Reflexion am Planspiegel (Artikelnr.: P )

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1 Lehrer-/Dozentenblatt Gedruckt: :2:2 P Reflexion am Planspiegel (Artikelnr.: P063700) Curriculare Themenzuordnung Fachgebiet: Physik Bildungsstufe: Klasse 7-0 Lehrplanthema: Optik Unterthema: Reflexion und Brechung Experiment: Reflexion am Planspiegel Schwierigkeitsgrad Vorbereitungszeit Durchführungszeit empfohlene Gruppengröße Leicht 0 Minuten 0 Minuten 2 Schüler/Studenten Zusätzlich wird benötigt: Versuchsvarianten: Weißes Papier (DIN A4) Buch mit breitem Buchrücken Schlagwörter: Aufgabe und Material Lehrerinformationen Zusatzinformation Es ist das Ziel dieses Versuches, das Reflexionsgesetz experimentell zu gewinnen. Dabei wird zunächst bewusst auf die Einführung der Begriffe Einfallswinkel, Einfallslot und Reflexionswinkel verzichtet. Erst im Laufe der Durchführung lernen die Schüler diese Begriffe als zweckmäßig kennen. Den Schülern sollte jedoch zu Beginn des Versuches erläutert werden, dass es zur Untersuchung des Zusammenhangs zwischen der Richtung des einfallenden und des zurückgeworfenen (reflektierten) Lichtbündels sinnvoll ist, Winkel zu messen und zu vergleichen. Der Versuch besteht aus zwei Teilen. Im ersten Schritt wird die Winkelabhängigkeit der Reflexion am ebenen Spiegel untersucht und das Reflexiongesetz mit seinen Aussagen über Einfallswinkel und Reflexionswinkel gewonnen. Beim zweiten Teilversuch wird auf indirektem Wege bewiesen, dass einfallendes und reflektiertes Lichtbündel und das Einfallslot in einer Ebene liegen. Durch Verändern der Lage einer Blatthälfte wird gezeigt, dass nur bei gleicher Lage beider Blatthälften in derselben Ebene das reflektierte Lichtbündel in seiner gesamten Länge sichtbar ist. Damit stellen beide Teilversuche eine Einheit hinsichtlich der vollständigen experimentellen Erarbeitung des Reflexionsgesetzes dar, sind jedoch auch isoliert voneinander durchführbar. Ebenso ist ein differenzierter Einsatz in einer Lerngruppe oder auch der vollständige Verzicht auf die experimentelle Erarbeitung der Lagebeziehung möglich. Hinweise zu Aufbau und Durchführung Dieser Versuch stellt hohe Anforderungen an die experimentellen Fertigkeiten des Schülers. Zu beachten ist, dass beim richtigen Einstellen der Einfallswinkel, aber insbesondere beim Ablesen der Reflexionswinkel Fehler auftreten können, da die Bezugslinie jeweils das Einfallslot darstellt. Aus diesem Grunde sollte die waagerechte Linie zu Versuchsbeginn als 0 -Linie markiert werden. Ebenso ist darauf zu achten, dass das schmale Lichtbündel der Leuchtbox genau im Zentrum der optischen Scheibe auf den Spiegel trifft und der Spiegel stets an der senkrechten Linie anliegt. Bei sorgfälltiger Einstellung sind die Abweichnungen kleiner als 2. Da beim zweiten Teilversuch ein für die Schüler ungewohnter Erkenntnisweg beschritten wird, ist dieser Versuch ebenfalls anspruchvoll. Eventuell sollte daher Hilfestellung beim Finden der richtigen Schlussfolgerung gegeben werden. Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:

2 Gedruckt: :2:2 P Reflexioe am Plaespiegel (Artikeler.: P063700) Aufgabe ued Material Aufgabe Wie kaee mae mit eieem Spiegel um die Hausecke sehee? In diesem Versuch wird der Zusammenhang zwischen dem auf einen ebenen Spiegel einfallenden und dem zurückgeworfenen Lichtbündel untersucht. Es wird auch untersucht, wie du ein Blatt Papier halten musst, um das reflektierte Lichtbündel in ganzer Länge zu sehen. Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:

