Arbeitsblatt: Manuskript Optik

Physik GU 9 Einführung in die Optik Unterrichtseinheit 2009 M. Stettler Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Physik Einführung in die Optik Inhaltsverzeichnis A. Materialliste3 B. Lernziele.3 C. Arbeitsplan.4 1. Allgemeines6 1.1. Ein optischer Einstieg6 1.2. Hinweise zu den Experimenten.7 1.2.1. Sicherheitshinweise.7 1.2.2. Hinweise zum Material.7 1.2.3. Optische Bank.7 1.2.4. Arbeitshinweise.7 2. Licht und Schatten.7 2.1. Definition Optik7 2.2. Licht und Schatten.8 2.3. Experimente9 2.3.1. 1: Licht und Schatten9 2.3.2. V2: Licht kennt keine krummen Wege.11 3. Reflexionsgesetz.11 3.1. Experimente11 3.1.1. V3: Wie man dem Spiegel auf die Schliche kommt.11 3.1.2. V4: Spieglein, Spieglein an der Wand?.13 3.2. Das Reflexionsgesetz14 3.3. Zusammenfassung15 4. Lichtbrechung16 4.1. Vom Knick in der Optik16 4.2. Reflexion und Lichtbrechung.16 4.3. Das Brechungsgesetz.18 4.4. Linsenexperimente19 4.4.1. V6: Sammellinse19 4.4.2. V7: Zerstreuungslinse19 5. Abbildungsgesetz21 5.1. Camera obscura21 5.2. Sammel- und Zerstreulinsen.21 5.3. Bilder an Sammellinsen.22 5.4. Brechung und Bilder an Linsen.23 5.5. Das Abbildungsgesetz.25 6. Farben.27 6.1. Experimente27 6.1.1. V12: Weisses Licht bekennt Farbe27 6.1.2. V13: Wechselspiel der Farben28 6.2. Regenbogen29 6.3. Subtraktive oder additive Mischung.30 7. Optische Anwendungen31 7.1. Selbstständiger Auftrag.31 7.2. Experimente31 7.2.1. V9: Weitsichtigkeit.31 7.2.2. V10: Projektoren33 7.2.3. V11: Fernrohre33 7.2.4. Kleine Geschichte der Fotografie35 8. Optische Täuschungen.36 Aufbau der Materie; ste Seite 2 Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Physik Einführung in die Optik A. Materialliste KISAM Optik Netzgerät OptischeBank U-Schiene Zündhölzer Papier (Kopierpapier weiss, farbig, schwarz, Kalkpapier, Zielscheiben) diversesKleinmaterial B. Lernziele Du erkennst, dassLicht von einemPunkt ausgeht und sich strahlenförmig, geradlinig ausbreitet. Du kannst Schattenbilder von einer oder zwei Lichtquellen zeichnen und kennst den Unterschied zwischen Kernund Halbschatten. Du kennst den Unterschied zwischen ungerichteter und gerichteter Reflexion und kennst das Reflexionsgesetz Du kannst den Strahlengang bei der Reflexion von ebenenund gewölbten Spiegeln einzeichnen. Du kennst den Unterschied und die Eigenschaften von konkaven und konvexen Spiegeln. Du kennst das Brechungsverhalten von Lichtstrahlen an der Grenzflächezweier optischer Medien, Totalreflexion Du erkennst, dass der Lichtstrahl beim Durchgang durch ein Prisma zweimal gebrochen wird und anschliessend wieder parallel verläuft. Du erkennst, dassweissesLicht beim Durchgang durch ein Prisma in die Spektralfarben zerlegt werden kann. Du kannst den Strahlengang durch eine Sammel- bzw. Zerstreuungslinse einzeichnen und kennst deren unterschiedliche Eigenschaften. Du weisst, was der Brennpunkt einer Linse oder einesSpiegelsist. Du kennst das Abbildungsgesetz und kannst damit mathematischeAufgaben lösen. Du verstehst die Funktionsweise einer ausgewählten optischen Anwendung und kannst den Aufbau und die Funktion zeichnerisch