem sich alle Lichtstrahlen sammeln, nennt man Brennpunkt F. Die Brennweite f ist dabei der Abstand des Brennpunktes F von der ebene. Umso kleiner die Brennweite f der Linse, umso stärker wird das Licht nach innen zum Brennpunkt hin gebrochen. Verlag, Buxtehude 18 1 Nabil Verlag, Gad: Buxtehude Optik: Verlag, Buxtehude

13 Lösungen Verbesserung der Lochbildkamera Wie macht eine scharfe Bilder? Aufgabe 1 Bei einer Lochbildkamera wird das Bild an der Rückwand der Kamera abgebildet. Da das Loch sehr klein ist, gelangen nur wenige Lichtstrahlen zur Rückwand der Kamera. Aufgabe Vervollständige das Versuchsprotokoll. Schirm Material / Skizze Dadurch entsteht ein lichtschwaches. Bild Möchte man ein lichtstärkeres Bild erhalten, so müssen mehr Lichtstrahlen die Rückwand erreichen. Dies erreicht man, indem man die Öffnung. vergrößert Der Nachteil ist jedoch, dass das Bild unschärfer abgebildet wird. Mithilfe einer lässt sich das Bild jedoch wieder scharf abbilden. Das Kerze G B Schirm Lineal Bild wird wie bei der Lochkamera auf dem Kopf und seitenverkehrt abgebildet. g b Aufgabe 2 Wird ein Gegenstand durch eine Linse abgebildet, so hängt die Bildgröße B von der ebene Schirm Durchführung Stellt die Kerze (Gegenstand) im Abstand von 50 cm (Lehrervorgabe) auf. I) Ändert die Bildweite, indem ihr die Linse in beide Richtungen verschiebt., Gegenstandsweite g der Gegenstandsgröße G und von der Bildweite b G II) B Stellt nun die Kerze (Gegenstand) im Abstand von 80 cm (Lehrervorgabe) auf, indem ihr die Kerze (Gegenstand) verschiebt. ab. Beobachtung Der Gegenstand kann also in Originalgröße vergrößert oder verkleinert abgebildet werden. Die Bildweite b ist der Abstand zwischen ebene und Schirm. Die Gegenstandsweite g ist der Abstand zwischen ebene und Gegenstand. I) Die Kerze wird auf dem Schirm abgebildet. Ein scharfes Bild erhält man bei einer Bildweite b von Gegenstandsweite g Bildweite b 16 cm und einer Gegenstandsweite g von 34 (50 16) cm. II) Ändert man die Gegenstandsweite g, so wird das Bild wieder. unscharf Ein scharfes Bild erhält man wieder bei einer Bildweite b von 14 cm (dazu die Linse verschieben). Die Bildgröße B hat sich jedoch. verkleinert Ergebnis Für die Abbildung eines scharfen Bildes gilt: Je größer die Gegenstandsweite g, umso kleiner die Bildweite b. Je größer die Gegenstandsweite g, umso kleiner wird die Bildgröße B. Das Verhältnis von B/G = b/g gibt das Abbildungsmaß A an. Ist A > 1 wird der Gegenstand vergrößert abgebildet. Bei A < 1 wird er verkleinert abgebildet. Verlag, Buxtehude Verlag, Buxtehude 20 Nabil Verlag, Gad: Buxtehude Optik: Verlag, Buxtehude

14 Lösungen Bildkonstruktion bei einer Das Auge Aufgabe 1 Parallelstrahl Um das Bild zu, konstruieren das durch eine (Sammellinse) auf dem Schirm entsteht, braucht man nur die folgenden drei wesentlichen Strahlen:, Mittelpunktstrahlen Brennpunktstrahlen und Auf der Netzhaut unseres Auges entstehen Bilder, die Linse seitenverkehrt sind und Pupille auf dem Kopf stehen. Ziliarmuskel Diese Bilder werden über den Sehnerv an das Gehirn weitergeleitet und dort korrigiert. Netzhaut Mittelpunktstrahl G Gegenstand F F optische Achse B Bild Blinder Fleck Brennpunktstrahl Sehnerv. Parallelstrahlen Vergleich Auge / Kamera: Dabei werden Parallelstrahlen zu, Brennpunktstrahlen Die Pupille ist vergleichbar mit. der Blende Mittelpunktstrahlen bleiben