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7. Lichtstrahlen brechen
Begründung
Diese Teilsequenz nimmt Bezug auf die vierte Teilsequenz „S 4 Licht macht sichtbar – Reflexion“ sowie auf die fünfte Teilsequenz „S 5 Reflexion und Geometrie“.
Bei der Lichtbrechung trifft, im Unterschied zur Reflexion an nicht transparenten Medien der einfallende Lichtstrahl auf ein transparentes Medium. Dabei tritt ein Teil des einfallenden Lichtstrahles in das transparente Medium ein, wobei dieser Teilstrahl die Richtung ändert (gebrochener Teilstrahl). Der einfallende Lichtstrahl spaltet sich an der Grenzfläche in zwei Teilstrahlen auf, in einem reflektierten und einem gebrochenen Teilstrahl. Die geometrische Interpretation der Brechung bietet Zugang zu physikalischen Gesetzmäßigkeiten des Phänomens Licht, in unserem Fall zur Erklärung der Entstehung der Regenbogenfarben.
Material
Für das Einführungsexperiment:
- ein Overheadprojektor
- ein durchsichtiges Gefäss (z.B. Trinkglas, grosses Becherglas, eckige Gefässe)
- ev. zwei Holzklötzchen
- Papier zum Abdecken
- ein Handtuch
Für das erste Experiment pro Gruppe:
- ein Strichlaser (z.B. Laser-Wasserwaage)
- schwarzes Papier zum Abdecken
- kariertes Papier (Aufzeichnen des Strahlengangs)
- wassergefüllte, quadratische Acrylglas-Schalen verschiedener Grössen
- Doppelklebeband
Für das zweite Experiment pro Gruppe:
- ein Strichlaser
- schwarzes Papier zum Abdecken
- kariertes Papier (Aufzeichnen des Strahlengangs)
- Wassergefüllte, runde Acrylglas-Schalen verschiedener Grössen
- Doppelklebeband
Für das dritte Experiment pro Gruppe:
- ein Strichlaser
- schwarzes Papier zum Abdecken
- kariertes Papier (Aufzeichnen des Strahlengangs)
- verschiedene Linsen und ein Prisma
Detaillierte Angaben
Vorgehen
Der Zeitaufwand für diese Teilsequenz ist sechs Lektionen.
- Einführung im Plenum
Mit dem Einstiegsexperiment „Regenbogenfarben“ soll das Naturphänomen mit den SuS besprochen werden und sie sollen nach möglichen Erklärungen suchen.
- Experimente zum Thema Brechung mit Einträgen in die Lernjournale
Die SuS bauen mit den zur Verfügung gestellten Mitteln die einzelnen Versuchsanordnungen auf. Sie stellen eigene Hypothesen zum Verlauf des Laserstrahls auf und führen dann die Experimente durch. Sie sollen ihre Hypothesen, Versuche und Beobachtungen beschreiben und reflektieren. Die Ergebnisse sollen im Lernjournal eintragen werden und im Plenum den anderen Gruppen präsentiert und erklärt werden.
- Im Plenum
Diskussion und Überprüfung der Ergebnisse aus den Gruppenarbeiten.
Im Klassengespräch Möglichkeiten der Sichtbarmachung der Lichtstrahlen im Wasser erörtern und ausprobieren.
- Abschluss
Erklärung der Entstehung des Regenbogens mit dem Overhead-Projektor (Einstiegsexperiment) mit Hilfe einer geometrischen Erklärung. (Weisses Licht besteht aus vielen Lichtstrahlen verschiedener Farben, die verschieden stark gebrochen werden)
- Lernjournaleintrag zur Frage: „Wie entsteht ein Regenbogen?“.