Einen Regenbogen herbeizaubern Ist es möglich, hier im Schülerlabor einen Regenbogen zu erzeugen? Ja Nein Wo und wann hast du schon Regenbögen oder Regenbogenfarben gesehen? Regenbogen in der Natur nach Gewittern oder starken Regenfällen, wenn gleichzeitig die Sonne hervorkommt. Die Regenwand steht dann vor und die Sonne hinter dem Beobachter. Regenbogenfarben auf Ölfilm, Regenbögen auf einer CD oder an Glastischkanten, Schnee schimmert in der Sonne in Regenbogenfarben Schalte nun den Tageslichtprojektor an! Warte, bis das Wasser ganz ruhig ist. Was beobachtest du? einen Regenbogen Überlege dir, wie das weiße Licht durch das Wasser an der Wand abgebildet wird. Zeichne es in die Skizze ein! Anmerkung: Der Lichtstrahl geht eigentlich räumlich nach hinten und nicht auf die Seite! Der Regenbogen wird von der Lichtquelle unten erzeugt. 1
Zaubere nun selbst einen Regenbogen herbei! Diesen Versuch kannst du bestimmt auch zu Hause vorführen. Du brauchst: eine Taschenlampe eine Wasserkanne ein rechteckiges durchsichtiges Becken Durchführung: Fülle die Hälfte des Wassers in das Becken. Schalte die Taschenlampe an und halte sie direkt vor das Becken. Erkennst du den Regenbogen? Verändere den Wasserstand! Wann wird der Regenbogen am Schönsten? Kreuze an! Bei niedrigem Wasserstand Bei hohem Wasserstand Regenbogen ohne Wasser Ist es möglich, einen Regenbogen ohne Verwendung von Wasser herzustellen? Ja Nein Jetzt bist du dran! Nimm den dreieckigen Glaskörper zur Hand (man kann auch Prisma dazu sagen) und lege ihn in den Strahlengang. Die große Fläche des Prismas liegt dabei auf dem Tisch. Drehe ihn so lange um seine Achse, bis du die Regenbogenfarben erkennst. Male die unterschiedlichen Farben in das Bild! 2
Versuche, die Farben weiter zu zerlegen! Benutze dazu ein weiteres Prisma und lege es in den Strahlengang einer bestimmten Farbe. Gelingt es dir? Ja Nein Nein, es ist nicht möglich. Weißes Licht besteht aus vielen Farben. Jedes farbige Licht besitzt eine eigene Wellenlänge. Fällt eine bestimmte Wellenlänge auf das Prisma, so wird sie abgelenkt. Jede Wellenlänge wird unterschiedlich stark abgelenkt (Ablenkwinkel). Trifft nun weißes Licht auf das Prisma, so wird jede Farbe, die im weißen Licht enthalten ist, je nach Wellenlänge unterschiedlich stark abgelenkt. Rot wird am schwächsten abgelenkt, blau am stärksten. Candela hat schon alles für dich als Merksatz aufgeschrieben, aber kannst du es lesen? Mit dem Glasprisma konntest du weißes Licht in seine Spektralfarben zerlegen. Ist es möglich, diese wieder zu vereinen? Ja Nein Einfach die Glasobjekte auf das laminierte Blatt legen lassen und den Punkt zeigen, auf dem das Licht wieder weiß wird. Dahinter bleibt das Licht bunt. Wenn du eine Lösung gefunden hast, mit der du die Spektralfarben wieder zu Weiß vereint hast, dann kreuze das fehlende Glasobjekt an! 3
Stell dir vor, du pickst dir aus dem Regenbogen drei farbige Lichtstrahlen heraus - Rot, Grün und Blau - und mischst diese farbigen Lichtstrahlen zusammen. Welche Farbe würdest du erhalten? es kommt schwarz heraus es kommt weiß heraus es kommt pink heraus Teste deine Vermutung am Farbmischpult. Wie ein Computermonitor die Farben mischt Wie viele Farben braucht ein Computermonitor, um alle erdenklichen Farben zu erzeugen? Ich vermute 3 5 6 8 16 24 Farben. Überprüfe deine Vermutung. Nehme die Lupe, halte sie direkt an den Bildschirm und schaue dir die einzelnen Farbstreifen genau an. Trage deine Beobachtungen unten in die Liste ein. Schwarz: setzt sich zusammen aus Rot, Grün, Blau, allerdings sehr dunkel. Erinnert Ihr euch noch an den Anfang? Wir sehen nur, wenn Etwas beleuchtet wird oder selbst leuchtet. Ist es dunkel, haben wir nur schwarz vor Augen. Rot rote Punkte und Schwarz (kein Licht) Grün grüne Punkte und Schwarz (kein Licht) Blau blaue Punkte und Schwarz (kein Licht) Gelb rote und grüne Farbpunkte dicht nebeneinander Magenta blaue und rote Farbpunkte dicht nebeneinander Cyan grüne und blaue Farbpunkte dicht nebeneinander Weiß rote, grüne und blaue helle Farbpunkte dicht nebeneinander Hat deine Vermutung gestimmt? Kreuze nun die richtige Antwort an! Ein Computer braucht 3 5 6 8 16 24 Farben. 4