Mittelpunktstrahlen und Sie sorgt dafür, dass nicht zu viel Licht auf die Netzhaut fällt und diese zerstört. Brennpunktstrahlen. werden zu Parallelstrahlen Ist es sehr hell, wird die Pupille kleiner und lässt somit weniger Licht auf die Netzhaut Aufgabe 2 Durch Veränderung der Gegenstandsweite g, ändert sich auch die Bildgröße B. auftreffen. In der Dämmerung hingegen vergrößert sich die Pupille und lässt somit mehr Licht auf die Netzhaut auftreffen. a) Für den Fall: g = 2 f gilt B = G, d. h. der Gegenstand wird weder vergrößert noch verkleinert abgebildet, wenn die Gegenstandsweite g bei der doppelten Brennweite f liegt. b) Für den Fall: g > 2 f gilt, B < G d. h. der Gegenstand wird verkleinert abgebildet, wenn die Gegenstandsweite g größer als bei der doppelten Brennweite (2 f ) ist. c) Für den Fall: f < g < 2 f gilt, B > G d. h. der Gegenstand wird vergrößert abgebildet, wenn die Gegenstandsweite zwischen der doppelten Brennweite (2 f ) und der liegt. einfachen Brennweite d) Erkläre den besonderen Fall g < f. Es entsteht ein virtuelles Bild (d. h. es wird kein Bild abgebildet). Die Augenlinse ist vergleichbar mit. der Linse im Objektiv Sie sorgt dafür, dass auf der Netzhaut ein scharfes Bild entsteht. Alle Eigenschaften, die für die zutreffen, treffen auch für die Augenlinse zu. Umso größer die Gegenstandsweite, je kleiner wird das Bild auf der Netzhaut abgebildet. Wie kann es aber sein, dass auf der Netzhaut auch dann das Bild scharf bleibt, wenn man die Gegenstandsweite ändert? Der Ziliarmuskel ändert in Abhängigkeit der Gegenstandsweite die Brennweite f der Linse. Bei heutigen Kameras übernimmt diese Aufgabe der Autofocus. Auch dieser sorgt dafür, dass nach Möglichkeit auf der Rückwand der Kamera ein scharfes Bild entsteht. Verlag, Buxtehude Verlag, Buxtehude 22 Nabil Verlag, Gad: Buxtehude Optik: Verlag, Buxtehude

15 Lösungen Die Konkavlinse (Zerstreuungslinse) Sehfehler korrigieren Aufgabe Vervollständige das Versuchsprotokoll. Auf der Netzhaut eines gesunden Auges entsteht ein verkleinertes scharfes Bild, dass Material / Skizze seitenverkehrt ebene und auf dem Kopf abgebildet wird. Lichtbox mit 3-fach- / 5-fach- Schlitzblende, Konkavlinse Einige Menschen tragen eine Brille, weil bei ihnen ohne die Korrektur durch eine Linse (Brille) kein scharfes Bild auf der Netzhaut abgebildet wird. optische Achse Sie haben also einen, Sehfehler der durch mittelpunkt eine Linse (Brille) korrigiert werden kann. Weitsichtigkeit Durchführung Erzeugt mithilfe der Lichtbox und einer 3-fach- bzw. 5-fach-Schlitzblende 3 bzw. 5 Lichtstrahlen, die parallel zur optischen Achse auf die Linse auftreffen. Der mittlere Strahl soll Bei weitsichtigen Menschen werden Gegenstände mit einer großen Gegenstandsweite scharf abgebildet. Rücken die Gegenstände hingegen, näher so entsteht ein unscharfes Bild. Dies liegt daran, dass der Augapfel von Geburt an zu kurz ist, sodass die Brechkraft der Augenlinse nicht ausreicht, um die Gegenstände scharf abzubilden. dabei auf der optischen Achse liegen. Eine zusätzliche Brechkraft wird durch eine Brille mit einer erreicht. Auch Legt nun den mittelpunkt der Konkavlinse (Zerstreuungslinse) genau an den nähere Gegenstände können dann wieder scharf abgebildet werden. Auch viele ältere Mittelpunkt der Winkelscheibe an. Menschen sind weitsichtig, obwohl die Größe ihres Augapfels in Ordnung ist. Dies