und auch sprachlich der Klasseerläutern. Aufbau der Materie; ste Seite 3 Schulzentrum Längenstein NMM – Physik Einführung in die Optik GU 9 C. Arbeitsplan Themen/ Kapitel 1. Allgemeines 2. Licht und Schatten P/Z Z 3. Reflexion 4. Lichtbrechung 5. Abbildungsgesetz 6. Farben 7. Optische Anwendungen P P P P Aufbau der Materie; ste Aufträge Urknall 7: DS10: lesen inkl. Aufgaben Skript: Allgemeine Hinweise lesen Ein optischer Einstieg lösen Urknall 7: DS11: lesen ohne Aufgaben Skript: Kapitel 2 bearbeiten (2.1, 2.2) 2.3.1: V1: Licht und Schatten 2.3.2: V2: Licht kennt keine krummen. Urknall 7: DS11: Aufgaben 5 – 10 Urknall 7: DS13 Schattenspiele Urknall 7: DS12: lesen ohne Aufgaben Urknall 7: DS14: lesen 3.1.1: V3: Wie man dem Spiegel auf die. 3.1.2: V4: Spieglein, Spieglein an der . Urknall 7: DS15: lesen 3.2. Reflexionsgesetz: Input ste Urknall 7: DS12: Aufgaben 1 – 5 Urknall 7: DS17: lesen ohne Aufgaben 4.1: V5: Vom Knick in der Optik Bearbeite die Kapitel 4.2/4.3 4.1.2: V6: Sammellinse 4.1.3: V7: Zerstreuungslinse Urknall 7: DS18: lesen inkl. Aufgaben Urknall 7: DS17: Aufgaben 1 – 3 Urknall 7: DS16: lesen ohne Aufgaben Urknall 7: DS19: lesen ohne Aufgaben Urknall 7: DS20: lesen ohne Aufgaben 5.1: V8: Verkehrte Welt 5.2 bis 5.4: Löse soweit als möglich 5.5: Abbildungsgesetz: Input ste Urknall 7: DS 19/20: alle Aufgaben 6.1.1: V12: Weisses Licht bekennt Farbe Urknall 7: DS24: lesen ohne Aufgaben Urknall 7: DS25: lesen inkl. Aufgaben 6.1.2: V13: Wechselspiel der Farben Kapitel 6.2: Regenbogen bearbeiten 6.3: Subtraktive oder additive Mischung Einführung Auftrag: ste Urknall 7: DS 21/22/23/26 Selbstständiger Auftrag Plakat Experimente je nach Themenwahl: V9: Weitsichtigkeit V10: Projektoren V11: Fernrohre Geschichte der Fotografie Abschluss/ Hinweise Aufgaben diskutieren SK SK ste ste ste KA ste Demo Klasse ste ste 3.3: Zsfg ste ste ste KA ste (V6 V7) Aufgaben diskutieren ste ste -- ste Aufgaben diskutieren ste (V12 V13) ste Abgabetermin 4.1.10 Seite 4 Schulzentrum Längenstein NMM – Physik Einführung in die Optik GU 9 8. Optische Täuschungen Z Aufbau der Materie; ste Schau dir die verschieden optischen Täuschungen an und diskutiert sie untereinander. Findet selber optische Täuschungen im Internet oder noch besser: erfindet und zeichnet selber einige ste Seite 5 Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Physik Einführung in die Optik 1. Allgemeines 1.1. Ein optischer Einstieg Zu Beginn etwas Rätselhaftes. Jede Zahl steht für einen Buchstaben des ABC (ohne QXY): Gleiche Zahl bedeutet gleicher Buchstabe. Die Buchstaben in den grauen Kästchen ergebenein Lösungswort. Lösungswort: Aufbau der Materie; ste Seite 6 Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Physik Einführung in die Optik 1.2. Hinweise zu den Experimenten 1.2.1. • • 1.2.2. • • • 1.2.3. • • • 1.2.4. • Sicherheitshinweise Achte beim Hantieren mit Strom darauf, dass du erst am Schluss den Hauptschalter einschaltest und diesen zuerst wieder ausschaltest. Wenn die Versuchsanordnung geändert wird, so schalte vorher die Lampe aus (am Netzgerät) Hinweise zum Material Trage Sorge zum