Geradlinige Ausbreitung des Lichts (Artikelnr.: P )

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1 Lehrer-/Dozentenblatt Geradlinige Ausbreitung des Lichts (Artikelnr.: P ) Curriculare Themenzuordnung Fachgebiet: Physik Bildungsstufe: Klasse 7-10 Lehrplanthema: Optik Unterthema: Lichtausbreitung Experiment: Geradlinige Ausbreitung des Lichts Schwierigkeitsgrad Vorbereitungszeit Durchführungszeit empfohlene Gruppengröße Leicht 10 Minuten 10 Minuten 2 Schüler/Studenten Zusätzlich wird benötigt: Versuchsvarianten: Weißes Papier (DIN A4) Schlagwörter: Aufgabe und Material Lehrerinformationen Zusatzinformation Die Schüler sollen im ersten Teilversuch eine der wesentlichsten Eigenschaften des Lichts, seine geradlinige Ausbreitung in einem homogenen Medium, experimentell untersuchen. Diese Gesetzmäßigkeit wird auch zur Begründung des Versuchsergebnisses im zweiten Teilversuch genutzt und damit der methodische Weg zur Behandlung wichtiger technischer Anwendungen der geradlinigen Lichtausbreitung eröffnet. Anmerkung Während bei der Aufgabe 1 die Geradlinigkeit der Lichtausbreitung mit einem Lineal objektiv festgestellt wird, handelt es sich bei Aufgabe 2 um den Nachweis der Geradlinigkeit der Visierlinie. Beide Versuche sind unabhängig voneinander durchführbar, jedoch wird bei Aufgabe 2 die Kenntniss der Geradlinigkeit der Lichtausbreitung vorausgesetzt. Die Schüler könnten beim exakten Visieren und bei der Anwendung ihrer Kenntnisse zur Begründung des Versuchsergebnisses Schwierigkeiten haben. Der Versuch ist damit anspruchsvoller hinsichtlich der Fähigkeiten und Fertigkeiten der Schüler. Trotzdem sind beide Versuche als eine Einheit zu sehen, und ihre gemeinsame Durchführung wird empfohlen, da viele technische Anwendungen auf der Geradlinigkeit der Visierlinie beruhen. Hinweise zu Aufbau und Durchführung Es ist darauf zu achten, dass die Stellung der Leuchtbox jeweils während der einzelnen Versuche nicht verändert wird (Markierung der Öffnung und des vorderen Endes der Leuchtbox mit Bleistift auf dem Papier ), gegebenenfalls Leuchtbox festhalten. Beim zweiten Teilversuch tritt eine geringe Divergenz des Lichts hinter der Dreispaltblende durch den bewußten Verzicht auf die Kondensorlinse auf. Die Schüler sollten daher die Mittellinie des mittleren ausgeblendeten Lichtbündels markieren.

2 Geradlieige Ausbreitueg des Lichts (Artikeler.: P ) Aufgabe ued Material Aufgabe Wie breitet sich das Licht aus? In diesem Versuch wird untersucht, wie sich das Licht ausbreitet. Im zweiten Teilversuch wird die Art und Weise der Lichtausbreitung mit Hilfe der Visiermethode bestätigt.

3 Material Positioe Material Besteller. Meege 1 Leuchtbox, Halogen 12 V/20 W mit Dreispalt/ Fünfspalt-Blende mit Einspalt/ Zweispalt-Blende 1 4 PHYWE Netzgerät DC: V, 2 A / AC: 6 V, 12 V, 5 A Zusätzliches Material Aufbau ued Durchführueg Aufbau Weißes Papier (DIN A4) 2 Lege ein Blatt Papier auf den Tisch. Stelle die Leuchtbox mit der Lampenseite auf das Blatt, wie es die Abbildung 1 zeigt. Markiere die Position der Leuchtbox mit dünnen Bleistiftstrichen. Abb. 1

4 Durchführueg Schließe die Leuchtbox an das Netzgerät (12 V ~) an und schalte es an. Abb Gesetzmäßigkeit der Lichtausbreitung Beobachte das von der Experimentierleuchte kommende Licht und markiere mit je 3 Kreuzchen den unteren und oberen Rand des Lichtbündels. Abb. 3 Verbinde die zusammengehörenden Kreuzchen und schraffiere die Fläche des Lichtbündels mit dem Bleistift. Wie verlaufen die Lichtbündelbegrenzungen? Notiere deine Beobachtungen im Protokoll. Benutze die Rückseite des Blattes Papier und stelle die Leuchtbox auf das Blatt wie vorher. Markiere die Stellung der Leuchtbox mit dem Bleistift. (Abb. 1) Halte die Dreispaltblende in den Lichtweg des großen Lichtbündels ca. 2 cm vor der Leuchtbox. Beobachte den Verlauf des Lichts vor und hinter der Blende (Abb. 4).

5 Abb. 4 Markiere jeden Rand der zwei breiten Lichtbündel und jedes sichtbare schmale Lichtbündel mit je drei Kreuzchen. Verbinde alle zusammengehörenden Kreuzchen durch Bleistiftstriche. Schraffiere die beiden breiten Lichtbündel mit einem gelben Farbstift. Wie verlaufen die Ränder der breiten Lichtbündel und der schmalen Lichtbündel? Notiere deine Beobachtungen im Protokoll. Schalte das Netzgerät aus und nimm die Leuchtbox vom Papier. 2. Visiermethode Setze die Dreispaltblende in die Leuchtbox auf der Lampenseite ein und stelle die Leuchtbox am Rand eines neuen Blattes Papier auf. Markiere die Position der Leuchtbox (Abb. 5). Abb. 5 Schalte das Netzgerät ein. Markiere die mittlere Blendenöffnung und den Verlauf des mittleren schmalen Lichtbündels (Abb. 6).

6 Abb. 6 Halte in ca. 8 cm Abstand von der Leuchtbox die Einspaltblende in den Lichtweg. Verschiebe die Einspaltblende solange quer, bis die mittlere Öffnung der Dreispaltblende genau durch die Öffnung der Einspaltblende zu sehen ist (Abb. 7). Abb. 7 Markiere genau die Stellung der zweiten, mit der Hand gehaltenen Blende, insbesondere die Lage der Blendenöffnung. Verbinde die Bleistiftkreuzchen, die den Lichtweg angeben. Vergleiche den Lichtweg mit der Lage der Blendenöffnung der Einfachblende und trage Deine Beobachtungen im Protokoll ein.

7 Protokoll: Geradlieige Ausbreitueg des Lichts Ergebeis - Beobachtuegee 1 (10 Puekte) Notiere deine Beobachtungen zum ersten Versuchsteil: a) Experimentierleuchte ohne Blende b) mit Dreispaltblende Ergebeis - Beobachtuegee 2 (10 Puekte) Notiere Deine Beobachtungen zum zweiten Versuchsteil.

8 Auswertueg - Frage 1 (10 Puekte) Vergleiche die Versuchsergebnisse in der ersten Aufgabe. Welche Unterschiede und Gemeinsamkeiten stellst du fest? Auswertueg - Frage 2 (10 Puekte) Welche Gesetzmäßigkeit kannst du über die Ausbreitung des Lichts formulieren?

9 Auswertueg - Frage 3 (10 Puekte) Versuche eine Begründung für deine Beobachtungsergebnisse bei der Visiermethode anzugeben. Auswertueg - Frage 4 (10 Puekte) Überlege dir Anwendungen aus der Technik für die von dir gefundene Gesetzmäßigkeit und gib zwei Beispiele.