Optische Phänomene im Sachunterricht

Transkript

1 Peter Rieger Uni Leipzig Optische Phänomene im Sachunterricht Sehen Schatten Spiegel Brechung

2 Optische Phänomene im Sachunterricht Die Kinder kennen die Erscheinung des Schattens, haben erste Erfahrungen mit Spiegeln gesammelt und haben im Alltag auch schon Brechungsphänomene und die Farbzerlegung vom weißen Licht beobachtet (Aquarien, Glaskanten). Im Sachunterricht können diese Phänomene Ausgangspunkt für experimentelles Arbeiten sein. Begründungen und Erklärungen bleiben auf der phänomenologischen Ebene (Beispiel: Vorarbeit zum Reflexionsgesetz).

3 Sehen (im Dunkelraum) In absoluter Dunkelheit sieht man nichts. Wir brauchen Licht, um zu sehen.

4 Sehen Der Körper wird beleuchtet oder leuchtet selbst. Das ausgesendete oder zurückgeworfene (reflektierte) Licht fällt in unser Auge. Welche Teile der Lampe leuchten selbst? Welche Teile werden beleuchtet?

5 Wie kommt das Bild in unser Auge Licht breitet sich geradlinig aus. Unser Auge funktioniert wie eine Lochkamera Licht vom Gegenstand Experiment im Dunkelraum Auffangen des Lichtes durch das Schlüsselloch auf einem weißen Schirm. Betrachten des Bildes und Vergleich mit der Wirklichkeit. (Unser Gehirn sorgt dafür, dass wir den Gegenstand doch richtig herum sehen.)

6 Warum haben wir zwei Augen? Experiment Daumensprung Halte den Daumen ca. 20 cm vor die Nase. Schließe nun abwechselnd das rechte und das linke Auge und beobachte dabei den Daumen. Der Daumen springt scheinbar hin und her.

7 Warum haben wir zwei Augen? Experiment: Loch in der Hand Rolle jetzt einen Bogen Papier zu einer Röhre. Schaue mit einem Auge hindurch. Halte direkt neben der Röhre vor das andere Auge eine geöffnete Hand. Hilfe, sie hat ein Loch? Das ist eine optische Täuschung. Das eine Auge sieht das Röhreninnere, das andere die Hand. Beide Eindrücke werden im Gehirn zusammengefügt, und Deine Hand hat ein Loch!

8 Warum haben wir zwei Augen? Räumliches Sehen ist nur mit zwei Augen möglich. Jedes Auge sieht ein Bild. Also entstehen zwei verschiedene Bilder. Unser Gehirn macht daraus ein Bild.

9 In der Nacht sind alle Katzen grau. Beleuchtung von farbigen Körpern mit anders farbigem Licht in einem dunklen Raum. Körper reflektieren nur Licht in ihrer Farbe. Alle anderen Farben werden als grau oder schwarz wahrgenommen.

10 Licht besteht aus vielen Farben Wasser und Glas können Licht in Farben zerlegen. Regenbogen im Klassenzimmer

11 Licht besteht aus vielen Farben Farbkreisel Zusammenfügen der Farben

12 Schatten Wo Licht ist, da ist auch Schatten. (Sprichwort ) Du bekommst verschiedene Hindernisse für Licht. Halte sie in das Licht der Taschenlampe. Beschreibe die Erscheinung. Durchlässige Körper - Schlieren Undurchlässige Körper - Schatten

13 Schattenphänomene Wenn du einen Riesen siehst, dann prüfe zuerst den Stand der Sonne, vielleicht ist es nur der Schatten eines Zwerges. Altchinesisches Sprichwort

14 Größe und Länge von Schatten Baue einen Schattenstab auf dem Schulhof auf. Beobachte die Schattenlänge zu verschiedenen Tageszeiten. Warum ist der Schatten am Morgen und am Abend länger? Untersuche mit einer Taschenlampe und einem mit Knetmasse aufgestellten Streichholz, wovon die Länge eines Schattens abhängt.

15 Modellversuche (optional) Schattenlänge Arbeit mit einem Globus Nagel als Schattenstab Globus als Erde Lampe als Sonne

16 Modellversuche (optional) Beobachte die Schattenlänge im Tagesverlauf am Modell.

17 Modellversuche (optional) Früh und abends: tief stehende Sonne lange Schatten

18 Spiegel Im Spiegel siehst du dein Spiegelbild oder das Spielbild von Gegenständen. Probiere ein wenig. Beschreibe die Erscheinung im Spiegel.

19 Spiegelschrift Probiere mit einem Spiegel: OTTO TO EICHE, EICHE Finde weitere Beispiele!

20 Spiegelbild - Aspekte Aufrecht und seitenverkehrt. Der Spiegel dreht den Gegenstand um. Die Welt im Spiegel oder das Bild hinter dem Spiegel. Experiment: Zauberei in der Spiegelwelt mit Wasser übergießen brennendes Teelicht nicht brennendes Teelicht Glasscheibe

21 Reflexion Das Reflexionsgesetz wird spielerisch vorbereitet. Eine Person sitzt seitlich rechts vor dem Spiegel. Eine andere Person steht direkt vor dem Spiegel. Können sich die beiden Personen im Spiegel sehen? Die zweite Person darf nun ihren Ort verändern. Wann sehen sich die beiden Personen mit Hilfe des Spiegels?

22 Reflexion Der Fotograf sieht die Figur im Spiegel. Der Fotograf sieht die Figur nicht im Spiegel Er sieht sich in beiden Fällen im Spiegel.

23 Reflexion Der Fotograf sieht die Figur im Spiegel. Sich selbst sieht er nicht.

24 Beleuchten und Sehen mit Spiegeln Bringe Licht ins Dunkle. Sammeln von Erfahrungen mit Spiegeln. Im Lichtkegel einer auf dem Tisch liegenden Taschenlampe steht eine größerer Gegenstand und wirft einen Schatten. Die Kinder beleuchten den Schattenbereich mit Hilfe von Spiegeln. Erklären des Zaubergerätes Halte die Hand zwischen die beiden Sehrohre.

25 Kaleidoskope Im Kaleidoskop sind Winkelspiegel.

26 Kaleidoskop Winkelspiegel Lege einen Gegenstand zwischen zwei senkrecht zueinander stehende Spiegel. Wie viele Spiegelbilder siehst du? Verkleinere den Winkel: (30, 45, 60 )! Lehrer zeichnet Winkelstellung vor. Beobachte und beschreibe!

27 Anzahl der Bilder Bilder, 1 Gegenstand 60-4 Bilder, 1 Gegenstand 45-7 Bilder, 1 Gegenstand

28 Brechung Zoobesuch 2 Krokodile Im Aqua-Terrarium im Leipziger Zoo kann man gleichzeitig durch die Glasscheibe direkt ins Wasser und von oben ins Wasser sehen. Obwohl sich nur ein Krokodil am Beobachtungsort befindet, sehen wir zwei Krokodile.

29 Brechung Zoobesuch 2 Krokodile Wir probieren mit einem Wasserglas und einer Münze.

30 Brechung Münzenstechen: Die Münze ist durch das Rohr gut sichtbar. Lasse einen Stab durch das Rohr gleiten!

31 Der geknickte Stab Brechung

32 Brechung Zoobesuch 2 Krokodile Münzenstechen Münze heben Der geknickte Stab Beim Übergang vom Wasser in Luft kann der Lichtweg verändert werden. Der Lichtweg vom Gegenstand zum Auge ist keine Gerade.