2 Lichtstrahlen sind unsichtbar. Lichtstrahlen breiten sich geradlinig aus ( in alle Richtungen ) Wir sehen nur dann etwas, wenn der Lichtstrahl vom G

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1 Unsichtbares Licht 1.02 Licht im Schlauch (a) und (b)) 1.03 Strahlende Postkarte 1.04 Strahlen-Igel 1.05 Lochkamera 1 - Lichtstrahlen Eigentlich schöner Versuch, bei dem die Kinder ihre Beobachtung allerdings nur sehr schwer begründen konnten. Das man Licht an sich nicht sehen kann, ist eine Erfahrung, die man den Kindern noch stärker ins Bewusstsein rufen müsste, zum Beispiel indem man eine Taschenlampe in die Luft hält und die Kinder fragt, ob sie an oder aus ist. Der Versuch ist sehr einfach im Aufbau, doch hatten die Kinder zum Teil Schwierigkeiten, den Schlau wirklich gerade zu halten. Zu (b): Hier kann der Außenstehende deutlich erkennen, dass der Schlauch gerade gestreckt sein muss, damit die Kerze gesehen werden kann. Die Lichtstrahlen sind deutlich als gerade Linien zu erkennen, deren rückwärtige Verlängerung ( schwierig, da in der Luft hängend, eventuell mit Schaschlik-Stäbchen ) auf die Glühbirne trifft. Gleichzeitig sieht man noch einmal die Erfahrung aus 1.01 bestätigt: Vor der Karte sieht man die Strahlen nicht, das sie nicht abgelenkt werden, hinter dem Knick schon, da sie von der Kartenwand in unser Auge treffen. Aus 1.03: Lichtstrahlen breiten sich geradlinig aus. Neu: in alle (!) Richtungen. Hätte zwar schon in 1.02 thematisiert werden können. Dort ist aber die Betrachtung noch stärker phänomenologisch. In 1.03 und 1.04 wird die Beobachtung systematischer untersucht. Die Lochkamera ist bis auf das Benutzen eines Messers relativ einfach herzustellen. Leider sind Bilder auf dem Transparentpapier nur bei hellem Sonnenlicht gut zu erkennen. Auch sollte beim Stationenlernen auf die Erklärung der Beobachtung verzichtet werden und stattdessen der Strahlenverlauf bei einer Lochkamera in einer gesonderten Unterrichtseinheit erarbeitet werden. Überraschend für die Kinder, wenn sie sich vor einem hellen Fenster bewegen: Sie bewegen sich auf der Mattscheibe in die entgegengesetzte Richtung und laufen an der Decke.

2 2 Lichtstrahlen sind unsichtbar. Lichtstrahlen breiten sich geradlinig aus ( in alle Richtungen ) Wir sehen nur dann etwas, wenn der Lichtstrahl vom Gegenstand in unser Auge gelenkt wird. Dabei unterscheiden wir selbstleuchtende Körper wie Kerzenflamme, leuchtende Glühbirne oder Sonne und beleuchtete Körper wie ausgeblasene Kerze, Wand oder Mond. Durch Zeichnen der Strahlen vom Gegenstand an das Ende der Lochkamera kann der Umkehreffekt ( Bild kopfstehend und seitenverkehrt ) anschaulich klar gemacht werden. Ebenso: je länger die Kamera, desto größer das Bild auf der Mattscheibe ( Teleobjektiv ). Gleichzeitig wird das Bild dunkler, da sich die Helligkeit des strahlenden Objekt auf eine größere Fläche verteilen muss. Kleines Loch ergibt scharfes Bild, aber relativ dunkel. Großes Loch ergibt helles Bild, aber zunehmend unschärfer. Eigenen Kompromiss suchen. Empfehlung: Auf das Eintrittsfenster ein Stück Alufolie kleben. Das Loch kann mit einer Nadel ständig vergrößert werden. Ist es dann zu groß, klebt man ein neues Stück Alu-Folie darüber und beginnt erneut.