Material. Es ist zwar für den Schülergebrauch geschaffen, aber deiner körperlichen Kraft ist essicher nicht gewachsen. Wenn doch etwas kaputtgehen sollte, so meldedich bei der Lehrkraft. Achte bitte darauf, dassdas Material sauber und gereinigt am richtigen Ort im Rako-Kasten weggeräumt wird. Optische Bank Steckedie Lampe mit Gehäusein Halter auf die U-Schiene(Glühwendel senkrecht) Speisedie Lampe, wenn nichts anderesangegebenist, mit 12 V Wechselstrom aus dem Netzgerät Verseheden Tischschirm mit weissemPapier (Büroklammern, Klebestreifen) Arbeitshinweise Arbeite innerhalb der Gruppe gut mit, setze dich für die Gruppe ein. Schauenicht nur zu, sondern beteilige dich aktiv an den Experimenten. So kannst du sicher am meisten profitieren. So und nun wünsche ich dir viel Erfolg und viel Spass beim Experimentieren. 2. Licht und Schatten 2.1. Definition Optik Optik ist die Lehre der Lichtstrahlen. Wir befassen uns mit dem Licht und wollen verschiedene Phänomene und Eigenschaften experimentell erforschen. Aufbau der Materie; ste Seite 7 Schulzentrum Längenstein NMM – Physik Einführung in die Optik GU 9 2.2. Licht und Schatten Verdeutliche mit Hilfe von Lichtstrahlen, wie sich Licht von den dargestellten Lichtquellen aus ausbreitet! Punktförmige Glühlampe Sonne Kerzenflamme Zeichne in die Skizzen die Schattengebiete ein! Markiere sie! a) b) Ein Körper wird nacheinander zuerst von einer, dann von zwei punktförmigen Lichtquellen beleuchtet. Zeichne die Schattengebiete ein! Markiere sie! L1 L2 Aufbau der Materie; ste Seite 8 Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Physik Einführung in die Optik 2.3. Experimente 2.3.1. 1: Licht und Schatten Versuch 1 Licht und Schatten Ziel Du findest heraus, wovon Grösseund Form einesSchattens abhängig ist. Auftrag sieheentsprechendeVersuchskarte Aufgabe Konstruiere die Schattenbilder zu den verschiedenenPositionen 15 Beispiel: . . . . . . . . . . . Auswertung Formuliere den Zusammenhang Schattengrösse– Lampenabstand in einem „je . – desto .-Satz und bearbeite die folgendeSeite Merksatz Je grösser der Abstand Lichtquelle – Zündholz, desto kleiner ist der Schatten und umgekehrt. Aufbau der Materie; ste Seite 9 Schulzentrum Längenstein GU 9 Aufbau der Materie; ste NMM – Physik Einführung in die Optik Seite 10 Schulzentrum Längenstein GU 9 2.3.2. NMM – Physik Einführung in die Optik V2: Licht kennt keine krummen Wege Versuch 2 Licht kennt keine krummen Wege Ziel Du erfährst, wie sich Lichtstrahlen ausbreiten. Auftrag sieheentsprechendeVersuchskarte Aufgabe Zeichne die Lichtstrahlen, die durch die Spaltblende scheinen. 20 ** Merksatz Die Spaltblende lässt vom Lichtkegel vor der Blende nur einen klar begrenzten „Lichtvorhang nach der Spalte übrig. Bei waagrecht gestellter Lampe werden Lichtstrahlen aus verschiedenen Richtungen durch die Spaltblende geschickt, es entsteht ein diffuses Lichtbündel. 