Befestige das Auge mit dem 10cm Post und einem Reiter auf der Bank.
Befestige die Thorlabs Base-Platte mit Post und 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.
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.
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.
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.
Platziere die Tischlampen so, dass sie die Ente gut beleuchten und stelle die Tischschilder geordnet neben die Bank.
Lege das schwarze Stofftuch neben den Versuchsaufbau
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...
Schwarze Laser Ray Box (von Maphy, in derselben Box wie die 5-Strahl-Lampen)
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
Stelle die Laser Ray Box so auf, dass das Ende der Lampe auf der gestrichelten Linie O1 liegt. Ordne die Lampe so an, dass alle Strahlen geradlinig auf die gezeichnete Linse des laminierten Augenquerschnittblatts treffen.
Lege die Linsen 1, 2 und 3 aus dem Geometrische Optik Set neben den Versuchsaufbau parat.
Drücke einmal auf den on-Knopf, sodass fünf parallele Lichtstrahlen sichtbar werden.
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
Baue zwei Stative bestehend aus Stativfüßen, Stativstangen, Doppelkreuzmuffen und Stativklemmen auf.
Befestige die Taschenlampen in den Stativklemmen so, dass sie den Löwen schräg oberhalb von vorne beleuchten (siehe Foto: Versuchsaufbau Lochkamera mit beleuchtetem Löwen).
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
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: Sammellinsen und Streulinsen
Versuchsaufbau Strahlengang an Sammellinse und Streulinse
Materialien
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
Lege die magnetische Unterlage unter die Materialien. Platziere die Sammellinse und die Streulinse so, dass sie nicht im Lichtweg der 5-Strahl-Lampe liegen.
Schalte die 5-Strahl-Lampe ein und stelle den Schieberegler ein.
Hinweis: Achte darauf, dass die 5-Strahl-Lampe vom Beobachter aus
nach rechts leuchtet, damit der Aufbau mit den gedruckten Strahlengängen übereinstimmt!
Versuch 2: Zusammengesetzte Linsen bauen
Versuchsaufbau Zusammengesetzte Linsen bauen
Materialien
Für diesen Versuch werden die Materialien aus Versuch 1 weiter verwendet. Zusätzlich werden benötigt:
bikonvexe Linse, zwei plankonvexe Linsen, bikonkave Linse, zwei plankonkave Linsen; jeweils aus dem Set "Ray Optics Demonstration Set plus" (siehe Bild rechts; zu finden im Optik-Schrank)
Aufbau
Lege die sechs Linsen neben den Aufbau mit der 5-Strahl-Lampe (siehe Bild rechts).
Versuch 3: Linsen aus Luft, Wasser und Öl
Versuchsaufbau Linsen aus Luft, Wasser und Öl
Materialien
Blatt mit dem Blumenmuster
eine Plastiklinse
eine Plastiklinse gefüllt mit Wasser
eine Plastiklinse gefüllt mit Luft
ein Lineal oder Geodreieck
ein Becherglas oder anderer Glasbehälter gefüllt mit Wasser
Versuchsaufbau
Lege die drei Plastiklinsen (eine leere, eine mit Wasser gefüllte, eine mit Öl gefüllte) neben das Blumenmuster bereit, wie auf dem rechten Bild zu sehen.
Fülle das Becherglas bzw. den Glasbehälter ca. zur Hälfte mit Wasser auf, so dass man ohne Probleme die Linsen in das Wasser halten kann.
Versuch 4: Unterschiedliche Formen von Glaslinsen
Versuchsaufbau Unterschiedliche Formen von Glaslinsen: Strahlengänge nachlegen
Materialien
Für diesen Versuch werden die Materialien aus Versuch 1 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")
2 magnetische Plättchen aus der Box mit den 5-Strahl-Lampen
weißes Blatt Papier
Aufbau
Lege die kleinen Glasformen und die laminierten Blätter 2-A bis 2-F neben den Aufbau mit der 5-Strahl-Lampe (siehe Bild rechts).
Hinweis: Falls der Versuch zweimal aufgebaut werden soll, können zusätzlich die laminierten Blätter 1-A bis 1-F und die Glasformen aus dem Set "Glaskörper" verwendet werden.