3 Aus klein wird groß 2.02 Großer Schatten - kleiner Schatten 2.03a Helle und dunkle Schatten 2.03b Schattenkampf 2.04 Farbige Schatten 2.05 Schattenprofil 2 - Licht und Schatten Der Versuch ist gut durchzuführen und war für die Schüler leicht verständlich. Allerdings muss hier darauf geachtet werden, dass die Schüler mit Kerzen, Feuer etc. sorgsam umgehen. Gegebenenfalls muss auch eine Einführung zu den Gefahren des Umgangs mit offenem Feuer gemacht werden. Ein leicht verständlicher und einfacher Versuch, der die Abhängigkeiten bezüglich der Schattengröße gut verdeutlicht. Ein guter Vorversuch zu farbige Schatten, sollte aber in einer Unterrichtsreihe z. B. nach Schattenraum und Schattenbild erfolgen. Besonders der Einsatz von Knetgummi stellte sich immer wieder als praktikables Befestigungs- und Beschwerungsmaterial heraus oder wie hier zum Einsatz als Standfüße (vgl. auch andere Versuche). Die farbigen Schatten sind gut sichtbar und deutlich zu erkennen, aber in dieser Altersstufe schwierig zu erklären. Hier muss in einer erneuten Planung überlegt werden, ob man die freie Wahl der Reihenfolge an dieser Stelle auflöst und darauf achtet, dass Vorversuche (s. Schattenraum und Schattenbild, helle Schatten, dunkle Schatten, Großer Schatten kleiner Schatten ) zum Thema Licht und Schatten schon durchgeführt und verstanden worden sind. Hier stellte sich als Schwierigkeit heraus, dass manche Schüler ihren Kopf nicht still genug hielten oder nicht verstanden, wie sie ihren Kopf zur Wand drehen mussten. Auch die Zeichenfähigkeit auf einem so großen Papier spielte eine große Rolle. Ein Kind bemängelte, dass sein Profil doch eigentlich viel schöner sei. Hier war viel Unterstützung erforderlich bei der Durchführung. Zu beachten ist, dass bei Einsatz des Overheadprojektors auf Grund seiner Helligkeit gleichzeitige weitere Versuche zu Licht und Schatten im selben Raum schlecht möglich sind.

4 Tierschatten und Indianer 2.07 Schattenraum und Schattenbild 2.08 Schattentheater 2.09 Sonne, Mond und Sterne 2.10 Sonnenuhr 2.11 Verschwommener Geburtstag 2.12 Undeutlicher Hase Zur Aufmunterung Dieser Versuch leitet sehr gut die Modellvorstellung des Lichtes als Strahlenmodell ein. Achtung: Hier muss darauf geachtet werden, dass die Holzstäbe immer weit genug von der offenen Flamme entfernt sind. Dieser Versuch hat vor allen Dingen den Schülern Spaß gemacht, die gerne mit der Schere umgehen und kann sicherlich noch dadurch ausgebaut werden, dass die Schüler sich z. B. gegenseitig eine Aufführung vorführen. Die Übertragung der dargestellten Licht- und Schattensituation auf die Himmelskörper gelang den Kindern erst im Gespräch und mit Hinweis auf ein zur Verfügung gestelltes Informationsbuch. Auch hier muss auf den Abstand der verwendeten Holzstäbe zur Kerze geachtet werden. Dieser Versuch wurde in der AG zunächst nur vorbereitet, da die Sonnenuhr zu Hause auf einem festen geeigneten Platz aufgestellt werden und dann erst im Verlaufe eines kompletten Tages, z. B. an einem sonnigen Wochenendtag fertig gestellt werden sollte / konnte. Immerhin zwei Schüler zeigten uns in der darauf folgenden Woche gute Ergebnisse, nachdem wir im Vorfeld das Missverständnis geklärt hatten, dass die Markierungen der Beispieluhr nicht einfach auf ihre Sonnenuhr mit Lineal zu übertragen seien! Auf die spezielle Schrägstellung des Schattenstabes (Gnomons) aufgrund der jeweiligen geografischen Breite wurde verzichtet. wie zuvor: 2 Lichtquellen erzeugen Kernschatten plus einmal Halbschatten ( auf jeder Seite gleich ); Fortführung: 3 Lichtquellen erzeugen 2 unterschiedliche Halbschatten, 4 Lichtquellen erzeugen unterschiedlich 3 dunkle Halbschatten usw. Beim Transparent- ( Butterbrot- ) Papier leuchtet eine große Fläche bestehend z.b. aus 1000 scheinbaren Lichtquellen ( die aufgeraute Papierfläche ). Sie erzeugen 999 unterschiedlich dunkle Halbschatten, alle ganz nahe nebeneinander. Deshalb nehmen wir den Schattenrand als unscharf wahr ( im Gegensatz nochmals deutlich die punktförmige Lichtquelle. Deshalb auch keinen Reflektor verwenden!! )