3. Reflexionsgesetz 3.1. Experimente 3.1.1. V3: Wie man dem Spiegel auf die Schliche kommt Versuch 3 Wie man dem Spiegel auf die Schliche kommt 30 ** Ziel Du entdeckst, wie Spiegel Licht umlenken. Auftrag sieheentsprechendeVersuchskarte Aufgabe In einem Raum sind 6 Spiegel angebracht. Mit einem Scheinwerfer wird durch den Eingang auf den ersten Spiegel geleuchtet. Wo verlässt der Lichtstrahl den Raum? Konstruiere den Strahlengang. Aufbau der Materie; ste Seite 11 Schulzentrum Längenstein NMM – Physik Einführung in die Optik GU 9 C Merksatz Der Reflexionswinkel eines Spiegels ist gleich gross wie sein Einfallswinkel. Aufbau der Materie; ste Seite 12 Schulzentrum Längenstein NMM – Physik Einführung in die Optik GU 9 3.1.2. V4: Spieglein, Spieglein an der Wand? Versuch 4 Spieglein, Spieglein an der Wand Ziel Du entdeckst den Unterschied zwischen ebenen und gewölbten Spiegeln und ihre Anwendungsmöglichkeiten Auftrag sieheentsprechendeVersuchskarte Aufgabe Wie werden die parallel einfallenden Lichtstrahlen gespiegelt? Zeichne. Hohlspiegel (konkav) Auswertung 30 ** Wölbspiegel (konvex) Vergleichedeine Lösung mit der Lösungsfolie von ste. Merksatz Der Hohlspiegel (konkav) erzeugt ein vergrössertes, der Wölbspiegel (konvex) ein verkleinertes Bild. Parallel einfallende Strahlen werden vom Hohlspiegel in einen einzigen Brennpunkt reflektiert. Der Wölbspiegel streut parallel einfallende Strahlen, als ob sie aus einem Brennpunkt hinter dem Spiegel kommen würden. Aufbau der Materie; ste Seite 13 Schulzentrum Längenstein NMM – Physik Einführung in die Optik GU 9 3.2. Das Reflexionsgesetz 1. Wie lautet das Reflexionsgesetz? Einfallslot Dabei liegen einfallender Strahl, Lot und reflektierter Strahl in einer Ebene. einfallender Strahl Reflexionswinkel Spiegel Licht trifft unter verschiedenenWinkeln auf unterschiedliche Spiegel. Ergänze jeweils den Strahlenverlauf! a) 3. Einfallswinkel Skizziere den Strahlenverlauf an einem ebenen Spiegel und benennealle Teile der Skizze! 2. reflektierter Strahl b) c) d) Licht wird an unterschiedlichen Spiegeln reflektiert! Ergänze jeweils den Strahlenverlauf! Beschreibe die Besonderheiten in Worten! a) b) Das Licht trifft sich Das Licht trifft näherungsweise in sich in einem einem Punkt und Punkt und läuft läuft dann dann auseinander. auseinander. c) Das Licht wird in unter-schiedliche Richtungen reflektie rt. Aufbau der Materie; ste Seite 14 Schulzentrum Längenstein NMM – Physik Einführung in die Optik GU 9 3.3. u a m n a s n Spieglein, Spieglein an der Wand Gekrümmte Spiegel Aufbau der Materie; ste Seite 15 Schulzentrum Längenstein NMM – Physik Einführung in die Optik GU 9 4. Lichtbrechung 4.1. Vom Knick in der Optik Versuch 5 Vom Knick in der Optik 40 ** Ziel Du erfährst, wie Lichtstrahlen ihre Richtung ändern, wenn sie von einem durchsichtigen Stoff in einen andern durchsichtigen Stoff übergehen. Auftrag sieheentsprechendeVersuchskarte Aufgabe Lege das Prismenmodell auf die Vorlage und schicke drei Lichtstrahlen in den eingezeichneten Richtungen durch das Prismenmodell und zeichne ihren Weg mit Farbstiften ein. 1 2 Auswertung 3 Vergleichedeine Lösung mit der Lösungsfolie von ste. Merksatz Beim Übergang vom optisch dünneren in das optisch dichtere Medium wird der Lichtstrahl zum Lot hin gebrochen. Beim Übergang vom optisch dichteren in das optisch dünnere Medium wird