Aufbauanleitung Station 5: Brennweitenbestimmung bei Linsen
Es wird die Mappe mit den laminierten Blättern (2 Stationsschilder) benötigt.
In allen drei Versuchsteilen wird dieselbe Linse mit f=200 mm und Aufschrift "Station 5 Bestimmung von f" verwendet.
Versuch 1: Parallellichtmethode
Versuchsaufbau Parallellichtmethode
Materialien
Linse mit Brennweite f=200 mm, mit der Aufschrift: "Station 5 Bestimmung von f" (Optik-Schrank)
ein weißes DIN A4-Papier (Druckerraum)
Lineal oder Meterstab (vorzugsweise 1 m lang)
Versuchsaufbau
Lege die Linse mit Post, das weiße Blatt Papier und das Lineal nebeneinander auf den Tisch.
Versuch 2: Abbildungsmethode
Versuchsaufbau Abbildungsmethode
Materialien
Es wird weiterhin die Linse mit f=200 mm und das Lineal (1 m-Länge) verwendet. Außerdem wird benötigt:
schwarze optische Bank mit 1 m-Länge und beschrifteter Skala!
3 Reiter, davon zwei kurze und einen langen
Schirm
Zebra als Objekt
Objekttisch
eine schwarze, sehr helle Taschenlampe
ein Stativ, bestehend aus Stativfuß, Stativstange (50 cm), Doppelkreuzmuffe und Stativklemme
Taschenrechner
Versuchsaufbau
Befestige den Objekttisch mit einem kurzen Reiter auf der optischen Bank und platziere ihn am linken Ende der Bank.
Befestige den Schirm mit einem kurzen Reiter auf der optischen Bank und platziere ihn am rechten Ende der optischen Bank.
Stelle das Zebra mittig auf den Objekttisch. Platziere das Zebra so, dass es nach rechts hin nicht über die Mitte des Objekttisches herausragt!
Platziere den hohen Reiter in der Mitte der optischen Bank. Setze die Linse nicht ein, sie wird zuerst für Versuchsteil 1 benötigt!
Baue das Stativ aus Stativfuß, Stativstange, Doppelkreuzmuffe und Stativklemme zusammen.
Spanne die Taschenlampe so in die Stativklemme ein, so dass sie das Zebra von schräg oberhalb beleuchtet (siehe Bild Versuchsaufbau Abbildungsmethode). Es sollte die ganze Vorderseite des Zebras beleuchtet werden.
Lege die Linse mit f=200 mm, das Lineal (1 m-Länge) und den Taschenrechner neben den Versuchsaufbau bereit.
Hinweis: Baue den Versuch immer so auf, dass die optische Bank parallel zu den Fenstern steht, niemals senkrecht zu den Fenstern! Ansonsten sieht man zu viel einfallendes, störendes Licht von draußen auf dem Schirm.
Versuch 3: Bessel-Verfahren
Es wird derselbe Versuchsaufbau aus Versuch 2 weiter verwendet. Deshalb ist kein weiteres Material und kein weiterer Versuchsaufbau nötig!
Station 6: Die subtraktive Farbmischung
Es wird die Mappe mit den laminierten Blättern benötigt. Darin enthalten sind: 2 Stationsschilder, kleine Farbfolien (Rot, Grün, Blau, Cyan, Magenta, Gelb), Fischerbootsfolien (Cyan, Magenta, Gelb, Schwarz, Originalbild)
Versuch 1: Der Wasserfarbkasten
Versuchsaufbau Wasserfarbkasten
Materialien
Wasserfarbkasten (siehe Bild rechts)
weißes A4-Papier (mindestens 20 Blätter)
mehrere Pinsel
kleines Becherglas mit Wasser
Versuchsaufbau
Befülle das Becherglas mit Wasser.
Stelle alle Materialien, wie im Bild rechts zu sehen, nebeneinander auf den Stationstisch.
