Licht geht von Luft in Wasser über (Demoexperiment)
Versuchsaufbau
Versuchsvideo (ohne Ton)
Übung
Autor: Cornelsen/Inhouse, Bilder: Cornelsen/Minkus
Für Lehrkräfte
| Unterrichtsthema | Brechung |
| Klassenstufen | 7 bis 8 |
| Wer experimentiert? | Lehrkräfte zur Demonstration |
| Ziele und Kompetenzen | Die Schülerinnen und Schüler können anhand einer Skizze beschreiben, was passiert, wenn Licht von Luft in Wasser übergeht. |
Vorausgesetzte Kompetenzen
Den Schülerinnen und Schülern sollte der Fachbegriff „Lot“ bekannt sein. Darüber hinaus können die Lernenden bereits Winkel mit dem Geodreieck messen. Hier ist eine Absprache mit der Lehrkraft für Mathematik sinnvoll.
Materialliste
- Aquarium
- Laser Ray Box, magnethaftend
- Eisenblech
- Metallprofil
- 2 passende Kunststoffplatten, schwarz
- 3 Klemmen aus dem Baumarkt
- Wasser
- Wasseranschluss, Schlauch und Schlauchhahn
- Raum, der verdunkelt werden kann
Das Aquarium sollte möglichst dünne Wände haben.
Die Laser-Ray-Box kann so eingestellt werden, dass sie einen, drei oder fünf Strahlen erzeugt. Wenn nur ein Strahl eingestellt ist, kommt er aus der mittleren der fünf Öffnungen. Unter Umständen ist es aus Platzgründen von Vorteil, einen Strahl aus einer seitlichen Öffnung zu nutzen. Dazu wird dann die Einstellung mit drei Strahlen gewählt, die nicht genutzten Öffnungen klebt man (wie beim gedrehten Video) ab.
Falls keine magnethaftende Leuchte zur Verfügung steht, kann der Aufbau auch mit Stativmaterial erfolgen. Der Wechsel der Leuchtenpositionen ist aber umständlicher.
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Hinweise zur Vorbereitung
Der Versuch kann als Demonstrationsexperiment durchgeführt werden. In diesem Fall ist jedoch die Auswertung über gemessene Winkel schwierig. Bei diesem Experiment bietet sich daher eher das zur Verfügung gestellte Experimentalvideo an. Auf diese Weise können die Schülerinnen und Schüler die Thematik in ihrer eigenen Geschwindigkeit erarbeiten. Ein Anhalten bzw. Zurückspulen ist möglich. Sie können Winkel direkt auf dem Bildschirm messen.
Hinweise zur Durchführung im Unterricht
Es gibt diverse denkbare Einstiege in die Thematik, wobei sich einfache Schülerexperimente (z.B. „Stift im Wasserglas“) oder zum Beispiel ein Foto von einem Speerfischer eignen. Die Fragestellung „Was passiert, wenn Licht auf eine Wasseroberfläche trifft?“ kann anschließend mit den Lernenden behandelt werden. Hypothesen können von den Lernenden erarbeitet werden. Das Experiment kann auch von den Lernenden geplant werden.
Verdunkeln Sie den Raum so weit wie notwendig. Ein vollständig verdunkelter Raum ist für das Experiment jedoch nicht notwendig.
Zur weiteren Sicherung und Vertiefung nach der Erarbeitung bietet sich die Kopiervorlage an, bei der die Anforderungen an die Lernenden schrittweise ansteigen. Auch die interaktiven Übungen bieten die Möglichkeit der Sicherung und weiteren Vertiefung.
Hinweise zur Auswertung
Zur Auswertung des Experiments kann die Protokollvorlage genutzt werden.
Die Schülerinnen und Schüler messen den Einfalls- und Brechungswinkel. Im Sinne einer Binnendifferenzierung sind dabei Erkundungen auf verschiedenen Niveaus möglich (z. B. „Der Lichtstrahl wird abgeknickt.“, „Der Lichtstrahl wird zum Lot hingelenkt.“, „Messwerte von Einfalls- und Brechungswinkel und Erkenntnis, dass kein proportionaler Zusammenhang vorliegt“ …). Gegebenenfalls müssen Hilfestellungen zum Messen von Winkeln mit dem Geodreieck gegeben werden.
Downloads
(jeweils editierbare Worddateien)
Autor: Dr. Alexander Küpper, Miriam Küpper