der Lichtstrahl wieder vom Lot weg gebrochen. Zu flach auftreffende Lichtstrahlen werden total reflektiert (gespiegelt) 4.2. Reflexion und Lichtbrechung 1. Ergänze jeweils den Strahlenverlauf! Zeichne zunächst das Lot ein! Aufbau der Materie; ste Seite 16 Schulzentrum Längenstein NMM – Physik Einführung in die Optik GU 9 a) b) c) d) Luft Luft Spiegel 2. Glas Luft Glas Luft Vor einemSpiegel steht ein Gegenstand. Konstruiere das Spiegelbild! BeschreibediesesBild! Spiegel 3. Durch welchen Teil der Wasseroberfläche kann der Delfin sehen? Zeichne die Lichtstrahlen ein! Markiere den betreffenden Teil der Wasseroberflächefarbig! Aufbau der Materie; ste Seite 17 Schulzentrum Längenstein NMM – Physik Einführung in die Optik GU 9 4.3. Das Brechungsgesetz 1. Wie lautet das Brechungsgesetz? Luft Wasser Ergänze in der Skizze den Strahlenverlauf! Benennealle gezeichneten Teile einschließlich der Winkel! 2. Licht trifft auf eine Grenzfläche zwischen zwei verschiedenen Stoffen. Ergänze jeweils den Strahlenverlauf! Begründe ihn! a) b) Luft 3. Luft c) Luft Licht trifft von Luft auf unterschiedlich geformte Körper aus Plexiglas (c 201 000 km/s). a) b) 45 30 Aufbau der Materie; ste Seite 18 Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Physik Einführung in die Optik 4.4. Linsenexperimente 4.4.1. V6: Sammellinse Versuch 6 Sammellinse 30 ** Ziel Du entdeckst, wie sich der „Knick in der Optik bei Konvexlinsen auswirkt, und weshalb sie „Sammellinsen genannt werden. Auftrag sieheentsprechendeVersuchskarte Aufgabe: Zeichne den weiteren Verlauf der 5 parallel einfallenden Lichtstrahlen Auswertung Vergleichedeine Lösung mit der Lösungsfolie von ste. Merksatz Konvexlinsen brechen parallele Lichtstrahlen so, dass sie sich in einem Brennpunkt treffen, sie werden deshalb „Sammellinsen genannt. Je stärker die Linse gekrümmt ist, umso kleiner ist ihre Brennweite. 4.4.2. V7: Zerstreuungslinse Versuch 7 Zerstreuungslinse Ziel Du entdeckst, wie sich der „Knick in der Optik bei der Konkavlinse auswirkt, und weshalb sie Aufbau der Materie; ste 20 ** Seite 19 Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Physik Einführung in die Optik „Streulinse genannt wird. Auftrag sieheentsprechendeVersuchskarte Aufgabe: Zeichne den weiteren Verlauf der 5 parallel einfallenden Lichtstrahlen Auswertung Vergleichedeine Lösung mit der Lösungsfolie von ste. Merksatz Konkavlinsen werden als Streulinsen bezeichnet, weil parallel auftreffendes Licht hinter der Linse so auseinanderläuft, als ob die Strahlen aus dem (virtuellen) Brennpunkt vor der Linse zu kommen scheinen. Aufbau der Materie; ste Seite 20 Schulzentrum Längenstein NMM – Physik Einführung in die Optik GU 9 5. Abbildungsgesetz 5.1. Camera obscura Versuch 8 Verkehrte Welt Ziel Du baust eine Lochkamera und kannst herausfinden, wie sie funktioniert. Auftrag sieheentsprechendeVersuchskarte 30 ** Aufgabe: Zeichne die Figur, wie sie durch d. Lochblendeauf d. Kalkpapier abgebildet wird. Auswertung Vergleichedeine Lösung mit der Lösungsfolie von ste. Merksatz Jeder Originalpunkt wird durch die Lochblende „punktgespiegelt. Wie bei den Punktspiegelungen in der Geometrie entsteht so ein um 180 Grad gedrehtes Bild. Die Fläche der Sammellinse ist etwa 1500 mal grösser als die Lochblende und wirft entsprechend mehr Licht auf die Projektionsfläche. 