3 Gedruckt: :2:2 P Material Positioe Material Besteller. Meege Planspiegel auf Träger, 50 mm x 20 mm Leuchtbox, Halogen 2 V/20 W mit Einspalt/ Zweispalt-Blende 4 Optische Scheibe PHYWE Netzgerät DC: V, 2 A / AC: 6 V, 2 V, 5 A Zusätzliches Material Weißes Papier (DIN A4) 2 Buch mit breitem Buchrücken Aufbau ued Durchführueg Aufbau Schließe die Leuchtbox an das Netzgerät an (2 V ~). Abb. Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:

4 Gedruckt: :2:2 P Durchführueg. Richtueg voe eiefalleedem ued reflektiertem Lichtbüedel Lege die Kreisscheibe mit der Gradeinteilung auf die rechte Hälfte eines Blattes Papier. Schreibe neben die waagerechte Linie "0 " und beschrifte auf deinem Blatt auch andere Winkel, wie es in der Abbildung gezeigt ist. Abb. 2 Stelle den Spiegel genau an die senkrechte Linie in der Mitte der Scheibe. Setze die Einspaltblende in die Leuchtbox auf der Linsenseite ein. Stelle die Leuchtbox so auf, dass das Lichtbündel genau unter dem Winkel α von 60 auf den Spiegel trifft. Das Lichtbündel soll sehr genau das Linienkreuz auf der optischen Scheibe treffen. Abb. 3 Lies den zugehörigen Winkel w, das ist der Reflexionswinkel. Trage deinen Messwert im Protokoll in die Tabelle ein. Wiederhole dieses Experiment für alle in der Tabelle angegebenen Einfallswinkel α und drei weitere Winkel deiner Wahl. Lasse zuletzt das Licht entlang der 0 -Linie einfallen. Der Einfallswinkel ist jetzt α = 0. Beobachte das reflektierte Lichtbündel. Wie groß ist jetzt der Winkel w? Trage auch diesen Wert im Protokoll in die Tabelle ein. 2. Lage voe eiefalleedem ued reflektiertem Lichtbüedel Falte ein Blatt Papier in der Mitte und lege es auf ein Buch mit breitem Buchrücken. Lege den Spiegel am unteren Rand des Blattes, so dass der Spiegel an der Falzlinie und Buchkante anschließt. Lass das Lichtbündel aus der Leuchtbox (mit der Einspaltblende) auf den Spiegel einfallen, wie es die Abbildung zeigt. Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:

5 Gedruckt: :2:2 P Abb. 4 Bewege eine freie Hälfte des Blattes vorsichtig nach oben und nach unten. Was kannst du über die Lage des reflektierten Lichtbündels auf der gesamten Länge in dieser Blatthälfte feststellen? Notiere deine Beobachtungen im Protokoll. Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:

6 Gedruckt: :2:2 P Protokoll: Reflexioe am Plaespiegel Ergebeis - Tabelle ( Puekte) Notiere Deine Messwerte in Tabelle. Einfallswinkel α in Reflexionswinkel β in Ergebeis - Beobachtuegee (0 Puekte) Notiere Deine Beobachtungen zu Versuchsteil 2. Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:

7 Gedruckt: :2:2 P Auswertueg - Frage (0 Puekte) Vergleiche deine Messwerte für den Reflexionswinkel β mit dem Einfallswinkel α der auf den ebenen Spiegel auftreffenden Tichtbündel. Was kannst du feststellen? Formuliere einen Satz. Auswertueg - Frage 2 (0 Puekte) Wie wird ein Tichtbündel reflektiert, das auf der 0 -Tinie (dem "Einfallslot") auf den Spiegel auftrifft? Wie groß sind in diesem Fall der Einfallswinkel α und der Reflexionswinkel β? Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:

8 Gedruckt: :2:2 P Auswertueg - Frage 3 (0 Puekte) In welcher Tage der bewegbaren Papierhälfte (2. Teilversuch) ist das reflektierte Tichtbündel am deutlichsten und in seiner ganzen Tänge zu sehen. Auswertueg - Frage 4 (0 Puekte) Welche Schlussfolgerung kannst du daraus über die gegenseitige Tage von einfallendem und reflektiertem Tichtbündel (und Einfallslot) ziehen? Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:

9 Gedruckt: :2:2 P Auswertueg - Frage 5 (0 Puekte) Wie kann man mit einem Spiegel um die Hausecke sehen? Auswertueg - Frage 6 (0 Puekte) Zu welcher Tageszeit und in welcher Stellung der Sonne sieht man die Fenster eines entfernten Gebäudes glitzern. Warum nicht auch zu anderer Zeit? Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax: