DOWNLOAD. Optik: Licht und Farbe. Grundwissen Optik und Akustik. Nabil Gad. Downloadauszug aus dem Originaltitel: Nabil Gad

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1 DOWNLOAD Nabil Gad Optik: Nabil Gad Grundwissen Optik und Akustik Klasse Bergedorfer Kopiervorlagen Downloadauszug aus dem Originaltitel:

2 Mischung farbiger Lichter (Farbaddition) Aufgabe Vervollständige das Versuchsprotokoll. Material / Skizze Durchführung Auf der 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 Ergebnis Nabil Verlag, Gad: Buxtehude Optik: 28 1

3 Das Spektrum des Lichts (Dispersion) Aufgabe Vervollständige das Versuchsprotokoll. Material / Skizze Prisma Durchführung Mit einer Lichtquelle und einer Einfachschlitzblende soll das Prisma angestrahlt und das Licht auf einer aufgefangen werden. Beobachtung Ergebnis Das Licht wird durch das Prisma zweimal. Beim zweiten Brechvorgang wird sichtbar, dass das Licht in seine Bestandteile wird. Würde man das zerlegte Licht beispielsweise mit einer wieder bündeln, so würde das ursprünglich zerlegte weiße Licht wieder entstehen. Unter Dispersion versteht man die des Lichtes in seine einzelnen. Nabil Verlag, Gad: Buxtehude Optik: 29 2

4 Sichtbares und unsichtbares Licht Dispersion Licht lässt sich durch zweifache in seine einzelnen zerlegen, die das Spektrum des Lichts ergeben. Das Spektrum enthält sowohl sichtbare Bestandteile als auch Be stand teile. Im sichtbaren Bereich wird am Prisma IR sichtbares Licht UV schwächsten gebrochen. Danach folgen die Farben Orange, Gelb, Grün, und. Im unsichtbaren Bereich folgt nach violett noch (UV). Noch schwächer als rot wird das unsichtbare (IR) gebrochen. Je stärker das Licht gebrochen wird, umso ist die Strahlung. Ultraviolette Strahlung (UV-Licht) Sonnenlicht enthält 25 %. Diese energiereiche Strahlung ist für die unserer Haut und der Produktion von in unserem Körper verantwortlich. Jedoch ist zu viel UV-Licht, denn das Risiko an zu erkranken steigt. Die Ozonschicht schützt uns vor zu viel. Doch dieser Schutz reicht gerade nicht aus. Wir sollten dann unsere Haut durch und unsere Augen durch _ schützen. In Solarien senden hohe Anteile an UV-Licht, welches uns bräunt. Infrarotstrahlung (IR-Licht) IR-Licht ist Wärmestrahlung, die von unserer wahrgenommen werden kann. Gelegentliche mit IR-Licht fördert die Durchblutung, lindert Muskelverspannungen und Entzündungen. IR-Strahlung kann mit sichtbar gemacht werden. Nabil Verlag, Gad: Buxtehude Optik: 30 3

5 Dispersion im Alltag Aufgabe 1 Ein Regenbogen entsteht durch die Dispersion. Dabei treffen die zweimal Sonnenstrahlen als prachtvolle Regenbogenerscheinung auf unseres Auges. Aufgabe 2 a) Wodurch wird das Sonnenlicht in seine Farbbestandteile zerlegt? 40 R B 1 Sonne b) Erkläre, wie der Beobachter zur Sonne und zur Regenwand stehen muss, damit der Regenbogen für ihn sichtbar wird. B 2 Beobachter Entstehung des Hauptregenbogens Aufgabe 3 Oft wird auch unter dem Hauptregenbogen ein sichtbar. Dieser ist, da die Lichtstrahlen im Vergleich zum Hauptregenbogen nicht nur einmal (R) werden, sondern bei der Entstehung des Nebenregenbogens R 1 B 1 Wassertropfen Wassertropfen R 2 B 2 Sonne Beobachter Entstehung des Nebenregenbogens eine zweifache (R 1,R 2 ) stattfindet. Nabil Verlag, Gad: Buxtehude Optik: 31 4

