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Licht und Schat­ten

In­fo­box

Diese Seite ist Teil einer Ma­te­ria­li­en­samm­lung zum Bil­dungs­plan 2004: Grund­la­gen der Kom­pe­tenz­ori­en­tie­rung. Bitte be­ach­ten Sie, dass der Bil­dungs­plan fort­ge­schrie­ben wurde.

Hin­weis

Es wird dar­auf hin­ge­wie­sen, dass für jedes Ex­pe­ri­ment ent­spre­chend der ei­ge­nen Durch­füh­rung vor der erst­ma­li­gen Auf­nah­me der Tä­tig­keit eine Ge­fähr­dungs­be­ur­tei­lung durch­ge­führt und do­ku­men­tiert wer­den muss. Jede fach­kun­di­ge Nut­ze­rin/jeder fach­kun­di­ge Nut­zer muss die auf­ge­führ­ten In­hal­te ei­gen­ver­ant­wort­lich prü­fen und an die tat­säch­li­chen Ge­ge­ben­hei­ten an­pas­sen.

Weder die Re­dak­ti­on des Leh­rer­fort­bil­dungs­ser­vers noch die Au­to­rin­nen und Au­to­ren der ver­öf­fent­lich­ten Ex­pe­ri­men­te über­neh­men jeg­li­che Haf­tung für di­rek­te oder in­di­rek­te Schä­den, die durch ex­ak­ten, ver­än­der­ten oder feh­ler­haf­ten Nach­bau und/oder Durch­füh­rung der Ex­pe­ri­men­te ent­ste­hen. Wei­ter­füh­ren­de In­for­ma­tio­nen er­hal­ten Sie unter www.​gef​ahrs​toff​e-​schu­le-​bw.​de

Klas­sen­stu­fe :  7/8
Ver­suchs­typ :   (B)
Me­tho­di­sche Va­ri­an­te: [2], Er­ar­bei­tung im L-S-Ge­spräch

Un­ter­richts­si­tua­ti­on
Es soll die Ent­ste­hung des Schat­ten­bil­des zu­nächst bei Be­leuch­tung mit einer als punkt­för­mig an­ge­nom­me­nen Licht­quel­le, an­schlie­ßend bei Be­leuch­tung mit zwei Licht­quel­len un­ter­sucht wer­den. Nach einem ge­eig­ne­ten Ein­stieg wird ge­mein­sam mit den Schü­le­rin­nen und Schü­lern (SuS) der Ver­suchs­auf­bau er­ar­bei­tet. Vor der Ver­suchs­durch­füh­rung wer­den im Leh­rer-Schü­ler-Ge­spräch die Teil­kom­pe­ten­zen {3}-teil­wei­se, {4} und {5} er­ar­bei­tet. Im ers­ten Teil­ver­such wird auf das Auf­stel­len von Hy­po­the­sen {2} ver­zich­tet. Nach­dem die Ent­ste­hung des Schat­ten­bil­des bei der Be­leuch­tung mit einer ein­zel­nen Licht­quel­le an­hand des Strah­len­mo­dells des Lichts be­spro­chen wurde, sol­len die SuS mit dem nun vor­han­de­nen Wis­sen erst­ma­lig selbst­stän­dig Hy­po­the­sen zum Schat­ten­bild bei Be­leuch­tung mit zwei Licht­quel­len auf­stel­len und dies ex­pe­ri­men­tell über­prü­fen.

Lehr­gangs­skiz­ze

Ein­stieg, Hin­füh­rung:
Als Ein­stieg kön­nen Co­mics zu mög­li­chen und un­mög­li­chen Schat­ten­bil­dern vor­ge­stellt und dis­ku­tiert wer­den. Der Leh­rer er­ar­bei­tet ge­mein­sam mit den SuS, wel­che Ge­rä­te zum Er­zeu­gen eines Schat­ten­bil­des not­wen­dig sind.

Ziel (of­fe­ne Fra­ge­stel­lung):
Im Schü­ler­ex­pe­ri­ment soll die Ent­ste­hung des Schat­ten­bil­des und seine Ei­gen­schaf­ten un­ter­sucht wer­den.