liegt daran, dass der Ziliarmuskel Beobachtung die Augenlinse nicht mehr so stark krümmen kann. Die fehlende Brechkraft Alle Lichtstrahlen werden von der optischen Achse nach außen weg gebrochen (zerstreut). kann durch eine Brille mit einer erzeugt werden. Kurzsichtigkeit Ergebnis Alle Lichtstrahlen, die auf einer Konkavlinse auftreffen, werden nach außen hin. gebrochen Umso kleiner die Brennweite f der Linse, umso stärker wird das Licht zerstreut. Bei kurzsichtigen Menschen werden Gegenstände mit einer geringen Gegenstandsweite scharf abgebildet. Rücken die Gegenstände hingegen, weiter weg so entsteht ein unscharfes Bild. Dies liegt daran, dass der Augapfel von Geburt an zu groß ist, sodass die Brechkraft der Augenlinse im entspannten Zustand noch zu stark ist, um einen Gegenstand scharf abzubilden. Eine geringere Brechkraft wird durch eine Brille mit einer Konkavlinse erreicht. Auch weit entfernte Gegenstände können dann wieder scharf abgebildet werden. Verlag, Buxtehude Verlag, Buxtehude 24 Nabil Verlag, Gad: Buxtehude Optik: Verlag, Buxtehude

16 Lösungen Von der Lupe zum Mikroskop Der Overheadprojektor Die Lupe Der Overheadprojektor (OHP) Beim OHP wird eine auf der Glasplatte Die Lupe ist eine (Sammellinse). Durch sie lassen sich Gegenstände auf unserer Netzhaut (Schirm) vergrößert abbilden. Dazu muss die Gegenstandsweite innerhalb der Brennweite liegen, denn nur dann wird ein virtuelles Bild aufgelegte Folie Umlenkspiegel auf der Leinwand vergrößert erzeugt. In diesem Bereich gilt: Je größer die Gegenstandsweite, umso größer ist die Bildgröße, die auf der abgebildet. Im Objektiv befindet sich Objektiv Leinwand Netzhaut abgebildet wird. eine. Je kleiner die Brennweite, umso größer ist der Brechwert und umso stärker ist die Vergrößerung. Jedoch kann man die Brennweite nicht beliebig verkleinern. Mit Lupengläsern erreicht man in etwa Glasplatte mit Folie Fresnellinse eine 10-fache Vergrößerung. Lampe Soll ein Gegenstand noch stärker vergrößert werden, geht dies mithilfe eines. Mikroskopes Hohlspiegel Die Einheit Umlenkspiegel/Objektiv Das Mikroskop Der Umlenkspiegel hat die Aufgabe, dass das durch die erzeugte Bild nicht Beim Mikroskop werden gleichzeitig zwei n an der Decke entsteht, sondern auf der Leinwand abgebildet wird. Je verwendet. Okular weiter entfernt der OHP von der Leinwand aufgestellt wird, umso größer wird das Bild (Inhalt Die eine im Objektiv er- der Folie) abgebildet. Um ein scharfes Bild zu erhalten, lässt sich die Einheit Umlenkspiegel/Objektiv zeugt beispielsweise ein 50-fach vergrößertes Zwischenbild, das auf einem transparenten Objektiv in der Höhe verstellen, denn dadurch verändert sich. die Gegenstandsweite g Schirm abgebildet wird. Dieses Zwischenbild wird Die Einheit Lampe/Hohlspiegel/Fresnellinse durch eine im Okular, welches sich unmittelbar vor dem Auge befindet, Der Hohlspiegel reflektiert das nach unten fallende Licht der Lampe zur Fresnellinse/Glasplatte, sodass dieses auch zur Ausleuchtung der Folie genutzt werden kann. Die Fresnellinse betrachtet. Mit dem Okular wird also das Zwischenbild wie mit einer Lupe betrachtet. bündelt die Lichtstrahlen, sodass diese in das darüberliegende Objektiv gelangen und dann Das Zwischenbild wird daher nochmals z. B. 10-fach vergrößert. über den Klappspiegel auf die Leinwand reflektiert werden. Die Gesamtvergrößerung beim Mikroskop entspricht dem Produkt der Einzelvergrößerungen. In diesem Beispiel vergrößert also das Mikroskop den Gegenstand. 500-fach Beim Mikroskop muss der Gegenstand sehr stark beleuchtet bzw. durchleuchtet werden, weil durch die mehrfache Vergrößerung nur noch wenig Licht auf die Netzhaut unseres Auges trifft. Verlag, Buxtehude Verlag, Buxtehude 26 Nabil Verlag, Gad: Buxtehude Optik: Verlag, Buxtehude