6 Farbaddition und Farbsubtraktion Aufgabe 1 a) Mit einer Lichtquelle, die weißes Licht sendet, wird durch eine farbige Glasscheibe eine weiße angeleuchtet. Es wird ein blauer Spot sichtbar. Diesen Vorgang nennt man Farbsubtraktion. Begründe. b) Warum erscheint eine rote Tomate rot, wenn sie mit weißem Licht beleuchtet wird? weißes Licht Reflexion Absorption c) Warum sehen wir Gegenstände schwarz, die mit weißem Licht beleuchtet werden? d) Wieso wird Fleisch an der Verkaufstheke oft mit farbigem Licht angeleuchtet? Aufgabe 2 a) Was versteht man unter Farbaddition? Veranschauliche durch ein Beispiel. b) Wie entstehen die Farben beim Röhrenfernseher? Betrachte dafür einmal einen Röhrenfernseher mit einer Lupe. Nabil Verlag, Gad: Buxtehude Optik: 32 5

7 Lösungen Die Spiegelreflexkamera Linsen 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 Konvexlinse 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. 27 Mischung farbiger Lichter (Farbaddition) Aufgabe Vervollständige das Versuchsprotokoll. Material / Skizze Lichtquelle(n), ggf. 3 Farbfilter Durchführung Auf der 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). 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 Nabil Verlag, Gad: Buxtehude Optik: 55 6

8 Lösungen Das Spektrum des Lichts (Dispersion) Sichtbares und unsichtbares Licht Aufgabe Vervollständige das Versuchsprotokoll. Dispersion Material / Skizze Prisma, Lichtbox mit Einfachschlitzblende Prisma Licht lässt sich durch zweifache Brechung Prisma in seine einzelnen Bestandteile zerlegen, die das IR Spektrum des Lichts ergeben. Das Spektrum enthält sowohl sichtbares Licht sichtbare Bestandteile als auch unsichtbare Be stand teile. Im sichtbaren Bereich wird rot UV am schwächsten gebrochen. Danach folgen die Farben Orange, Gelb, Grün, Blau und. Violett Im unsichtbaren Bereich folgt nach violett noch ultraviolett (UV). Noch schwächer als rot wird das unsichtbare Infrarot (IR) gebrochen. Durchführung Je stärker das Licht gebrochen wird, umso energiereicher ist die Strahlung. Mit einer Lichtquelle und einer Einfachschlitzblende soll das Prisma angestrahlt und das Licht auf einer aufgefangen werden. Ultraviolette Strahlung (UV-Licht) Sonnenlicht enthält 25 %. UV-Licht Diese energiereiche Strahlung ist für die Beobachtung Bräunung unserer Haut und der Produktion von Vitamin D in unserem Körper Auf der entstehen die Regenbogenfarben. verantwortlich. Jedoch ist zu viel UV-Licht, schädlich denn das Risiko an Krebs zu erkranken steigt. Die Ozonschicht schützt uns vor zu viel. UV-Licht Ergebnis Doch dieser Schutz reicht gerade in den Sonnenmonaten nicht aus. Das Licht wird durch das Prisma zweimal. gebrochen Beim zweiten Brechvorgang wird sichtbar, dass das Licht in seine Bestandteile zerlegt wird. Würde man das zerlegte Licht beispielsweise mit einer Konvexlinse wieder Wir sollten dann unsere Haut durch Sonnenmilch mit UV-Schutz und unsere Augen durch _ Sonnenbrillen schützen. In Solarien senden UV-Lampen hohe Anteile an UV-Licht, welches uns bräunt. bündeln, so würde das ursprünglich zerlegte weiße Licht wieder entstehen. Unter Dispersion versteht man die Zerlegung des Lichtes in seine einzelnen. Bestandteile Infrarotstrahlung (IR-Licht) IR-Licht ist Wärmestrahlung, die von unserer Haut wahrgenommen werden kann. Gelegentliche Bestrahlung mit IR-Licht fördert die Durchblutung, lindert Muskelverspannungen und Entzündungen. IR-Strahlung kann mit speziellen IR-Kameras sichtbar gemacht werden Nabil Verlag, Gad: Buxtehude Optik: 56 7