5.2. Sammel- und Zerstreulinsen 1. a) Ergänze bei den beiden Skizzen den Strahlenverlauf! Aufbau der Materie; ste Seite 21 Schulzentrum Längenstein NMM – Physik Einführung in die Optik GU 9 b) Beschreibeeine Möglichkeit zur Bestimmung der Brennweite einer Sammellinse! z. B.: Es wird paralleles Licht auf eine Sammellinse gelenkt. Dieses parallele Licht wird im Brennpunkt gesammelt. Die Entfernung Linsenebene – Brennpunkt kann ermittelt werden. 2. Konstruiere das Bild von G! BeschreibeArt, Lage und GrößedesBildes! a) b) 2F 2F 2F Es entsteht ein reelles, umgekehrtes, verkleinertes Bild. 2F Es entsteht ein reelles, umgekehrtes, vergrößertes Bild c) Was für ein Bild entsteht, wenn sich der Gegenstand genau in der doppelten Brennweite befindet? Es entsteht ein reelles, umgekehrtes, gleich großes Bild. 5.3. Bilder an Sammellinsen Ergänze jeweils den Strahlenverlauf! Gib den Ort, die Größe, die Lage und die Art desBildes an! Ort des Gegenstands Aufbau der Materie; ste Skizze Ort, Größe, Lage und Art desBildes Seite 22 Schulzentrum Längenstein NMM – Physik Einführung in die Optik GU 9 außerhalb der doppelten Brennweite F in der doppelten Brennweite F zwischen einfacher und doppelter Brennweite F in der einfachen Brennweite F innerhalb der einfachen Brennweite F 5.4. Brechung und Bilder an Linsen 1. Vervollständige die folgenden Strahlenverläufe! Aufbau der Materie; ste Seite 23 Schulzentrum Längenstein NMM – Physik Einführung in die Optik GU 9 a) b) F c) d) F 2. 3. Wie ändert sich der Strahlenverlauf, wenn vor einer Sammellinseeine Zerstreuungslinseangeordnet wird? a) Skizziere den veränderten Strahlenverlauf! b) Überprüfe diesenStrahlenverlauf experimentell! Konstruiere in den folgenden Fällen das Bild des GegenstandesG! Bestimmejeweils die Gegenstandsweite, die Bildweite und die Bildgröße! a) b) g b B g b B c) g b B Aufbau der Materie; ste Seite 24 Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Physik Einführung in die Optik 5.5. Das Abbildungsgesetz Aufbau der Materie; ste Seite 25 Schulzentrum Längenstein NMM – Physik Einführung in die Optik GU 9 Zusammenhang zwischen Gegenstands- und Bildweite bei Sammellinsen Gegenstandsweite Bildweite Eigenschaften desBildes 2f 2f reell, umgekehrt, verkleinert 2f 2f reell, umgekehrt, gleich gross 2f 2f reell, umgekehrt, vergrössert g kein Bild möglich g virtuell, aufrecht, vergrössert Beispiel-Aufgabe: Es sei 20 cm und 45 cm. Berechnedie Bildweite Aufbau der Materie; ste Seite 26 Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Physik Einführung in die Optik 6. Farben 6.1. Experimente 6.1.1. V12: Weisses Licht bekennt Farbe Versuch 12 Weisses Licht bekennt Farbe 30 ** Ziel Du entdeckst, woraus weissesLicht besteht, und stellst fest, ob die Farbe des Lichts einen Einfluss auf dessenBrechung hat. Auftrag sieheentsprechendeVersuchskarte Aufgabe: Zeichne das entstehendeFarbspektrum in der richtigen Abfolge mit Farbstift in