Optik

3.   Optik <28 = 20 + 8>

Im ZPG-Material gibt es einen zu dieser Stundenverteilung alternativen Optik-Unterrichtsgang, der die Modellbildung als Schwerpunkt bei den prozessbezogenen Kompetenzen in den Vordergrund stellt.

3.2.2 (2) physikalische Aspekte des Sehvorgangs beschreiben ( Sender, Empfänger )

Lichtausbreitung
und Sehen <2+1>

(Lichtbündel und Lichtstrahl, diffuse Lichtstreuung, Absorption, Lichtquellen, Lichtempfänger, Sehvorgang, Fermat'sches Prinzip, optische Täuschungen)

2.1.1 Phänomene und Experimente zielgerichtet beobachten und ihre Beobachtungen beschreiben

Sehvorgang im Sender-Empfänger-Bild

3.2.1 (3) die Funktion von Modellen in der Physik erläutern

3.2.2 (4) […] Lichtstrahlmodell

Lichtstrahlmodell <1>

(Lichtbündel, Lichtstrahl)

2.1.9 zwischen realen Erfahrungen und konstruierten, idealisierten Modellvorstellungen unterscheiden (unter anderem Unterschied zwischen Beobachtung und Erklärung);

Lichtstrahl als Idealisierung eines engen Lichtbündels / Laserstrahl

3.2.2 (4) grundlegende Phänomene der Lichtausbreitung experimentell untersuchen und mithilfe des Lichtstrahlmodells beschreiben

3.2.2 (7) Streuung und Absorption phänomenologisch beschreiben

Licht trifft auf Gegenstände <1>

(Streuung, Absorption, Reflexion, Transmission)

2.1.1 Phänomene und Experimente zielgerichtet beobachten und ihre Beobachtungen beschreiben;

Überblick über die grundlegenden Phänomene

3.2.2 (5) Schattenphänomene experimentell untersuchen und beschreiben ( Schattenraum und Schattenbild, Kernschatten und Halbschatten )

Licht und Schatten <2>

( Schattenraum, Schattenbild, Kernschatten, Halbschatten, Randstrahlen)

2.1.1 Phänomene und Experimente zielgerichtet beobachten und ihre Beobachtungen beschreiben;

2.1.2 Hypothesen zu physikalischen Fragestellungen aufstellen;

2.1.9 zwischen realen Erfahrungen und konstruierten, idealisierten Modellvorstellungen unterscheiden (unter anderem Unterschied zwischen Beobachtung und Erklärung);

2.1.11 mithilfe von Modellen Phänomene erklären und Hypothesen formulieren

2.2.2 funktionale Zusammenhänge zwischen physikalischen Größen verbal beschreiben (zum Beispiel „je-desto“-Aussagen);

Schatten als Wahrnehmungs-
phänomen

Hypothesen und Schülerexperimente

Schattenbereiche skizzieren

3.2.2 (6) optische Phänomene im Weltall erklären ( Mondphasen, Sonnenfinsternis, Mondfinsternis )

optische Phänomene
im Weltall <2>

2.1.1 Phänomene und Experimente zielgerichtet beobachten und ihre Beobachtungen beschreiben;

2.1.9 zwischen realen Erfahrungen und konstruierten, idealisierten Modellvorstellungen unterscheiden (unter anderem Unterschied zwischen Beobachtung und Erklärung);

2.2.7 in unterschiedlichen Quellen recherchieren, Erkenntnisse sinnvoll strukturieren, sachbezogen und adressatengerecht aufbereiten sowie unter Nutzung geeigneter Medien präsentieren

Wie kommen die Mondphasen zustande?

Wie kommen Finsternisse zustande?

Demonstrationsmodelle bzw. Simulationen zu den Phänomenen

3.2.2 (8) die Reflexion an ebenen Flächen beschreiben ( Reflexionsgesetz, Spiegelbild )

Reflexionsgesetz <2>

2.1.3 Experimente zur Überprüfung von Hypothesen planen (unter anderem vermutete Einflussgrößen getrennt variieren);

2.1.4 Experimente durchführen und auswerten, dazu gegebenenfalls Messwerte erfassen

2.3.2 Ergebnisse von Experimenten bewerten (Messfehler, Genauigkeit);

Schülerexperiment zum Reflexionsgesetz

3.2.2 (8) die Reflexion an ebenen Flächen beschreiben ( Reflexionsgesetz, Spiegelbild )

Spiegelbilder <2>

2.1.1 Phänomene und Experimente zielgerichtet beobachten und ihre Beobachtungen beschreiben;

2.1.11 mithilfe von Modellen Phänomene erklären

2.1.13 ihr physikalisches Wissen anwenden, um Problem- und Aufgabenstellungen zielgerichtet zu lösen;

2.3.3 Hypothesen anhand der Ergebnisse von Experimenten beurteilen;

Kerzenversuch mit 1 brennenden und 1 nicht brennenden Kerze mit Glasscheibe dazwischen

Schülerarbeitsauftrag zum Kerzenversuch

3.2.2 (8) die Reflexion an ebenen Flächen beschreiben ( Reflexionsgesetz, Spiegelbild )

Anwendungen
des Reflexionsgesetzes <2>

2.1.1 Phänomene und Experimente zielgerichtet beobachten und ihre Beobachtungen beschreiben;

2.1.11 mithilfe von Modellen Phänomene erklären

z.B. gekrümmte Spiegel, Tripelspiegel, Mehrfachspiegel etc.