Versuch 2: Wie bunte Folien wirken
Materialien
Lichtbrett mit Stecker
kleine Farbfolien (Rot, Grün, Blau, Cyan, Magenta, Gelb)
Versuchsaufbau
Stecke den Stecker des Lichtbretts an die Stromquelle an.
Lege die sechs Farbfolien nebeneinander über das Lichtbrett (siehe Bild rechts).
Versuch 3: Geheimschrift entschlüsseln
Materialien
Versuchsaufbau
Versuch 4: Wie ein Drucker die Farben mischt
Materialien
Versuchsaufbau
Station 7: Die additive Farbmischung
Es wird die Mappe mit den laminierten Blättern (2 Stationsschilder) benötigt.
Versuch 1: Einen Regenbogen erzeugen
Materialien
optische Bank (75 cm- oder 1 m-Länge)
4 hohe Reiter
Stativklemme
schwarze, sehr helle Taschenlampe
Spalt
Linse mit f=150 mm
Linse mit f=300 mm
drehbares Glasprisma mit Postbefestigung
weißes A4-Blatt Papier
Versuchsaufbau
Versuch Einen Regenbogen erzeugen
Klemme die Taschenlampe mit der Stativklemme auf den linken Reiter ein.
Rechts daneben kommt der Spalt in den Reiter, daneben die Linse und nach ganz rechts das Glasprisma (siehe Versuchsaufbau rechts).
Achte darauf, dass der Abstand zwischen Spalt und Linse (f=150 mm) ungefähr der Brennweite der Linse entspricht, d.h. ca. 15 cm! Der Abstand zwischen Linse und Prisma ist nicht entscheidend.
Justiere das Prisma so, dass der spaltgroße Lichtstrahl gerade auf eine Kante des Prismas trifft.
Überprüfe mit dem weißen Blatt Papier, ob das Lichtspektrum sichtbar wird. Falls nicht, justiere das Prisma leicht in eine Richtung und versuche, das Spektrum sichtbar zu machen.
Lege das Blatt Papier und die zweite Linse (f=300 mm) neben den Versuchsaufbau.
Hinweis: Achte beim Aufbau dieses Versuchs am Stationstisch darauf, wo genau der Regenbogen (das Spektrum) sichtbar wird. Achte darauf, dass niemand von den SuS geblendet wird und dass der Regenbogen nicht dort entsteht, wo eine andere Station aufgebaut ist!
Versuch 2: Wie ein Computermonitor die Farben mischt
Versuch Einen Regenbogen erzeugen
Materialien
Computermonitor mit Farbstreifen
Lupe mit 15-facher Vergrößerung (am Computermonitor befestigt)
Versuchsaufbau
Schalte den Computermonitor ein. Es sollten mehrere Farbstreifen sichtbar werden (siehe Computermonitor im Bild rechts).
Vergewissere dich, dass die Lupe mit 15-facher Vergrößerung vor dem Monitor auf dem Tisch liegt oder direkt am Bildschirm eingespannt ist.
Versuch 3: Mischen von farbigem Licht
Schattenfigur mit drei Farblampen
Materialien
3 LED-Farbstrahler (Box: Drei-Strahl-Lampen)
weißes A4-Blatt Papier
Playmobil-Figur (Box: Playmobil Tierhof)
Versuchsaufbau
Lege die 3 LED-Farbstrahler neben die Playmobil-Figur und das A4-Blatt Papier auf den Stationstisch.
Station 10: Das räumliche Sehen
Es wird die Mappe mit den laminierten Blättern (2 Stationsschilder, 3x Rot-Cyan-Bilder) benötigt.
Versuch 1: Der springende Daumen
Versuch Springender Daumen
Materialien
eine Blume im Blumentopf (z.B. die Blume im Bild rechts)
Versuchsaufbau
Stelle die Blume im Blumentopf auf den Stationstisch.
Versuch 2: Ein Loch in der Hand
Versuch Ein Loch in der Hand
Materialien
Ein weißes Blatt Papier (aus dem Druckerraum)
Versuchsaufbau
Lege das weiße Blatt Papier auf den Stationstisch.
