Fehlvorstellungen zur Optik entgegenwirken CARSTEN KAUS CHRISTIAN SALINGA ANDREAS BOROWSKI HEIDRUN HEINKE Online-Ergänzung MNU 65/7 (15.10.2012) Seiten 1 10, ISSN 0025-5866, Verlag Klaus Seeberger, Neuss 1
Station 1: begehbare Lochkamera Zeit: 8 Minuten Materialien: begehbare Lochkamera, Blende mit verschiedenen Lochgrößen und Magnetstreifen, Flipchart mit Stiften (in der Lochkamera) Aufgaben: Die ersten beiden Aufgaben werden von zwei 3-er-Gruppen zusammen bearbeitet (6 Personen). 1) Schaut euch gemeinsam die Lochkamera von außen und von innen an und macht euch mit dem Aufbau vertraut. 2) Klettet nun je eine Blende so von außen vor die beiden quadratischen Löcher, dass der Magnetstreifen im Inneren des Zeltes herunterhängt. Begebt euch nun alle ins Innere des Zeltes und verschließt die Türe möglichst lichtdicht. 3) Nun begibt sich jede 3-er-Gruppe an ein Loch. Stellt an der Blende das größtmögliche Loch ein und beobachtet das Bild auf dem Flipchart. Was fällt euch auf? Bitte wenden! 2 MNU 65/7 (15.10.2012), ISSN 0025-5866, Verlag Klaus Seeberger, Neuss
4) Einigt euch nun auf einen Bereich des Bildes, dessen Größe ihr mit dem Stift auf dem Flipchart markiert. Beispielhaft ist dies in Abbildung 1 dargestellt. 5) Stellt nun an der Blende alle Lochgrößen der Reihe nach ein und schaut euch jeweils das Bild eures markierten Bereiches an. Welchen Einfluss hat die Lochgröße auf das Bild (Kreuzt an)? Abbildung 1 Je kleiner das Loch, desto dunkler ist das Bild. stimmt stimmt nicht weiß nicht Je kleiner das Loch, desto kleiner wird das Bild. Je kleiner das Loch, desto schärfer wird das Bild. 6) Stellt die Blende auf das größte Loch ein. Deckt nun das Loch von innen mit dem Magnetstreifen im unteren Teil ab. Dies ist in Abbildung 2 gezeigt. Welche Veränderung(en) beobachtet ihr am Bild durch das Anbringen des Magnetstreifens? Abbildung 2 Stellt bitte nun den Ausgangszustand eurer Station wieder her. Das bedeutet: - Blättert den Block auf dem Flipchart um. - Entfernt die Blende mit dem Magnetstreifen und legt diese von außen vor die jeweiligen Löcher. MNU 65/7 (15.10.2012), ISSN 0025-5866, Verlag Klaus Seeberger, Neuss 3
Station 2: Cookie-Cam Zeit: 8 Minuten Dieses Blatt wird in einer 3-er-Gruppe bearbeitet. Materialien: 2 Keksdosen-Lochkameras, Linse (in der Dose) Bei dieser Station wird untersucht, wie sich der Einbau einer Linse bei einer Lochkamera auf das entstehende Bild auswirkt. Aufgaben: 1) Schaut euch die Keksdosen-Lochkameras sowie deren Innenleben an und macht euch damit vertraut. 2) Jeder von euch schaut sich nun zwei verschieden entfernte Objekte in der Nähe der Gruppe durch eine Kamera ohne Linse an und beschreibt seine Beobachtungen bezüglich Orientierung, Helligkeit und Schärfe in der folgenden Tabelle. Objekt 1: Objekt 2: Orientierung: Helligkeit: Schärfe: Bitte wenden! 4 MNU 65/7 (15.10.2012), ISSN 0025-5866, Verlag Klaus Seeberger, Neuss
Setzt nun bei einer der beiden Dosen die Linse in die dafür vorgesehene Halterung vor dem Loch. 3) Jeder von euch schaut sich nun die zuvor beobachteten Objekte ein weiteres Mal durch die Kamera mit Linse an und beschreibt seine Beobachtungen erneut. Objekt 1: Objekt 2: Orientierung: Helligkeit: Schärfe: 4) Vergleicht nun eure Beobachtungen aus den Aufgaben 2 und 3, indem ihr die Objekte abwechselnd durch die Kamera mit und durch die Kamera ohne Linse betrachtet. Was würdet ihr als den wesentlichen Einfluss der Linse bezeichnen? Stellt bitte nun den Ausgangszustand eurer Station wieder her. Das bedeutet: - Entfernt die Linse von der Kamera und legt sie zurück in die Dose. MNU 65/7 (15.10.2012), ISSN 0025-5866, Verlag Klaus Seeberger, Neuss 5