Schülerexperimente entlang differenzierender Arbeitsaufträge, um den Zusammenhang zwischen Phänomen und Lichtstrahlmodell herzustellen

3.2.2 (8) die Reflexion an ebenen Flächen beschreiben ( Reflexionsgesetz, Spiegelbild )

Spiegelbilder <2>

2.1.1 Phänomene und Experimente zielgerichtet beobachten und ihre Beobachtungen beschreiben;

2.1.11 mithilfe von Modellen Phänomene erklären

2.1.13 ihr physikalisches Wissen anwenden, um Problem- und Aufgabenstellungen zielgerichtet zu lösen;

2.3.3 Hypothesen anhand der Ergebnisse von Experimenten beurteilen;

geeignete Auswahl der Beispiele treffen (z.B. Größe des Spiegelbildes, Kerze hinter Glasscheibe, Spiegelschrift); hierbei insbesondere Schülervorstellungen aufgreifen

3.2.2 (9) Brechung beschreiben (Strahlenverlauf, Wahrnehmungseffekte wie zum Beispiel optische Hebung)

Brechungs-
phänomene <2>

2.1.1 Phänomene und Experimente zielgerichtet beobachten und ihre Beobachtungen beschreiben;

geeignete Auswahl der Experimente treffen (z.B. Speerjagd bei Fischen, Münze in Tasse etc.);

3.2.2 (9) Brechung beschreiben (Strahlenverlauf, Wahrnehmungseffekte wie zum Beispiel optische Hebung)

Diagramm Einfalls- und Ausfallswinkel bei der Brechung, Totalreflexion <3>

2.1.1 Phänomene und Experimente zielgerichtet beobachten und ihre Beobachtungen beschreiben;

2.1.4 Experimente durchführen und auswerten, dazu gegebenenfalls, Messwerte erfassen

2.3.2 Ergebnisse von Experimenten bewerten (Messfehler, Genauigkeit);

2.3.3 Hypothesen anhand der Ergebnisse von Experimenten beurteilen;

Zusammenhang zwischen Ausfallswinkel und Einfallswinkel bei der Brechung

Hypothesenbildung im Plenum

Schülerexperimente zur Hypothesenüberprüfung: Vermessung des Diagramms von Einfalls- und Ausfallswinkel, Aspekte der Messunsicherheit wiederholen!

3.2.2 (9) Brechung beschreiben (Strahlenverlauf, Wahrnehmungseffekte wie zum Beispiel optische Hebung)

Vertiefung, Übung
und Anwendung <2>

2.1.13 ihr physikalisches Wissen anwenden, um Problem- und Aufgabenstellungen zielgerichtet zu lösen

2.2.3 sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen austauschen

2.2.6 Sachinformationen und Messdaten aus einer Darstellungsform entnehmen und in eine andere Darstellungsform überführen (zum Beispiel Tabelle, Diagramm, Text, Formel);

Binnendifferen-
zierendes Übungsmaterial zu Brechung und Totalreflexion

3.2.1 (3) die Funktion von Modellen in der Physik erläutern

3.2.2 (2) physikalische Aspekte des Sehvorgangs beschreiben ( Sender, Empfänger )

3.2.2 (10) die Bildentstehung durch eine Blende beschreiben (Lochkamera)

Lochkamera <2>

(Je-desto-Sätze zum Bild in der Lochkamera, Anwendung des Strahlenmodells zur Erklärung der Bildentstehung)

2.1.1 Phänomene und Experimente zielgerichtet beobachten und ihre Beobachtungen beschreiben;

2.1.2 Hypothesen zu physikalischen Fragestellungen aufstellen;

2.1.9 zwischen realen Erfahrungen und konstruierten, idealisierten Modellvorstellungen unterscheiden (unter anderem Unterschied zwischen Beobachtung und Erklärung);

2.1.11 mithilfe von Modellen Phänomene erklären

Schülerexperimente: Untersuchung der Eigenschaften der Abbildung einer Lochkamera

Erklärung anhand des Lichtstrahlmodells

An eine formale Behandlung anhand der Abbildungsgleichung ist nicht gedacht

Übertragung auf Sehvorgang oder Fotoapparat

3.2.2 (11) die Wirkung optischer Linsen beschreiben ( Sammellinse, Brennpunkt, Wahrnehmungseffekte wie zum Beispiel Bildumkehrung)

Optische Linsen <2>

2.1.1 Phänomene und Experimente zielgerichtet beobachten und ihre Beobachtungen beschreiben;

2.1.11 mithilfe von Modellen Phänomene erklären und Hypothesen formulieren

Schülerexperimente: Brennweiten_
bestimmung, ausgezeichnete Strahlen, Phänomen der Bildumkehr

3.2.2 (12) einfache Experimente zur Zerlegung von weißem Licht und zur Addition von Farben beschreiben ( Prisma)

Farben <1>

2.3.4 Grenzen physikalischer Modelle an Beispielen erläutern;

Grenzen des Lichtstrahlmodells

additive Farbmischung zum Beispiel bei Displays von Fernseher oder Smartphone

3.2.2 (13) Gemeinsamkeiten und Unterschiede von Licht und Schall beschreiben (Sender und Empfänger, Wahrnehmungsbereich, Medium, Ausbreitungsgeschwindigkeit)

Schall und Licht <1>

2.1.10 Analogien beschreiben

Vergleich des Hör- und Sehbereichs, Ausbreitungsmedium