5 5 Voraussetzung / Vorkenntnis: Lichtstrahlen breiten sich geradlinig aus. Auf diese Art und Weise lassen sich Schattenräume und Schatten auf der Wand konstruieren ( Lineal ). Es gibt durchsichtige ( Fensterscheiben ), undurchsichtige ( Brett, Wand ) und durchscheinende Körper ( Milchglas, Butterbrotpapier, matte Glühbirne ). Der Raum hinter einem beleuchteten, undurchsichtigen Körper heißt Schattenraum ( räumlich ). Wird der Schattenraum durch z.b. eine Wand begrenzt, entsteht dort der Schatten ( flächenhaft ). Punktförmige Lichtquellen erzeugen Schatten mit ausgeprägten (scharfe) Schattenrändern. Flächenhafte Lichtquellen erzeugen Schatten mit unscharfen Schattenrändern. Beispiel: Neonröhren, Fenster ( keine scharfen Schatten in der Wohnung ), matte Glühbirnen im Gegensatz zu klaren Glühbirnen. Mehrere Lichtquellen erzeugen mehrere Schatten ( Kernschatten, Halbschatten ). Die Größe des Schattens hängt ab o von der Größe des Gegenstandes o vom Abstand des Gegenstandes zur Lichtquelle o vom Abstand des Gegenstandes zur Wand. Schatten bewegen sich, wenn sich o der Gegenstand bewegt o die Lichtquelle bewegt ( Sonne ). Sonnenfinsternis: Der Mond steht zwischen Sonne und Erde. Der Schatten des Mondes fällt auf die Erde. Wir können die Sonne nicht sehen, weil wir im Schatten sind (ähnlich: Sonnenschirm am Strand). Wir unterscheiden: totale und teilweise Sonnenfinsternisse. Mondfinsternis: Wir stehen mit der Erde genau auf der Verbindungslinie Mond Sonne. Die Sonne strahlt die Erde an, die mit ihrem Schatten den Mond verdunkelt.

6 a Aus eins mach zwei 301b Die Flamme, die nicht schmerzt 3.02 Brennende Kerze unter Wasser 3.03 Spiegelschrift 3.04 Spiegelschuss 3.05 Farbenblinder Spiegel 3.06 Sternzeich(n)en 3.07 Münzensammler 3.08 Spiegelecke 3 - Spiegel / Reflexion Diesen Versuch haben die Kinder direkt verstanden. Probleme gab es nur beim Anzünden des Feuerzeugs 3.01b wie 3,01a, wobei hier noch genauer auf die Lage des Spiegelbildes eingegangen werden soll. Dieser Versuch zeigt dasselbe Phänomen wie der Versuch Bei diesem Versuch fiel es den Kindern besonders schwer anzugeben, was genau ein Spiegel macht. Welche Buchstaben spiegelschrifttauglich sind, wussten sie allerdings schon. Den eigenen Namen in Spiegelschrift zu schreiben gelang keinem Kind vollkommen richtig. Die Schüler sollen spielerisch das Reflexionsgesetz erfahren: je flacher der Strahl einfällt, desto flacher kommt er auch wieder heraus. Der Witz: Der grüne Teil besteht aus Buchstaben, die eine horizontale Spiegelachse haben. Mit der Farbe hat das gar nichts zu tun. Die Farbe ist bewusst zur Irritation eingeführt. Dieser Versuch erfreute sich großer Beliebtheit, ist aber selbst für Erwachsene nicht einfach. Mehrfachreflexion Werden drei Spiegel wie hier senkrecht zueinander angeordnet, wird der Lichtstrahl immer in die Richtung zurückgeworfen, aus der er kommt ( Tripelspiegel z.b. bei Straßenrandbegrenzungen ).