das Rechteck unten rechts. Auswertung Vergleichedeine Lösung mit der Lösungsfolie von ste. Merksatz Weisses Licht besteht aus einer Mischung aller Spektralfarben. Violettes Licht (kurzwellig) wird durch transparente Prismen stärker abgelenkt, als rotes Licht (langwellig). Aufbau der Materie; ste Seite 27 Schulzentrum Längenstein NMM – Physik Einführung in die Optik GU 9 6.1.2. V13: Wechselspiel der Farben Versuch 13 Wechselspiel der Farben 30 ** Ziel Du erlebst, dassLicht neu gemischt werden kann. Auftrag sieheentsprechendeVersuchskarte Aufgabe Färbe die Kreisteile gemässdeinen Beobachtungen zur additiven Farbmischung. Gr£ Blau Auswertung Rot Vergleichedeine Lösung mit der Lösungsfolie von ste. Merksatz Mit den Grundfarben rot, blau und grün können alle anderen Farben additiv gemischt werden. Die additive Mischung von Komplementärfarben gibt immer weiss (GrünMagenta, RotCyan, BlauGelb). Aufbau der Materie; ste Seite 28 Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Physik Einführung in die Optik 6.2. Regenbogen Aufbau der Materie; ste Seite 29 Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Physik Einführung in die Optik 6.3. Subtraktive oder additive Mischung Aufbau der Materie; ste Seite 30 Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Physik Einführung in die Optik 7. Optische Anwendungen Das Kapitel 7. Optische Anwendungen (im Alltag) bearbeitest du alleine ausserhalb der eigentlichen Unterrichtszeit. Du wählst einen der folgenden Anwendungen aus und betrachtest diesen intensiver. Im Januar stellst du deine optische Anwendung vor. 7.1. Selbstständiger Auftrag Ziel Du erarbeitest eine optische Anwendung selbstständig und kannst dann darüber detailliert Auskunft geben. Auftrag Du arbeitest alleine und stellst deine optische Anwendung mit Hilfe eines Plakates (A3) dem Publikum vor. Optische Anwendungen Mikroskop Fernrohr Dia-Projektor Hellraumprojektor Fotoapparat (Baue dir eine eigeneCamera obscura) Lupe Brille Kontaktlinse MenschlichesAuge TierischeAugen (Facettenauge,Adlerauge, .) Inhalt Informiere dich, wie die optischeAnwendung aufgebaut ist und welche Linsen wie und wo um Einsatz kommen Stelle einen Querschnitt durch die optische Anwendung auf deinem Plakat grafisch dar (Zeichnung) und zeichne auch den Lichtstrahlengang dazu. Informiere dich, wie die optischeAnwendung funktioniert, bzw. warum sie funktioniert Zusatz Lupe/Brille: Stelle die unterschiedlichen Sehhilfen dar und zeige auch, bei welchen Beschwerden sie verwendet werden können Zusatz Menschliches Auge: Dazu gehören auch die Beschwerden, die mit Sehhilfen korrigiert werden können oder auch nicht (inkl. Blindheit). Zusatz Tierische Augen: Zeige auf, welche andern Augenarten in der Natur auch noch vorkommenund zeige ihre Unterschiedezum menschlichen Auge auf. Zeige mindestens3 andere unterschiedliche Augenarten Plakat Format A3, Zeichnungen: Bilder aus dem Internet erlaubt, wenn sie in genügend grosser Auflösung vorhanden sind und gross aufgeklebt werden können. Auf eine leserliche Handschrift wird Wert gelegt. Abgabetermin 1. Schultag nach den Weihnachtsferien: Montag, 4. Januar 2010. Beurteilung Diese Fleissarbeit wird nach Inhalt und Gestaltung beurteilt. Auf Handarbeit wird Wert gelegt. Du musst darauf gefasst sein, Fragen zum „Apparat beantworten zu können. 