Versuch Farbmischer Schätzfrage: Wie viele verschiedene Farben lassen sich mit unserem Farbmischer mischen? 6 10 18 50 100 1.000 Farben. Wie lässt sich das abschätzen? Wir können es einfach ausprobieren, die Farben notieren und anschließend zählen. Mathematiker lösen das eleganter. Zunächst überlegen wir, wie viele Helligkeitsstufen jeder Regler hat, d.h. es gibt ca. 10 x 10 x 10 Farbvarianten. Wisst ihr, wie ihr das ausrechnen könnt? 10 x 10 = 100, d.h. zur 10 kommt einfach eine 0 dazu. Was ist dann 10 x 10 x 10? 1.000. Genau, einfach noch eine 0 dranhängen. Drehe alle Regler auf und stelle dich zwischen die Scheinwerfer und die Wand! Was beobachtest du? Mein Schatten ist farbig. Mein Schatten hat unterschiedliche Graustufen. Mein Schatten ist sowohl grau als auch farbig. Dein Schatten erscheint auf einmal bunt statt schwarz. Jede farbige Lampe für sich erzeugt einen schwarzen Schatten. Leuchtet mehr als eine Lampe, bilden sich ein schwarzer Kernschattenbereich und mehrere farbige Halbschattenbereiche. Weitere Beobachtungen Ich sehe mehrere Schatten, weil sich das farbige Licht in neue Farben aufspaltet. weil wir drei verschiedene Lichtquellen nebeneinander haben. Die Schatten sind gegeneinander verschoben, weil das Licht aus verschiedenen Winkeln und aus drei Lichtquellen kommt. Je nachdem, welche Lichtfarbe auf die Wand trifft oder sich mit anderen überlagert, erscheinen die Schatten in der jeweiligen Farbe oder Mischfarbe. Schwarz sind sie an den Stellen, auf die kein Licht fällt. 5
Wie ein Drucker die Farben mischt Wie viele Farben braucht ein Drucker, um alle erdenklichen Farben zu erzeugen? Ich vermute 3 4 5 10 Farben. Der Drucker benötigt 3 Farben und Schwarz, um alle erdenklichen Farben zu erzeugen. Nehme den Umschlag Fischerboot. Lege die Folien mit der Aufschrift Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz auf dem Leuchttisch aufeinander. Verändert sich das Bild, wenn du die Reihenfolge der Folien veränderst? Nein, die Reihenfolge spielt keine Rolle. Schaue dir den Farbbildausdruck von den Fischerbooten auf dem Papier genauer unter der Lupe an. Welche Farbpunkte musst du auf dem Papier dicht nebeneinander setzen, um die Farbe Rot, wie auf dem Bild im Kreis 1 markiert, zu erzeugen? Magenta und Gelb. Welche Farbpunkte musst du auf dem Papier dicht nebeneinander setzen, um die Farbe Blau, wie auf dem Bild im Kreis 2 markiert, zu erzeugen? Cyan und Magenta. Welche Farbpunkte musst du auf dem Papier dicht nebeneinander setzen, um die Farbe Grün, wie auf dem Bild im Kreis 3 markiert, zu erzeugen? Vor allem Cyan gemischt mit etwas Gelb und etwas Magenta. Fazit: Ein Farbdrucker arbeitet mit vier Farbkartuschen. Aus ihnen kann er alle anderen Farben erzeugen, aber er mischt sie nicht wirklich, es wird ein anderer Trick angewendet. 6
Schau dir zunächst folgende Bilder an! Fülle den Lückentext aus. Benutze dazu die Worte im Kasten unten. Je kleiner die Quadrate werden, desto mehr scheinen sich die beiden Farben zu vermischen. Am Ende sieht unser Auge keine Quadrate in Gelb und Magenta mehr, sondern eine rötliche Fläche. Magenta kleiner Quadrate vermischen rötliche 7