7 Spiegelbuch 3.10 Um die Ecke schauen - Periskop mit Milchtüten 3.11 Um die Ecke geguckt ( Periskop 2 ) Der Umgang mit dem Spiegelbuch weckte bei etwa der Hälfte der Kinder die Knobelleidenschaft, was dazu führte, dass sie sich nur sehr ungern von dieser Station lösten, so dass diese Station sehr zeitintensiv war. Sinnvoll wäre es daher, die Aufgabenstellung noch weiter einzugrenzen oder dem Spiegelbuch eine eigene Schulstunde zu geben. In dieser könnte man den Begriff der Symmetrie erarbeiten, evtl. sogar die Begriffe Achsen- und Drehsymmetrie erörtern, mit deren Existenz die Kinder beim Stationenlernen eher intuitiv umgegangen sind. Das Spiegelbuch enthält viele didaktische Hinweise und eignet sich auch sehr gut für den Mathematikunterricht. Das Anfertigen eines Periskops ist wegen den Messerschnitten, aber vor allem wegen den zuvor mit dem Geodreieck einzuzeichnenden Schnittlinien schwieriger als gedacht. Alle Kinder brauchten verstärkt Hilfe. Vielleicht ist es sinnvoll, die Schnittlinien und sogar die Schnitte an den Milchtüten im Vorfeld anzubringen. Allerdings bleibt für die Kinder dann kaum noch etwas zu tun. Trotzdem ist das Periskop ein sehr sinnvoller Versuch, an dem man die gradlinige Ausbreitung von Licht und die Reflexion an Spiegeln erklären kann. Der Strahlengang sollte mit den Kindern in einer weiteren Unterrichtseinheit erarbeitet werden. Zu obigem: Vorteil Periskop man erspart sich das Basteln; die Tüte hat die richtige Form: Nachteil: gefährlicher Umgang mit dem Teppichmesser. Hier: Vorteil: Papier ist leicht zu schneiden und zu falten. Nachteil: es muss aufwändiger gebastelt werden. Hinweis: Als Spiegel haben wir für billig Geld Spiegelfliesen im Baumarkt gekauft und diese dann mit einem Glasschneider zerschnitten ( nicht ganz einfach). Nette Glaser schneiden für kleines Geld die Spiegelfliesen nach Maß auf das gewünschte Format.

8 Kaleidoskop 3.13 Stoff und Reflexion Stoff und Reflexion Schwarz und weiß 3.16 Oma bei der Polizei Hübsche effektvolle Spielerei von der die Kinder sehr begeistert waren. Allerdings brauchten alle Kinder beim Zusammenkleben der Spiegel Hilfe, so dass diese Station sehr zeitaufwendig war. Da Phänomene wie Reflexion und Symmetrie beim Kaleidoskop aber eher schwer veranschaulicht werden können, ist der Nutzen einer solchen Station eher fraglich. Das Basteln eines Kaleidoskops wäre am Ende einer Unterrichtsreihe als Bonbon denkbar. Ein Versuch, der grundlegende Eigenschaften von unterschiedlichen Stoffen in Bezug auf Reflexion und Lichtdurchlässigkeit zeigt und hier nur deshalb in dieser Themenreihe auftaucht, da er im Zusammenhang mit Stoff und Reflexion 2 bearbeitet werden sollte. Der Versuch zeigt die unterschiedlichen Schatten bei gerichtetem und gestreutem Licht nicht sehr deutlich - ist nicht unbedingt empfehlenswert. Nochmals eindrucksvoll zu erfahren die unterschiedlichen Reflexionseigenschaften verschiedener Oberflächen Anwendung in der Kleidung für unterschiedliche Reflexion heller und dunkler Stoffe

9 9 Spiegel haben ganz glatte Oberflächen und werfen das Licht in eine ganz bestimmte Richtung zurück ( gerichtete Reflexion ). Dabei gilt: Einfallswinkel = Reflexionswinkel. Licht, was senkrecht auf die Spiegeloberfläche trifft, wird in sich selbst zurückgeworfen. Der senkrechte Einfall kennzeichnet das Einfallslot. Einfalls- und Reflexionswinkel werden zum Einfallslot gemessen. Raue Oberflächen werfen das Licht in alle möglichen Richtungen zurück ( ungerichtete oder diffuse Reflexion ). Dunkle Oberflächen werfen weniger Licht zurück als helle. Ganz schlecht also: dunkel und rau. o Kleidung sollte deshalb hell und glänzend sein, damit man gut gesehen wird ( glänzende Streifen am Tornister oder am Anorak ). Wo ist das Spiegelbild? Die Verbindungslinie Original und Spiegelbild steht senkrecht auf der Spiegeloberfläche. Die Abstände Original-Spiegeloberfläche und Spiegelbild-Spiegeloberfläche sind gleich groß.