PL:Lichtdetektive

Aus Wiki Physik und ihre Didaktik



Aufbauanleitung Station 1: Das Auge

Es wird die Mappe mit den laminierten Blättern (2 Stationsschilder, A3-Blatt des Augenaufbaus) benötigt.

Augenmodell

Datei:Das Augenmodell.jpg
Das Augenmodell

Materialien

  • 1 Figur (bevorzugt die Ente), Objekttisch, Tischschilder
  • Augenmodell (3D-Druck blauschwarz)
  • Linse 1 mit f=100mm, Linse 2 mit f=75mm, Linse 3 mit f=150mm
  • blaue Brille mit Linse 4 drin (f=75mm, 2 Zoll Durchmesser), grüne Brille mit Linse 5 drin (f=-100mm)
  • eine 2 Zoll große Lens Tube, eine 1 Zoll große Lens Tube
  • Optische Bank (1m), 4 gleiche lange Reiter zur Befestigung
  • 2 gleich hohe Posts (bevorzugt 15cm), 1 Post der Länge 10cm für das Augenmodell
  • 2 schwarze Tischlampen
  • Lineal (50cm lang)
  • schwarzes Stofftuch

Versuchsaufbau

Datei:Versuchsaufbau zum Aufbau des Auges.jpg
Versuchsaufbau zum Aufbau des Auges
  1. Befestige das Auge mit dem 10cm Post und einem Reiter auf der Bank.
  2. Befestige den Objekttisch mit Ente darauf mit einem Reiter auf der Bank so, dass sich die Ente in einer Ebene mit der Augenlinse befindet. Stelle den Abstand zwischen Ente und Augenlinse auf 18,3cm ein.
  3. Stecke Linse 1 (f=100mm) noch nicht in das Augenmodell! Lege Linse 1, Linse 2 (f=75mm) und Linse 3 (f=150mm) neben den Versuchsaufbau.
  4. Befestige Linse 4 mithilfe einer 2 Zoll großen Lens Tube in der Halterung der blauen Brille. Befestige Linse 5 mithilfe einer 1 Zoll großen Lens Tube in der Halterung der grünen Brille.
  5. Schraube die grüne Brille mit Linse 4 drin (f=-100mm) und die blaue Brille mit Linse 5 drin (f=75mm, 2 Zoll) jeweils in einen 15cm langen Post und lege sie ebenfalls neben den Versuchsaufbau.
  6. Platziere die Tischlampen so, dass sie die Ente gut beleuchten und stelle die Tischschilder geordnet neben die Bank.
  7. Lege das schwarze Stofftuch neben den Versuchsaufbau
  8. Hinweis an die Betreuer: Achtet darauf, dass die Schülerinnen und Schüler beim Augenmodell den Abstand zwischen Ente und Augenlinse messen und nicht den Abstand zwischen den beiden Reitern der Objekte an der optischen Schiene ablesen! Diese stimmen nicht überein...



Augenlinse (2D)

Materialien

Datei:Versuch Augenlinse 2D.jpg
Versuchsaufbau zum Strahlengang an der Augenlinse
  • Schwarze 5-Strahl-Lampe (Lampe Nummer 2)
  • A2 große, weiße magnetische Unterlage
  • Linsen 1, 2 und 3 aus dem Set „Geometrische Optik“
  • Din A3-Blatt „A“ aus dem Set „Geometrische Optik“

Versuchsaufbau

  1. Ordne die 5-Strahl-Lampe so an, dass alle Strahlen geradlinig auf die gezeichnete Linse des laminierten Augenquerschnittblatts treffen.
  2. Lege die Linsen 1, 2 und 3 aus dem Geometrische Optik Set neben den Versuchsaufbau parat.
  3. Verschiebe den Regler an der 5-Strahl-Lampe so, dass der Weg der Lichtstrahlen durch das 2D-Auge gut sichtbar ist.

Aufbauanleitung Station 2: Die Lochkamera

Es wird die Mappe mit den laminierten Blättern (2 Stationsschilder) benötigt.