Auf­ga­ben­stel­lung – 1. Teil:

Wie sieht das Schat­ten­bild eines Ge­gen­stan­des bei Be­leuch­tung mit einer punkt­för­mi­gen Licht­quel­le aus? Wovon hängt seine Größe und Form ab?

Vom Leh­rer be­reit­zu­stel­len­den Ex­pe­ri­men­tier­ma­te­ria­li­en:

1 Glüh­lam­pen­block mit
zu nächst nur 1 Glüh­lam­pe 		1 Rei­ter mit Schrau­be 2 Ex­pe­ri­men­tier­ka­bel
1 Rei­ter mit Schlitz 1 ein­fa­cher Rei­ter 1 op­ti­sche Bank
1 wei­ßer Schirm oder Trans­pa­r­ent­schirm 1 Sta­tiv­stan­ge 10 cm 1 Netz­ge­rät (U = 6 V)
    1 Stift 4 cm mit Ge­win­de    

Ver­suchs­auf­bau

  • Baue den Ver­such an­hand des Fotos auf.

Versuchsaufbau Licht und Schatten

Durch­füh­rung des Ex­pe­ri­ments

  1. Va­ri­ie­re den Ab­stand zwi­schen Licht­quel­le und Ge­gen­stand, indem Du die Licht­quel­le ver­schiebst! No­tie­re Deine Be­ob­ach­tung in einem Je-desto-Satz.
  2. Va­ri­ie­re den Ab­stand zwi­schen Ge­gen­stand und Schirm, indem Du den Schirm ver­schiebst! No­tie­re Deine Be­ob­ach­tung in einem Je-desto-Satz!
  3. Wel­cher Zu­sam­men­hang be­steht zwi­schen dem Schat­ten­bild auf dem Un­ter­grund und dem Schat­ten­bild auf dem Schirm?
  4. Wie ver­än­dert sich das Schat­ten­bild, wenn Du den Schirm schräg hältst?

Aus­wer­tung und Er­klä­rung
Im L-S-Ge­spräch wird der Ver­such zu­nächst aus­ge­wer­tet. An­schlie­ßend wird die Ent­ste­hung des Loch­ka­me­ra­bil­des im Strah­len­mo­dell er­läu­tert und an der Tafel und im Heft skiz­ziert.

Auf­ga­ben­stel­lung – 2. Teil:

Wie sieht das Schat­ten­bild eines Ge­gen­stan­des bei Be­leuch­tung mit zwei punkt­för­mi­gen Licht­quel­len aus?

Ar­beits­auf­trag

1. Schritt : „Ich“: In Stil­lar­beit – jeder für sich al­lein – be­ant­wor­tet fol­gen­de Fra­gen auf Kon­zept­pa­pier:
Hy­po­the­sen

  • Über­le­ge Dir an­hand Dei­ner Kennt­nis­se über das Strah­len­mo­dell des Lichts und die Ent­ste­hung des Schat­ten­bil­des einer punkt­för­mi­gen Licht­quel­le, wie das Schat­ten­bild eines Ge­gen­stan­des bei der Be­leuch­tung mit zwei punkt­för­mi­gen Licht­quel­len aus­se­hen muss. Fer­ti­ge dazu zu­nächst eine Skiz­ze an und sage das Ver­such­s­er­geb­nis vor­aus.
  • Über­le­ge, wel­chen Ein­fluss die Ab­stän­de Licht­quel­le – Ge­gen­stand bzw. Ge­gen­stand – Schirm auf das Schat­ten­bild haben kann.
  • Über­le­ge, wel­chen Ein­fluss der Ab­stand der bei­den Licht­quel­len auf das Schat­ten­bild haben kann.

2. Schritt : „Du“: Mit dem Part­ner, in der Bank, im Team

  • Ei­nigt Euch im Team auf ein ge­mein­sa­mes Er­geb­nis.
  • Über­prüft Eure Hy­po­the­sen im Ex­pe­ri­ment! Lasst Euch dazu vom Leh­rer das zwei­te Glüh­lämp­chen aus­hän­di­gen!

3. Schritt : „Wir“: Im Ple­num

  • Aus­wer­tung des Ex­pe­ri­ments, Ein­füh­rung der Be­grif­fe Kern- und Halb­schat­ten

 

Bei­spie­le zum Schü­ler­ver­suchs­kas­ten Optik: Her­un­ter­la­den [pdf] [138 KB]