Versuch 3: Rot-Cyan-Brille
Rot-Cyan-Brille
Materialien
Box mit der Aufschrift „3D-Brillen (Rot-Cyan, Rot-Grün)"
Versuchsaufbau
Lege die Box mit den 3D-Brillen auf den Stationstisch.
Versuch 4: 3D-Bilder selbst erstellen
Materialien
Box mit der Aufschrift „Playmobil Tierhof"
wenn möglich: ein zweites iPad (nicht das iPad, welches die SuS sowieso für diese Station verwenden)
Versuchsaufbau
Lege die Box mit dem Playmobil Tierhof auf den Stationstisch.
Aufgabe an die Betreuer oder einen Doktoranden:
Die SuS sollen ihre 3D-Bilder und eine 3D-Brille am Ende des Tages mit nach Hause nehmen können.
Gehe dafür folgendermaßen vor:
Nehme dir das Tablet, das für die Station 10: Das räumliche Sehen zugeteilt ist.
Gehe in den Dateiordner „MakeIt3D" des Tablets.
Schicke dir alle an diesem Tag erstellten 3D-Bilder zu, z.B. per Mail.
Drucke alle 3D-Bilder vom Computer oder von einem USB-Stick aus. Drucke jedes Bild 3-mal aus (damit jeder der SuS ein Bild erhält)!
Teile am Ende des Tages im Schülerlabor jedem der SuS eine 3D-Brille und ein 3D-Bild aus!
Station 11: Anwendungen von Glaslinsen
Es wird die Mappe mit den laminierten Blättern (2 Stationsschilder) benötigt.
Diese Station funktioniert nur, wenn alle angegebenen Abstände und Größen exakt eingehalten werden!
Das Mikroskop
Materialien
Lichtbrett mit Stecker
50 cm-Lineal, 1-Meter Stab
mindestens 12 Objektträger
ein grünes Blatt
Taschenrechner
für das große Mikroskop wird benötigt:
ein großes Stativ bestehend aus: Stativstange (1 m-lang), Tischklemme, zwei Universalklemmen
zwei 10 cm-Posts mit zwei M4-Schrauben
zwei große Linsenhalterungen für 2 Zoll-Linsen
zwei Linsen mit Brennweite f=75 mm (2 Zoll groß, jeweils 2 cm dick)
die folgenden Lens Tubes: 3 × sehr lang (7,7 cm Länge), 2 × lang (5,1 cm Länge), 2 × kurz (1,3 cm Länge), 1 × sehr kurz (0,8 cm Länge)
Ausschnitt eines Blatts zwischen Objektträgern
für das kleine Mikroskop wird benötigt:
ein kleines Stativ bestehend aus: Stativstange (0,5 m-lang), Tischklemme, zwei Universalklemmen
zwei 10 cm-Posts mit zwei M4-Schrauben
zwei Linsenhalterungen für 1 Zoll-Linsen
eine Linse mit Brennweite f=30 mm (1 Zoll groß, 1,3 cm dick), eine Linse mit Brennweite f=25 mm (1 Zoll groß, 1 cm dick)
die folgenden Lens Tubes: 1 × sehr lang (7,7 cm Länge), 2 × lang (5,1 cm Länge), 1 × mittellang (2,6 cm Länge)
Versuchsaufbau
Großes Mikroskop
Lege das Lichtbrett auf einen Tisch und schließe es an den Strom an.
Gehe nach draußen und sammle ein grünes Blatt.
Lege das Blatt auf 8 gestapelte Objektträger und lege einen 9. Objektträger über das Blatt (siehe Bild rechts).
Lege die Objektträger mit Blatt darin, die übrigen Objektträger, das Lineal und den Taschenrechner neben das Lichtbrett.
Hinweis: Falls die SuS kein Handy haben und/oder den Mikroskop-Versuch mit ihrem Handy nicht schaffen, können die Betreuer den SuS sagen, dass der Mikroskop-Versuch auch mit einem Tablet durchgeführt werden kann!
Großes Mikroskop:
Baue das Stativ aus Tischklemme, Stativstange und den zwei Universalklemmen zusammen.
Befestige die beiden Posts in den offenen Enden der Universalklemmen.
