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Homepage > Aktivitäten > Astronomie > Himmel, Erde, Universum > Eratosthenes > Projektphase 1 > Schattenbildung > Geradlinige Ausbreitung

Die geradlinige Ausbreitung des Lichts

Publikation: 25.10.2007
Lernstufe: 3
Dauer: 1 volle Stunde oder zwei Teilstunden von 40 Min., je nach Erfahrung der Schüler/innen. Ort: zum einen ein teilweise in der Sonne liegender Raum, zum anderen ein Raum, der sich verdunkeln lässt.
Material: Für jede Gruppe von 3-5 Schüler/inne/n:
  • zwei kleine Spiegel
  • eine Taschenlampe
  • ein Bleistift
  • ein Blatt weißes Papier

Sie sollten auch einen Diaprojektor und einen Lappen mit Kreidestaub vorsehen.

Herkunft: La main à la pâte, Paris. Originalversion: www.fondation-lamap.org/eratos

Sammeln der anfänglichen Vorstellungen der Schüler/innen

Im Allgemeinen stellen sich Kinder kaum Fragen über die Ausbreitung von Licht, sei es das Sonnenlicht oder das Licht einer Glühbirne (z.B. einer Deckenlampe). Für sie strahlt das Licht ganz einfach von seiner Quelle in alle Richtungen, denn es umgibt sie ja, und das genügt ihnen. Dagegen erkennen sie, dass dies bei den meisten Taschenlampen anders ist, wegen des Hohlspiegels, "der das Licht nur auf den zu beleuchtenden Gegenstand richtet".

Sie sagen dann, das Licht "scheint geradeaus" auf den betreffenden Gegenstand. Fragt man sie dann, ob es möglich sei, auch das Sonnenlicht "geradeaus" irgendwohin zu richten, denken manche bestimmt an einen Spiegel, "mit dem man eine/n Mitschüler/in blenden kann".

Zeichnen vor dem Experimentieren

Lassen Sie Ihre Schüler/innen das gerade Gesagte zeichnerisch darstellen. Manche werden vielleicht auch auf den Gedanken kommen, ihre Lichtstrahlen zu zeichnen (geradlinig oder nicht, mit oder ohne Pfeile). Fragen Sie sie, ob sie diesen Teil ihrer Zeichnung wirklich sehen können, und sagen Sie ihnen, dass sie die Strahlen ruhig darstellen können, falls es ihnen hilft. Da man die Strahlen aber nicht sieht, sollten sie sie gestrichelt zeichnen.

Sie sollten dann diese Darstellungsweise systematisch beibehalten. Wenn die Schüler/innen die Strahlen mehrheitlich geradlinig darstellen, fragen Sie sie, ob sie sich dessen sicher seien. Sind die Meinungen geteilt, muss auf jeden Fall herausgefunden werden, wer recht hat. Dies leitet die Fragestellung im nächsten Abschnitt ein.

Experimente

Die Kinder können – in kleinen Gruppen – ein erstes, kurzes Experiment durchführen: In einem Teil des Klassenraums, in den die Sonne fällt, spiegeln die Kinder zunächst "die Sonne" in einen dunkleren Teil des Raums auf eine Wand oder an die Decke, und beobachten, wie sich der Lichtfleck mit der Ausrichtung ihres Spiegels verlagert. Dann begeben sich die Schüler/innen in einen verdunkelten Raum und beobachten die Position der mit ihrer Taschenlampe angestrahlten Gegenstände relativ zur Lampe und beurteilen dabei Form und Ausdehnung des beleuchteten Bereichs. Sie können aber auch damit herum experimentieren, wie der Spiegel das Taschenlampenlicht "zurückschickt".

Die Protokollführer/innen jeder Gruppe werden sicher bestätigen, dass das Licht etwas mit geradlinigen Strecken zu tun hat. Aber wie kann man das, z.B. mit einer Taschenlampe, nachweisen?

In einem zweiten Experiment versuchen diejenigen Schüler/innen, denen zu der Frage etwas einfällt, ihre Ideen experimentell umzusetzen; dazu holen sie sich das notwendige Material.
Den anderen können Sie vorschlagen, ein Blatt weißes Papier an eine mit einer Taschenlampe angestrahlten Wand zu halten, und zwar so, dass der kleine helle "runde Fleck" sich in der Mitte des weißen Blattes befindet (Abb. 1). Dieser "runde Fleck" wird mit Bleistift eingekreist. Dann soll das Blatt langsam auf die (unbewegliche) Taschenlampe zubewegt werden, wobei der Lichtfleck immer innerhalb des Bleistiftkreises bleiben muss. Die Schüler/innen werden merken, dass sich dies nur mit einer geradlinigen Bewegung zur Lichtquelle hin bewerkstelligen lässt.

Schematische Darstellung des vorgeschlagenen Versuchs

Abb. 1: Skizze zum Versuch zur gradlinigen Ausbreitung von Licht...

Foto zweier Kinder beim Experimentieren mi einer Taschenlampe

Abb 2.: ... und so sieht es in der Wirklichkeit aus (Foto: Huguette Farges, Compiègne)

Zeichnungen nach dem Experimentieren

Die Schüler/innen fertigen neue Zeichnungen an, die jetzt bestimmt vollständiger und genauer sind als die vorhergehenden, und schreiben eine kurze erläuternde Legende dazu.

Mögliche Erweiterungen

Die Kinder werden festgestellt haben, dass die Lichtstrahlen der Taschenlampe nicht sichtbar sind. Man muss einen Gegenstand davor stellen, also die Bahn der Lichtstrahlen "schneiden", damit das Auge den angestrahlten Gegenstand (der das Licht in unser Auge zurückwirft) sieht. Ideal wäre es, diesen Versuch in einem sehr großen Raum bei völliger Dunkelheit zu wiederholen. Sie sollten die Schüler/innen dann fragen, ob sie sich an Situationen erinnern können, in denen sie schon einmal einen oder mehrere Lichtbündel gesehen haben: Sonnenstrahlen, die durch ein Loch im Fensterladen in ein dunkles Zimmer dringen, in dem Staubteilchen schweben; Sonnenstrahlen, die bei nebligem Wetter durch das Blätterdach eines Baumes fallen; Autoscheinwerfer bei Nebel; Zigarettenrauch im Lichtkegel eines Diaprojektors.

Sie sollten die Schüler/innen darauf hinweisen, dass in allen Fällen Staub- oder Wasserteilchen das Licht sichtbar werden lassen. Das Licht von der Quelle trifft auf die Staub- oder Wasserteilchen, die es nach allen Seiten reflektieren (wie der Mond). Man sagt, die Teilchen streuen das Licht. Man kann dies in einem dunklen Raum demonstrieren, indem man z.B. den Tafellappen mit dem Kreidestaub über dem Lichtkegel eines Diaprojektors ausschüttelt.

Letzte Aktualisierung: 28.6.2013

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