Versuch 1: Beleuchteten Löwen beobachten + Gegenstände aus dem Fenster beobachten

Datei:Lochkamera schwarz.jpg
schwarze Lochkamera aus Pappe
Datei:Lochkamera Holz.jpg
beige Lochkamera aus Holz
Versuchsaufbau Lochkamera mit beleuchtetem Löwen

Materialien

  • Lochkamera aus Holz (beige)
  • Lochkamera aus Pappe (schwarz)
  • Schleich-Löwen als Gegenstand
  • Podest für den Löwen
  • schwarzes Stofftuch
  • Meterstab
  • 2 schwarze, sehr helle Taschenlampen
  • 2 Stativfüße, 2 Stativstangen (50cm Länge), 2 Doppelkreuzmuffen, 2 Stativklemmen

Versuchsaufbau

  1. Stelle den Löwen auf das hochgefahrene Podest.
  2. Baue zwei Stative bestehend aus Stativfüßen, Stativstangen, Doppelkreuzmuffen und Stativklemmen auf.
  3. Befestige die Taschenlampen in den Stativklemmen so, dass sie den Löwen schräg oberhalb von vorne beleuchten (siehe Foto: Versuchsaufbau Lochkamera mit beleuchtetem Löwen).
  4. Lege die beiden Lochkameras, das schwarze Stofftuch und den Meterstab neben das Podest.

Versuch 2: einen Baum beobachten (draußen)

zusätzlich zu den Materialien des ersten Versuchsteils werden benötigt:

Materialien

  • ein Maßband
  • ein Meterstab
  • ein Stück Kreide
  • ein Taschenrechner

Versuchsaufbau

  1. Lege die zusätzlichen Materialien neben den Versuchsaufbau mit dem beleuchteten Löwen hin.

Ansonsten muss für diesen Versuch nichts weiter aufgebaut werden.

Anweisung an die SuS: Falls das Wetter zu schlecht ist, werden die SuS die Betreuer fragen, was sie stattdessen tun sollen. In diesem Fall sollen die SuS dennoch den Baum beobachten. Optimalerweise sollen sie den Baum vom blauen Schild des 57er-Gebäudes beobachten, da der Ort überdacht ist. Die Messung der Gegenstandsweite vom Baum zum blauen Schild fällt für die SuS weg. Dieser Wert wird dann von den Betreuern vorgegeben:

Gegenstandsweite vom Baum zum blauen Schild des 57er-Gebäudes: g=23,6 m

Aufbauanleitung Station 4: Linsenformen

Es werden die zwei laminierten Stationsschilder sowie die zwei Blätter mit den Blumenmustern benötigt.

Versuch 1: Linsen aus Wasser, Öl und Glas

Materialien

Versuchsaufbau Linsen aus Wasser, Öl und Glas
  • Blatt mit dem Blumenmuster
  • eine Plastiklinse
  • eine Plastiklinse gefüllt mit Wasser
  • eine Plastiklinse gefüllt mit Luft
  • eine Glaskugellinse

Versuchsaufbau

1. Lege die drei Plastiklinsen (eine leere, eine mit Wasser gefüllte, eine mit Öl gefüllte) und die Linse aus Glas neben das Blumenmuster bereit, wie auf dem rechten Bild zu sehen.

Versuch 2: Sammellinsen und Streulinsen

Materialien

Versuchsaufbau Strahlengang an Sammellinse und Streulinse
  • schwarze 5-Strahl-Lampe (Lampe Nummer 1)
  • Streulinse aus dem Set "Ray Optics Demonstration Set plus" (Optik-Schrank)
  • Sammellinse aus dem Set "Ray Optics Demonstration Set plus" (Optik-Schrank)
  • A2-große, magnetische Unterlage

Versuchsaufbau

  1. Lege die magnetische Unterlage unter die Materialien. Platziere die Sammellinse und die Streulinse so, dass sie nicht im Lichtweg der 5-Strahl-Lampe liegen.
  2. Schalte die 5-Strahl-Lampe ein und stelle den Schieberegler ungefähr mittig ein.

Versuch 3: Unterschiedliche Formen von Glaslinsen

Materialien

Versuchsaufbau Unterschiedliche Formen von Glaslinsen: Strahlengänge nachlegen

Für diesen Versuch werden die Materialien aus Versuch 2 weiter verwendet. Zusätzlich werden benötigt:

  • kleine Glasformen (zu finden im Lichtdetektive Schrank im Set mit Aufschrift "Glasformen klein")
  • laminierte Blätter 2-A bis 2-F (zu finden im Lichtdetektive Schrank im Set mit Aufschrift "Glaskörper")

Aufbau

  1. Lege die kleinen Glasformen und die laminierten Blätter 2-A bis 2-F neben den Aufbau mit der 5-Strahl-Lampe (siehe Bild rechts).

Versuch 4: Zusammengesetzte Linsen bauen

Versuchsaufbau Zusammengesetzte Linsen bauen

Materialien

Aufbau