Schraube die beiden Linsenhalterungen jeweils an einen Post fest.
Befestige die Linsen (zweimal f=75 mm) so in den Linsenhalterungen, dass sie zueinander zeigen (die untere Linse auf die Linsenhalterung, die obere Linse unter die Linsenhalterung).
Stelle den Abstand zwischen unterer Linsenhalterung und Lichtbrett auf 8,2 cm ein. Alternativ: Stelle den Abstand zwischen Linsenmittelpunkt der unteren Linse und Lichtbrett auf 10,2 cm ein (siehe Bild rechts)!
Stelle den Abstand zwischen den Linsenmittelpunkten auf 39,2 cm ein (siehe Bild rechts).
Schraube alle benötigten Lens Tubes zu einer Röhre zusammen und schraube sie an das Ende der unteren Linse fest.
Verändere die Position der oberen Linse mit Post so, dass die obere Linse direkt an das Ende der Lens Tubes andockt, also kein Licht von außen in die Röhre gelangt.
Kleines Mikroskop
Führe einen Test mit dem Blatt durch und schaue, ob ein scharfes Bild entsteht.
Kleines Mikroskop:
Der Versuchsaufbau funktioniert analog wie beim großen Mikroskop. Beachte, dass die passenden Materialien für das kleine Mikroskop verwendet werden (50 cm-Stativstange, eine Linse mit f=25 mm (1 Zoll), eine Linse mit f=30 mm (1 Zoll), zwei Linsenhalterungen für 1 Zoll-Linsen, Lens Tubes (1 × sehr groß, 2 × groß, 1 × mittelgroß)).
Baue die Linse mit f=25 mm als untere Linse und die Linse mit f=30 mm als obere Linse ein.
Folgende Abstände müssen eingehalten werden (siehe Bild rechts):
Abstand Lichtbrett - untere Linsenhalterung: 2,7 cm (bzw. Abstand Lichtbrett - Mitte der unteren Linse: 4,2 cm)
Abstand Mitte untere Linse - Mitte obere Linse: 21,8 cm
Das Fernrohr
Materialien
Astronomisches Fernrohr:
Linse mit f=500 mm (1 Zoll, 0,8 cm Dicke)
Linse mit f=50 mm (1 Zoll, 1,5 cm Dicke)
Lens Tubes: 3 × sehr lang (7,7 cm Länge), 1 × lang (5,1 cm Länge), 9 × mittellang (2,6 cm Länge), 0 × kurz (1,3 cm Länge), 2 × sehr kurz (0,8 cm Länge)
Galilei-Fernrohr:
Linse mit f=500 mm (1 Zoll, 0,8 cm Dicke)
konkave Linse mit f=-50 mm (1 Zoll, 1,35 cm Dicke)
Lens Tubes: 2 × sehr lang (7,7 cm Länge), 4 × lang (5,1 cm Länge), 2 × mittellang (2,6 cm Länge), 2 × kurz (1,3 cm Länge), 0 × sehr kurz (0,8 cm Länge)
Versuchsaufbau
Astronomisches Fernrohr und Galilei-Fernrohr
Astronomisches Fernrohr:
Schraube alle benötigten Lens Tubes zu einer Röhre zusammen.
Schraube jeweils eine Linse an ein Ende der Röhre.
Der Abstand zwischen den beiden Linsenmitten sollte im Optimalfall bei genau 55 cm liegen, mit diesem Aufbau liegt er bei 54,8 cm (siehe Bild rechts).
Teste das Fernrohr aus, indem du beobachtest, ob ein weit entfernter Gegenstand scharf abgebildet wird.
Galilei-Fernrohr:
Schraube alle benötigten Lens Tubes zu einer Röhre zusammen.
Schraube jeweils eine Linse an ein Ende der Röhre.
Der Abstand zwischen den beiden Linsenmitten sollte im Optimalfall bei genau 45 cm liegen, mit diesem Aufbau liegt er bei 44,9 cm (siehe Bild rechts).
Teste das Fernrohr aus, indem du beobachtest, ob ein weit entfernter Gegenstand scharf abgebildet wird.
