JUFOTech. WKO.at/tirol/jufotech DATENBLATT. Jugend forscht in der Technik. Titel der Projektarbeit: Fachgebiet:

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1 Datenblatt (dient als Titelblatt für die Projektarbeit) Seite 1/2 JUFOTech Jugend forscht in der Technik WKO.at/tirol/jufotech DATENBLATT Wir nehmen am Wettbewerb Jugend forscht in der Technik Auf den Spuren des kleinen Albert teil! Titel der Projektarbeit: Fachgebiet: Projektbetreuer: Schulklasse: Name: Schule: Straße: PLZ/Ort: Schulstufe: PLZ/Ort: Telefon: Kleingruppe: Weitere Gruppenmitglieder: Projektleiter Straße PLZ/Ort Telefon Schule, Schulstufe Desiree Stofner und Marlene Hopfgartner T DW 1231 und DW 1264 M desiree.stofner@wktirol.at u. marlene.hopfgartner@wktirol.at

2 Datenblatt (dient als Titelblatt für die Projektarbeit) Seite 2/2 WKO.at/tirol/jufotech Kurzfassung unserer Arbeit: Eine Aktion der Kooperationspartner: Wirtschaftskammer Tirol, Förderverein Technik Tirol Desiree Stofner und Marlene Hopfgartner T DW 1231 und DW 1264 M desiree.stofner@wktirol.at u. marlene.hopfgartner@wktirol.at

3 Der Regenbogen ein Wunder? Inhalt: 1. Unsere Arbeit 1.1 Warum wollen wir das Thema erforschen? 1.2 Ideen der Kinder Warum gibt es einen Regenbogen? 2. Der Regenbogen 2.1 Die Entstehung 2.2 Regenbogen selber herstellen 3. Seifenblasenmaschine 3.1 Bauanleitung 3.2 Warum bauen wir eine Seifenblasenmaschine? 1

4 1. Unsere Arbeit: 1.1 Warum wollen wir das Thema erforschen? Wir haben immer wieder einen Regenbogen aus dem Klassenzimmer beobachten können. Die Schüler und Schülerinnen unserer Klasse haben sich dann gefragt, ob der Regenbogen eigentlich ein Wunder ist. Deshalb haben wir beschlossen das Thema Regenbogen genauer zu erforschen. 1.2 Ideen der Schüler und Schülerinnen zum Thema Regenbogen: Gemeinsam sammeln wir Vermutungen über den Regenbogen: Der Regenbogen braucht Sonne und Wasser Der Regenbogen ist eine Spiegelung der Sonnenstrahlen im Wasser Es gibt auch Doppelregenbogen Der Regenbogen scheint über dem Wasser Der Regenbogen kann überall sein, bei den richtigen Bedingungen Der Regenbogen ist unberührbar Regenbögen gibt es nur manchmal Der Regenbogen hat viele Farben zwischen 6 und 7 Der Regenbogen hat die Form einer Banane Der Regenbogen ist reflektierendes Wasser 2. Der Regenbogen 2.1 Kindgerecht erklärt: So haben wir das Thema erarbeitet: Die Entstehung des Regenbogens Treffen Sonnenstrahlen auf Regentropfen wird das Sonnenlicht im Tropfen in verschiedene Farben zerlegt, die wir dann am Himmel sehen können. Einen Regenbogen bekommen wir nur selten zu Gesicht, meist im Herbst oder Frühling. Das liegt daran, dass die Sonne scheinen und es gleichzeitig regnen muss, damit wir uns an diesem prächtigen Farbenspiel erfreuen können. Aber wodurch entsteht dieser bunte Bogen am Himmel? 2