7.2. Experimente 7.2.1. V9: Weitsichtigkeit Versuch 9 Weitsichtigkeit Ziel Du lernst die Weitsichtigkeit und ihre Korrektur im Modell kennen. Aufbau der Materie; ste 25 ** Seite 31 Schulzentrum Längenstein NMM – Physik Einführung in die Optik GU 9 Auftrag sieheentsprechendeVersuchskarte Netzhaut Parallelstrahl Zentralstrahl Gegenstand Hornhaut Augenlinse Bild Zentralstrahl Parallelstrahl Parallelstrahl Zentralstrahl Gegenstand Bild Zentralstrahl Parallelstrahl Konvexlinse Merksatz Aufbau der Materie; ste Durch den zu kurzen Augapfel entsteht ein scharfes Bild erst hinter der Netzhaut. Mit einer Sammellinse werden die Lichtstrahlen „vorgekrümmt, um den Brennpunkt der Augenlinse nach vorne zu verschieben. Seite 32 Schulzentrum Längenstein GU 9 7.2.2. NMM – Physik Einführung in die Optik V10: Projektoren Versuch 10 Projektoren 20 Ziel Du findest eine Möglichkeit, wie die Wirkung der Projektionslampe verbessert wird, damit möglichst wenig Licht „verloren geht. Auftrag sieheentsprechendeVersuchskarte Aufgabe Zeichne einen verbesserten Projektionsapparat Auswertung Vergleichedeine Lösung mit der Lösungsfolie von ste. Merksatz Um möglichst viel Licht auf das Diapositiv zu lenken, müssen möglichst viele Lichtstrahlen mit einer Sammellinse aufgefangen und gebündelt werden. Anmerkung: Ohne Obektiv (Konvexlinse B) würden anstelle von klaren Bildpunkten nur diffuse Bildflecke entstehen. 7.2.3. V11: Fernrohre Versuch 11 Fernrohre Ziel Du findest durch systematisches Experimentieren die geeignete Linsenkombination für ein möglichst starkesastronomischesFernrohr. Aufbau der Materie; ste 25 ** Seite 33 Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Physik Einführung in die Optik Auftrag sieheentsprechendeVersuchskarte Aufgabe In der ersten Abbildung siehst du den Strahlengang durch ein Objektiv mit kleiner Brennweite und das entstehende (virtuelle) Bild. Konstruiere das (virtuelle) Bild in der zweiten Abbildung am Objektiv mit grosserBrennweite. Auswertung Vergleichedeine Lösung mit der Lösungsfolie von ste. Merksatz Ein astronomisches Fernrohr besteht aus einem Objektiv, das von fernen Objekten ein (virtuelles) Bild erzeugt, und einem Okular (Lupe), mit welchem das Zwischenbild vergrössert betrachtet wird. Je grösser die Brennweite des Objektivs ist, umso stärker ist das Fernrohr (siehe Abbildung). Aufbau der Materie; ste Seite 34 Schulzentrum Längenstein GU 9 7.2.4. NMM – Physik Einführung in die Optik Kleine Geschichte der Fotografie Aufbau der Materie; ste Seite 35 Schulzentrum Längenstein GU 9 NMM – Physik Einführung in die Optik 8. Optische Täuschungen Hier einige Beispiele von optischen Täuschungen. Einige sind bekannter, andere weniger. Findest du andere optischen Täuschungenim Internet? Erfinde und zeichne doch eigeneoptischen Täuschungen. Aufbau der Materie; ste Seite 36 Schulzentrum Längenstein GU 9 Aufbau der Materie; ste NMM – Physik Einführung in die Optik Seite 37