Station 3: Sonnentaler Zeit: 8 Minuten Diese Station wird in einer 3-er-Gruppe bearbeitet. Materialien: Platte mit dreieckigem Loch Wenn die Sonne scheint, entstehen durch die Löcher in den Kronen von Bäumen kleine Lichtflecke auf dem Boden. Obwohl diese Löcher nicht kreisrund sind, ähneln die Lichtflecke oft einem Kreis. Diese kreisförmigen Lichtflecke auf dem Boden werden Sonnentaler genannt. Man kann sie auch selbst erzeugen. Aufgaben: 1) Ein Schüler aus der Gruppe nimmt die bereitgestellte Platte und hält sie in geringer Entfernung über den Boden. Welche Form hat der Lichtfleck, der durch die Sonne auf dem Boden erzeugt wird? 2) Diese Person entfernt die Platte nun langsam vom Boden. Was passiert mit der Form des Lichtflecks? Bitte wenden! 6 MNU 65/7 (15.10.2012), ISSN 0025-5866, Verlag Klaus Seeberger, Neuss
3) Die Entstehung eines Sonnentalers ist im Prinzip nichts anderes als die die Entstehung eines Bildes in einer Lochkamera. Vergleiche den Aufbau einer Lochkamera mit der Skizze in Abbildung 1. Beispiel: Was entspricht dem Loch der Lochkamera in der Skizze in Abbildung 1? Das Loch in der Krone Wo entsteht bei dem Sonnentaler in Abbildung 1 das Bild, welches bei der Lochkamera auf dem Schirm entsteht? Was wird bei den Sonnentalern abgebildet? Abbildung 2: Sonnentaler im Wald Abbildung 1: Sonnentaler auf dem Schulhof MNU 65/7 (15.10.2012), ISSN 0025-5866, Verlag Klaus Seeberger, Neuss 7
Station 4: Spiegel Zeit: 8 Minuten Materialien: 3 kleine Taschenspiegel, Klebeband Aufgaben: Bei dieser Station arbeitet jeder eurer 3-er-Gruppe mit einem eigenen Spiegel. 1) Nimm dir einen kleinen Taschenspiegel und betrachte darin dein Gesicht. Wie du merkst, kannst du nicht deinen ganzen Kopf sehen. Klebe dir je einen Streifen Klebeband auf den Teil deiner Stirn und deines Kinns, der gerade noch im Spiegel sichtbar ist. Beispielhaft ist dies in Abbildung 1 gezeigt. 2) Variiere nun den Abstand zwischen Spiegel und Abbildung 1 Gesicht. Achte hierbei darauf, dass die Klebestreifen immer im Spiegel zu sehen sind. Was stellst du in Bezug auf den abgeklebten Gesichtsbereich fest? Notiere deine Beobachtungen! 3) Vergleiche deine Feststellung mit den Erfahrungen der anderen Gruppenmitglieder. Zu welchem gemeinsamen Ergebnis kommt ihr? 8 MNU 65/7 (15.10.2012), ISSN 0025-5866, Verlag Klaus Seeberger, Neuss
#Station 5: Licht und Farbe Zeit: 8 Minuten Diese Station wird von zwei 3-er-Gruppen bearbeitet (6 Personen). Diese werden im Folgenden mit Gruppe 1 bzw. Gruppe 2 bezeichnet. Materialien: Taschenlampe, 3 farbige Kunststoffscheiben (grün, rot, blau) Aufgaben: 1) Haltet nun - wie in Abbildung 1 gezeigt - verschiedenfarbige Kunststoffscheiben direkt vor die Lampe. Geht dabei nach der unten stehenden Tabelle vor. Folgende Abkürzungen werden verwendet: L: Lampe; B: blaue Scheibe; R: rote Scheibe; G: grüne Scheibe Achtet darauf, die Kunststoffscheiben in der vorgegebenen Reihenfolge vor die Lampe zu halten! Abbildung 1: Aufbau im 1. Schritt Vergleicht jeweils pro Schritt die Farbe des Lichts, welches man sieht, wenn man direkt in die Lampe mit Kunststoffscheibe guckt. Schritt Gruppe 1 (Lampe 1) 1 L+B (siehe Abb. 1) 2 L+B+R Gruppe 2 (Lampe 2) L+B L+B Farbe Lampe 1 Farbe Lampe 2 3 4 5 6 L+B+R L+R L+B+R L+B+R+G L+R L+R+B L+R+B L+R+B+G Bitte wenden! MNU 65/7 (15.10.2012), ISSN 0025-5866, Verlag Klaus Seeberger, Neuss 9
2) Stimmen diese Beobachtungen mit eurer Erwartung überein? (Warum bzw. warum nicht?) 3) Spielt die Reihenfolge der Kunststoffscheiben eine Rolle? 10 MNU 65/7 (15.10.2012), ISSN 0025-5866, Verlag Klaus Seeberger, Neuss