5 Dazu muss man wissen, dass weißes Licht aus verschiedenen Farben zusammengesetzt ist. Trifft das weiße Sonnenlicht auf einen Regentropfen, wird es gebrochen und dabei in seine farbigen Bestandteile zerlegt. Die einzelnen Farben des Regenbogens können wir sehen, weil das farbige Licht vom Regentropfen reflektiert wird. Das Licht trifft auf den Regentropfen, wird gebrochen und zurück geworfen. Warum aber kann man einen Regenbogen nicht jedes Mal sehen, wenn die Sonne scheint und es gleichzeitig regnet? Unsere Antwort: Es hängt von der Position des Betrachters ab. Nur wenn die Sonne im Rücken steht, ist der Regenbogen sichtbar. Das liegt daran, dass jeder Lichtstrahl der Sonne auf eine andere Stelle des runden Regentropfens fällt. Das Licht wird vom Regentropfen gebündelt und mit einem Winkel von rund 42 zurück geworfen. Und nur wenn man in diesem Winkel zur Regenfront steht, können die bunten Lichtstrahlen das Auge erreichen. Warum ein Regenbogen ein Bogen ist? Das ist so, weil jede einzelne Farbe des Regenbogens in einem leicht anderen Winkel gebrochen und reflektiert wird. Beispielsweise kommt das rote Licht in einem maximalen Winkel von etwa 42 zurück, das blaue Licht bei 40. Dadurch liegen die Farben nicht über, sondern nebeneinander und der Regenbogen wird breit. Rund ist der Regenbogen, weil auch 3

6 Regentropfen rund sind. Wir sehen aber nur einen Halbkreis, weil der andere Teil des Kreises im Erdboden verschwindet. 2.2 Lichtbrechung Experimente Wir stellen selber einen Regenbogen Her: 2.2 a) Das Prisma Bei einem Prisma ist keine Seite parallel zu einer andern. Das heißt, das einfallende Licht wird an zwei Stellen gebrochen. Da, wo es von der Luft ins Prisma eintritt und da, wo es wieder aus dem Prisma austritt. Licht unterschiedlicher Wellenlänge wird aber unterschiedliche stark gebrochen. Das heißt Rotes Licht (was sehr langwellig ist) knickt kaum ab, während violettes Licht (was sehr kurzwellig ist) stark abknickt. Der eintreffende weiße Lichtstrahl wird also gezwungen, sich in seiner unterschiedlichen Wellenlängen aufzuspalten. Das Ergebnis: An der andern Seite des Prismas sieht man keinen weißen Strahl mehr, sondern die einzelnen Farben, die nach Wellenlangen sortiert wurden- und zwar angeordnet in einem Regenbogen. 2.2.b) Das CD Experiment. Anleitung: CD oder DVD Taschenlampe weißen Hintergurnd, zum Beispiel eine weiße Wand So geht s: Lege die CD oder DVD mit ihrer beschrifteten Seite nach unten vor einen weißen Hintergrund, wie zum Beispiel eine weiße Wand. Die silberne Seite der CD zeigt nach oben. 4

7 Die CD zeigt mit ihrer silbernen Seite nach oben. Richte die Taschenlampe schräg auf die CD, bis du an der Wand die Regenbogenfarben siehst. Hier siehst du schon die Regenbogenfarben an der Wand. Du siehst noch keine Farben? Ändere vorsichtig die Position der Taschenlampe. Richte sie steiler oder nicht so steil auf die CD oder halte die Lampe etwas näher an die CD oder etwas weiter weg von ihr c) Das Spiegel Experiment Anleitung: 1 Glas Wasser 1 kleinen Spiegel 1 Taschenlampe 1 weißes Blatt Papier So geht s: Fülle das Glas mit Wasser und stelle den Spiegel in das Glas. 5