9 Lösungen Dispersion im Alltag Farbaddition und Farbsubtraktion Aufgabe 1 Ein Regenbogen entsteht durch die Dispersion. des Sonnenlichts Dabei treffen die zweimal gebrochenen Aufgabe 1 a) Mit einer Lichtquelle, die weißes Licht sendet, wird durch eine farbige Glasscheibe eine weiße angeleuchtet. Es wird ein blauer Spot sichtbar. Diesen Vorgang nennt man Farbsubtraktion. Begründe. Aus dem weißen Licht werden alle Farbbestandteile des weißen Lichtes außer blau gefiltert (subtrahiert). Sonnenstrahlen als prachtvolle Regenbogenerscheinung auf die Netzhaut unseres Auges. Aufgabe 2 a) Wodurch wird das Sonnenlicht in seine Farbbestandteile zerlegt? Durch die 2-fache Brechung des Sonnenlichts im Regentropfen. b) Erkläre, wie der Beobachter zur Sonne und zur Regenwand stehen muss, damit der Regenbogen für ihn sichtbar wird. Der Beobachter muss mit der Sonne im Rücken in Richtung Regenwand blicken. Aufgabe 3 Oft wird auch unter dem Hauptregenbogen ein Nebenregenbogen sichtbar. Dieser ist, lichtschwächer da die Lichtstrahlen im Vergleich zum Hauptregenbogen nicht nur einmal totalreflektiert (R) werden, sondern bei der Entstehung des Nebenregenbogens Entstehung des Hauptregenbogens R 1 40 R B 2 Beobachter B 1 Wassertropfen Wassertropfen R 2 B 2 B 1 Sonne Sonne Beobachter Entstehung des Nebenregenbogens b) Warum erscheint eine rote Tomate rot, wenn sie mit weißem Licht beleuchtet wird? Weil sie nur die roten Farbbestandteile des weißen Lichtes reflektiert. Alle anderen werden absorbiert ( geschluckt ). weißes Licht c) Warum sehen wir Gegenstände schwarz, die mit weißem Licht beleuchtet werden? Weil schwarz alle (Farb-)bestandteile des Lichtes absorbiert. d) Wieso wird Fleisch an der Verkaufstheke oft mit farbigem Licht angeleuchtet? Damit es eine rosige, schmackhafte Farbe bekommt. Dadurch wird es von den Kunden stärker gekauft. Aufgabe 2 a) Was versteht man unter Farbaddition? Veranschauliche durch ein Beispiel. Absorption Unter Farbaddition versteht man das Überlagern von Licht, wie es beispielsweise durch die Überlagerung von farbigen Spots auf einer entsteht. Reflexion eine zweifache Totalreflexion (R 1,R 2 ) stattfindet. b) Wie entstehen die Farben beim Röhrenfernseher? Betrachte dafür einmal einen Röhrenfernseher mit einer Lupe. Durch die Kombination der Farben Rot, Grün und Blau (RGB), die jeweils in unterschiedlicher Intensität aufleuchten, ist die Darstellung aller Farben des Fernsehbildes möglich Nabil Verlag, Gad: Buxtehude Optik: 57 8

10 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 31: Regenbogen, Auge (Marion El-Khalafawi), Seite 32: Tomaten (Marion El-Khalafawi) Konstruktionen: dtp-design Wahner und Loch Satz: dtp-design Wahner und Loch GbR, Leipzig Bestellnr.: 2404DA5 Nabil Gad: Optik: 9