- Licht und Schatten im Praktikum
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Licht und Schatten im Praktikum


Das Thema "Licht und Schatten" eignet sich besonders gut dazu, um es von Schülerinnen und Schülern in einem handlungsorientierten Praktikum selbst erforschen zu lassen.

1.) Die Beschaffung der benötigten Gegenstände.

In der Regel wird man nicht genügend Schirme oder Wandflächen zur Verfügung haben.
Die benötigten Gegenstände lassen sich aber in genügender Stückzahl einfach und kostengünstig in jedem Baumarkt beschaffen.
Sie können dann immer wieder verwendet werden, teilweise auch für andere Experimente.

Schattenkörper

Ein billiger Schattenkörper

Als Schattenkörper lässt man sich im Baumarkt eine entsprechend Stückzahl von Klötzen in 10 cm x 10 cm Abmessung sägen.
Als Material besonders gut geeignet sind 19 mm starke MDF-Platten. Sie haben eine Festigkeit fast wie Kunststoff, sind aber sehr kostengünstig.
Pro Schattenkörper müssen etwa 10 bis 15 Cent veranschlagt werden.

Schirme

Do it yourself Schirm

Wenn Sie schon im Baumarkt sind, dann lassen Sie sich noch eine entsprechende Stückzahl weiß beschichteter Rückwandplatten (etwa 3 mm stark für Schrankrückwände) zuschneiden.
Eine geeignete Größe ist z.B. 50 cm x 50 cm oder auch 60 cm x 40 cm. Auch diese Rückwandplatten sind sehr billig zu bekommen.

Damit die Schirme stehen bleiben, befestigen Sie am nicht beschichteten Ende ein Kantholz. Dieses kann aufgeleimt oder auch mit kleinen Nägeln von der beschichteten Seite aus aufgenagelt werden.
Vielleicht schneidet man Ihnen im Baumarkt die Kanthölzer ja auch gleich in der richtigen Länge zu.

Lichtquellen

Geeignete Lichtquellen werden sie in genügender Stückzahl in jeder Sammlung finden. Es eignen sich z.B "Fahrradlampen" 6 V, 3 W oder auch andere Niederspannungsglühbirnchen.
Um einen guten Schattenwurf zu bekommen, sollten diese allerdings relativ hell sein.

Beispielaufnahmen:

Hier finden Sie einige Beispielaufnahmen, die mit dem oben erwähnten Material gemacht worden sind. Schon bei gedämpftem Tageslicht sind die Experimente möglich, man muss nicht unbedingt den Raum komplett abdunkeln.

Schattenbild einer punktförmigen Lampe

Hier wurde ein Fahrradbirnchen als punktförmige Lichtquelle verwendet.
Der Schatten zeichnet sich auf der Rückwandplatte deutlich ab.

Auf jeden Fall sollte man die Abstände Gegenstand-Schirm und Lampe-Gegenstand verändern lassen, um zu erforschen, wie sich die Größe des Schattens verändert. (vgl. Arbeitsblatt, das man weiter unten herunterladen kann.)

Schatten von zwei punktförmigen Lampen

Wenn man zwei Lampen verwendet, bekommt man Schattenbilder mit dunklem Kernschatten in der Mitte und weniger dunklen Halbschatten seitlich davon.

Es ist lehrreich, die Schüler jeweils eine Lampe abdecken zu lassen. Dann kommen sie ganz leicht darauf, wie dieses Schattenbild entsteht.

Man kann das Experiment dann noch einmal virtuell auf dieser Seite mit den Strahlengängen nachvollziehen.

Schatten dreier punktförmiger Lampen

Das Schattenbild bei dieser Aufnahme stammt aus drei punktförmigen Lampen. Der Kernschatten entsteht dort, wo die Schatten von allen drei Lampen zusammenfallen.

Beim dunkleren Halbschatten fallen die Schatten von zwei Lampen zusammen. Von der dritten Lampe fällt aber Licht in diesen Bereich.
Der helle Halbschatten ist der Schatten nur einer Lampe, von zwei Lampen fällt Licht in diesen Abschnitt.

ausgedehnte Lichtquelle

Nimmt man immer mehr Lampen (vier oder fünf), so treten immer mehr "Halbschatten" auf, die immer weniger gut gegeneinander abgegrenzt sind.

Im Grenzfall gelangt man zu einer ausgedehten Lichtquelle, die man sich aus lauter einzelnen, eng beieinanderliegenden Punktlichtquellen zusammengesetzt denken kann.

Hier gibt es kein deutlich abgegrenztes Schattenbild mehr, die Schatten sind "verwaschen".

Ein solche ausgedehnte Lichtquelle ist einfach mit einer 30 cm langen 35 Watt Glühlampe in Stabform zu realisieren. Solche Lampen bekommt man ebenfalls für 10 bis 15 Euro in vielen Baumärkten.
Auf einem kleinen Brett montiert und mit Kabel und Stecker versehen ist eine solche Lampe schnell einsatzbereit.


Arbeitsblatt:

Hier können Sie noch ein Arbeitsblatt zu dem Versuch herunterladen Word Dokument


Virtuelle Experimente:

Zur Vertiefung können Sie anschließend im Unterricht oder auch als Hausaufgabe folgende Experimente noch einmal virtuell durchführen lassen:

interner Link Zur Abbildungsgleichung beim Schattenwurf

interner Link Zum Kernschatten und Halbschatten

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