8 Nun halte die Lampe schräg auf den Spiegel, sodass der Lichtstrahl durch das Wasser auf den Spiegel leuchtet. Das Licht von der Taschenlampe scheint auf den Spiegel. Halte die Taschenlampe schräg auf das Glas. Vom Spiegel wird der Lichtstrahl dann zurückgeschickt und landet auf dem Papier, das du auf den Stiel der Taschenlampe gesteckt hast. Du musst dich dabei nicht verrenken und unter das Blatt schauen. Der Regenbogen leuchtet durch das Papier hindurch. Du siehst keinen Regenbogen? Dann hältst du die Taschenlampe vielleicht noch zu schräg oder nicht schräg genug. Vielleicht bist du auch zu dicht an dem Spiegel oder zu weit weg. Bewege die Taschenlampe einfach so lange hin und her, bis du auf dem Papier einen kleinen Regenbogen entdeckst. Das Experiment funktioniert auch sehr gut mit der Sonne als Lichtquelle. Dann brauchst du nur eine weiße Fläche auf der der Regenbogen erscheinen kann. Das sieht dann so aus: Der Regenbogen wird an der Decke sichtbar d) Das schillern der Seifenblasen Das richtige Stichwort ist in diesem Fall: Regenbogen. Denn das Phänomen ist ein ähnliches. Das Licht besteht aus verschiedenen Farben mit verschiedenen Wellenlängen, die uns gebündelt als weiß erscheinen. Bricht sich jedoch das Licht, beispielsweise in einem Wassertropfen, so wird das Licht in seine einzelnen Farben aufgefächert. Bei der Seifenblase bricht sich das Licht allerdings nicht so wie in einem Wassertropfen. Die Blase besteht aus einer dünnen Wasserschicht, an der sich sowohl innen als auch außen Seifenmoleküle anlagern. Ist diese Schicht dick genug, so wird das Licht sowohl von der Außen- als auch von der Innenseite reflektiert. Dabei verschiebt sich die Reflexion ein wenig, so dass sich ein bestimmtes Wellenspektrum überlagert. An dieser Stelle erscheint dann die Komplementärfarbe. Bei Rot ist das Grün, bei Blau Orange und bei Violett erscheint Gelb. Der Fachausdruck dafür ist Interferenz. 6

9 3. Seifenblasenmaschine Wir wollten nun mit unseren Ergebnissen auch etwas Cooles machen und haben uns entschlossen selber eine Regenbogenmaschine herzustellen und eine Bauanleitung für diese zu schreiben. So können wir immer wenn wir wollen einen Regenbogen sehen Unsere Bauanleitung Unser Seifenblasenautomat 1. Zuerst haben wir vier Bohrungen in verschiedenen Durchmessern auf ein Brett gezeichnet und gebohrt. Eine Ecke wurde etwas abgesägt. 2. In ein zweites Brett wurden zwei Löcher gebohrt und dieses wurde dann auf das erste Brett geleimt. 3. Wir haben alle Ecken und Kanten abgeschliffen und alles mit Klarlack lackiert. 4. Die Hebelleiste wurde ebenfalls gebohrt, geschliffen und lackiert. 5. Die Bohrung im Motorsockel war schon, also konnten wir gleich den Motor einsetzen. 6. Das Holzrad haben wir ebenfalls lackiert. 7. Das Rillenrad wurde am Brett mit zwei Radachsen befestigt. Wichtig ist, dass sich die Achsen noch leicht drehen lassen! Die Hebelleiste muss sich auch locker auf und ab bewegen können. 8. Wir haben einen Gummiring über die Motorachse und dass Rillenrad und einen zweiten über die Achse von Rad zum Holzrad gespannt. Der Propeller wurde mit etwas Abstand auf die Motorachse gedrückt. 9. Zwei Ringschrauben werde eingedreht und die Batterie mit Gummiring befestigt. 10. Wir haben den Schalter oben auf dem Brett angeschraubt. Drei Drähte wurden teilweise abisoliert, am Motor, am Flachstecker und am Schalter angebracht. Die Flachstecker wurden an die Batterie pole gesteckt. Wir haben die Maschine eingeschaltet und überprüft ob sie funktioniert. 11. Der Blasring der Seifenblasenlösung wurde auf der Hebelleiste befestigt. 12. Die Seifenblasenlösung wird in die Kleine Schüssel geschüttet. Man muss die Schüssel so hinstellen, dass der Blasring immer ganz in die Lösung eintaucht. Warum es funktioniert: Das doppelte Riemengetriebe wandelt nun die schnelle Drehung des Motors in eine langsame Auf, und Abbewegung des Hebels mit Blasring um. Dabei werden durch den Luftstrom des Propellers Seifenblasen erzeugt. 7