17 Lösungen Die Spiegelreflexkamera Die Spiegelreflexkamera Im Sucher der Kamera erscheint exakt Prisma Sucher Mattscheibe das gleiche Bild, das später durch die Belichtung eines Films/CCD-Chips entsteht. Weiterhin kann man mit dem Film Zoom Bilder vergrößert abbilden. Klappspiegel Verschluss Bildentstehung im Sucher Die im Objektiv erzeugt auf dem Klappspiegel ein seitenverkehrtes und auf dem Kopf stehendes Bild. Dieser reflektiert das Licht, Richtung Prisma welche ein aufrechtes und seitenrichtiges Bild im Sucher erzeugt. Bildentstehung auf der Kamerarückwand Nachdem das Motiv durch den Sucher anvisiert wurde, wird der Auslöser gedrückt. In diesem Augenblick klappt der Klappspiegel zur Seite, sodass das Motiv, welches im Sucher zu sehen war, nun auf dem Kopf und seitenverkehrt auf der Kamerarückwand abgebildet wird. Dort befindet sich ein Film bzw. ein CCD-Chip, der belichtet wird und somit das Bild festhält. Der Zoom Ähnlich wie bei einer Lupe lässt sich auch hier die Bildgröße, verändern indem die Bildweite verändert wird. Auch im Sucher erscheint die veränderte Bildgröße. Je stärker eine Vergrößerung sein soll, umso länger ist das Objektiv, damit die Bildweite b stärker verändert werden kann. Verlag, Buxtehude Mischung farbiger Lichter (Farbaddition) Licht und Farbe Aufgabe Vervollständige das Versuchsprotokoll. Material / Skizze Lichtquelle(n), ggf. 3 Farbfilter Leinwand Durchführung Auf der Leinwand sollen mithilfe der Lichtquelle(n) 3 farbige Spots in den Farben Rot, Grün und Blau erzeugt werden. Die Spots sollen sich, wie in der obigen Skizze dargestellt, überlappen. Beobachtung Die Mischfarben sind nicht dieselben wie beim Mischen von Farbpigmenten (z. B. Wasserfarben). Leinwand Ergebnis Durch die Überlagerung der Farben Rot, Grün und Blau entsteht Weiß. Beim Farbfernseher (RGB) werden alle Farben Rot, Grün und Blau, die in verschiedener Intensität leuchten, erzeugt. Verlag, Buxtehude 28 Nabil Verlag, Gad: Buxtehude Optik: Verlag, Buxtehude

18 Impressum 2011 Verlag, Buxtehude AAP Lehrerfachverlage GmbH Alle Rechte vorbehalten. 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 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 Verlages. Die AAP Lehrerfachverlage GmbH kann für die Inhalte externer Sites, die Sie mittels eines Links oder sonstiger Hinweise erreichen, keine Verantwortung übernehmen. Ferner haftet die AAP Lehrerfachverlage GmbH nicht für direkte oder indirekte Schäden (inkl. entgangener Gewinne), die auf Informationen zurückgeführt werden können, die auf diesen externen Websites stehen. Illustrationen: Seite 22: Tulpe, Auge (Marion El-Khalafawi), Seite 24: Brille (Marion El-Khalafawi), Seite 25: Mikroskop (Marion El-Khalafawi), Seite 26: Overheadprojektor (Marion El-Khalafawi), Seite 16: Spiegelreflexkamera (Marion El-Khalafawi) Konstruktionen: dtp-design Wahner und Loch Satz: dtp-design Wahner und Loch GbR, Leipzig Bestellnr.: 2404DA4 Nabil Gad: Optik: Verlag, Buxtehude 17