Licht

Licht und Lichtausbreitung

Was stellen wir uns unter Licht vor?

Brainstorming, Antworten der Schüler sammeln und an die Tafel schreiben.

Zentralfrage: „Können wir Licht sehen“?

Versuch: :Eine Glühlampe in einem Gehäuse strahlt die Wand an. Es entsteht ein Lichtkreis.

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Versuch: :Vor dem Lichtfleck an der Wand stellen wir einen innen geschwärzten Pappkasten. Der Raum versinkt in Dunkelheit.

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Versuch: :Wir halten ein Buch in den Raum zwischen Lampe und Pappkasten. Das Buch ist sofort zu sehen.

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Versuch: :In den Lichtkegel schütteln wir einen Lappen mit Kreidestaub aus. Der Weg, den das Licht nimmt, wird sichtbar.

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Merke

Licht selbst ist unsichtbar. Gegenstände nehmen wir nur dann wahr, wenn sie Licht in unser Auge streuen.

Lichtmodelle

Klärung des Begriffs „Modell“ in der Physik. Brainstorming zu Lichtvorstellungen (Erklärung für einen blinden)

Merke

Licht stammt aus Lichtquellen (Sonne, Kerze, Lampe...). Man stellt sich vor, Licht besteht aus kleinen Teilchen, den Photonen. Diese werden aus den Lichtquellen mit hoher Geschwindigkeit herausgeschleudert. Das an uns vorbeiflutende Licht ist unsichtbar. Wir sehen Körper nur dann, wenn sie Licht in unser Auge streuen.

Vom Lichtbündel zum Lichtstrahl

Frage: Wie breitet sich das Licht aus?

Versuch: :Eine offene Glühbirne wird eingeschaltet.

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Merke

Licht breitet sich nach allen Seiten aus.

Frage: Kann Licht um Ecken gehen, d.h. können Photonen auf geknickten oder gekrümmten Wegen verlaufen?

Versuch: :Darstellung des Lichtkegels mittels Mattscheibe, sowie Loch- und Spaltblende.

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Licht breitet sich geradlinig aus. Die Photonen bewegen sich auf Geraden. Wird ein Lichtkegel immer weiter eingeengt, so gelangen wir zu einem Lichtstrahl. Ein Lichtstrahl ist vorstellbar als die Bahn, auf der sich die Photonen bewegen.

Wie groß ist die Lichtgeschwindigkeit?

Galileo Galilei ging dieser Frage bereits vor 400 Jahren nach. Er postierte zwei Leute mit Laternen auf verschiedenen Bergen. Er erlangte keine zufriedenstellenden Ergebnisse.

Dem Franzosen Fizeau gelang 1849 die Messung der Lichtgeschwindigkeit mit einer sich drehenden Lochscheibe.

Merke

Licht breitet sich von einer Lichtquelle ausgehend nach allen Seiten aus, wenn es nicht behindert wird. Die Lichtteilchen (Photonen) bewegen sich dabei auf Geraden mit einer Geschwindigkeit von 300000 km/s. Durch Blenden kann man verschieden weite Lichtbündel herstellen. Die Form der Blende legt die Form des Lichtbündels fest. Sehr enge Lichtbündel nennt man Lichtstrahlen. Lichtstrahlen kann man als Photonenbahnen auffassen.

Schatten

Wie entsteht Schatten?

Frage: Kann man über seinen eigenen Schatten springen?

Versuch: :Eine Glühlampe beleuchtet einen undurchsichtigen Gegenstand. Mit einem Blatt Papier wird der Schattenraum ausgemessen.

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Merke

Schatten entsteht an der lichtabgewandten Seite eines lichtundurchlässigen Körpers. Dort fehlt das Licht, das der Körper verschluckt.

Versuch: :Zwei Leuchten werden so aufgestellt, das zwei Schatten entstehen. Die Schatten sollen zusammenlaufen.

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Versuch: :Die Schattenbildung durch eine ausgedehnte Lichtquelle (Leuchtstoffröhre) wird gezeigt.

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Ergebnis: Die Schattenabstufung verschwindet.

Eine schattenfreie Ausleuchtung erreicht man durch Milchglas, Lichtbänder, und weiße Zimmerdecken.

Merke

Hinter undurchsichtigen Körpern entsteht ein lichtfreier Raum, der Schattenraum. Auf einen Schirm, der in diesen Raum gebracht wird, entsteht eine Schattenfläche, der Schatten. Eine punktförmige Lichtquelle führt zu harten Schatten, mehrere zu Halb- und Kernschatten. Ausgedehnte Lichtquellen ergeben weiche Übergänge zwischen Licht und Schatten. Sie ermöglichen schattenfreie Beleuchtung.