Licht und seine Eigenschaften

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Didaktische FWU-DVD
|
Optik
Licht und seine Eigenschaften
Zur Bedienung
Mit den Pfeiltasten der Fernbedienung
(DVD-Player) oder der Maus (Computer)
können Sie Menüpunkte und Buttons
ansteuern und mit der OK-Taste bzw.
Mausklick starten.
• „Hauptmenü“ führt zurück zum
Hauptmenü.
• „zurück“ führt zum jeweils übergeordneten Menü.
• Über „Info ein“/„Info aus“ können
Zusatzinformationen ein-/ausgeblendet werden.
• Mit den Buttons „>“ und „<“ können Sie zwischen Bildern/Grafiken
vor-/zurückblättern.
Um das Arbeitsmaterial zu sichten / auszudrucken, legen Sie die DVD in das Laufwerk Ihres Computers ein und öffnen den
Ordner „material“. Die Datei „Inhaltsverzeichnis“ öffnet die Startseite.
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Bezug zu Lehrplänen und
Bildungsstandards
Die Schülerinnen und Schüler
• können das Aussehen von Gegenständen mit dem Verhalten von Licht
an ihren Oberflächen (Reflexion,
Absorption) erläutern;
• erklären Schattenbildung, Mondphasen und Finsternisse sowie Spiegelungen mit der geradlinigen Ausbreitung des Lichts;
• beschreiben Strahlengänge bei Abbildungen mit ebenen und gekrümmten Spiegeln und unterscheiden zwischen reellen und virtuellen
Bildern;
• erläutern an Beispielen qualitativ,
wie Licht an Grenzflächen durchsichtiger Medien gebrochen bzw. totalreflektiert oder in Spektralfarben
zerlegt wird;
• können das Strahlenmodell des
Lichts als vereinfachte Darstellung
der Realität deuten;
• formulieren eine Regel für die Beziehungen zwischen Einfallswinkel und
Reflexionswinkel von Licht an Oberflächen.
Zum Inhalt
Licht und seine Eigenschaften
(Film 19 min)
Um etwas sehen zu können, brauchen
wir Licht. Licht wird von Lichtquellen
abgestrahlt. Doch wie breitet sich Licht
von diesen Lichtquellen aus? Was ist
Reflexion, was Absorption und was bedeutet Streuung? Wie entsteht ein Spiegelbild, wie ein Schatten? Und wieso ist
der Himmel am Tag blau und am Abend
rot? All diesen Fragen und mehr wird
in diesem Film nachgegangen. Es wird
gezeigt, dass Licht ganz bestimmten
Gesetzmäßigkeiten folgt. Es werden das
Strahlenmodell und das Reflexionsgesetz
ebenso anschaulich erläutert wie die
Entstehung von Finsternissen und Spiegelbildern und dass weißes Licht aus
mehreren Farben zusammengesetzt ist.
Menü „Lichtausbreitung
und Schatten“
Licht und seine Ausbreitung
(Filmsequenz 2:50 min)
Körper, die Licht erzeugen, nennt man
Lichtquellen. Die meisten Körper allerdings erzeugen selbst kein Licht –
sie reflektieren es. Dadurch können wir
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die Körper sehen. Licht breitet sich
vereinfacht betrachtet von seiner Lichtquelle in einzelnen, geradlinigen Strahlen aus. Im Vakuum erreicht es dabei
eine Geschwindigkeit von rund
300.000.000 m/s.
Licht und Schatten
(Filmsequenz 1:20 min)
Licht kann nicht alles durchdringen. Wird
eine Lichtquelle von einem undurchsichtigen Körper verdeckt, entsteht ein
Schatten. Die Lichtstrahlen, die gerade
noch an einem Hindernis vorbeigehen,
bezeichnet man als Randstrahlen. Strahlen
zwei punktförmige Lichtquellen auf ein
Objekt, entsteht ein Schatten mit unterschiedlichen Helligkeiten. In den dunk-
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leren Bereich gelangt gar kein Licht. Das
ist der Kernschatten. Die helleren Bereiche
werden nur vom Licht von einer Lichtquelle erreicht. Das ist der Halbschatten.
Sonnen- und Mondfinsternisse
(Filmsequenz 2:20 min)
Zwei besonders eindrucksvolle Phänomene am Nachthimmel kommen durch
Schatten zustande: Mond- und Sonnenfinsternisse. Mondfinsternisse entstehen
nur bei Vollmond und nur, wenn sich die
Erde genau zwischen Erde und Sonne
schiebt. Der Schatten der Erde bedeckt
dann den Mond. Bei Sonnenfinsternissen steht der Mond zwischen Sonne und
Erde und wirft seinen Schatten auf die
Erdoberfläche.
Kernschatten und Halbschatten (Grafik)
Mit dieser Grafik lassen sich Kern- und
Halbschatten, wie sie bei zwei punktförmigen Lichtquellen entstehen, erarbeiten. Über den Info-Button erscheint die
Beschriftung der jeweiligen Schatten.
Sonnenfinsternis (Bild /Grafik)
Das Bild zeigt eine totale Sonnenfinsternis mit Korona. So wird ein phänomenologischer Zugang zum Thema Sonnenfinsternis ermöglicht. Mit der Grafik lässt
sich ihre Entstehung erarbeiten. Über
den Info-Button erscheint ein erklärender Text.
Mondfinsternis (Bild /Grafik)
Das Bild zeigt den Beginn einer totalen
Mondfinsternis. So ist ein phänomenologischer Einstieg zum Thema Mond­
finsternis möglich. Mit der Grafik lässt
sich ihre Entstehung erarbeiten. Über
den Info-Button erscheint ein erklärender Text.
Menü „Reflexion, Brechung,
Farben“
Absorption, Streuung und Reflexion
(Filmsequenz 1:50 min)
Die meisten Körper sind keine Lichtquellen, sondern sie reflektieren nur einen
Teil von dem Licht, das auf sie fällt. Der
Rest des Lichts wird von dem Körper aufgenommen – absorbiert. Der Körper wird
dadurch erwärmt. Unebenheiten auf der
Oberfläche des Körpers lenken das Licht in
alle Richtungen ab. Das Licht wird gestreut.
Reflexion am ebenen Spiegel
(Filmsequenz 1:50 min)
Spiegel sind Körper mit einer glatten
Oberfläche, die Licht fast vollständig
reflektieren. Sie werden zur Umlenkung
des Lichts und zur Erzeugung von Bildern
eingesetzt. Dabei gilt das Reflexions­
gesetz. In dieser Sequenz wird die
Konstruktion des Strahlenverlaufs bei
einem ebenen Spiegel und die Entstehung eines Spiegelbildes gezeigt.
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Reflexion an gekrümmten Spiegeln
(Filmsequenz 1:30 min)
An gekrümmten Spiegeln (Hohlspiegeln
und Wölbspiegeln) werden Lichtstrahlen
in sehr unterschiedliche Richtungen
reflektiert. In dieser Sequenz werden
Erkenntnisse über einige einfach zu
beschreibende Strahlen mithilfe einer
Animation entwickelt. In der geome­
trischen Konstruktion spricht man von
Parallelstrahlen und Brennpunktstrahlen.
Anwendungsbeispiele gekrümmter Spiegel werden in dieser Filmsequenz in zahlreichen Alltagssituationen dargestellt.
Die Brechung von Licht
(Filmsequenz 3:00 min)
Fällt Licht schräg auf die Grenzfläche
zwischen zwei durchsichtige Medien,
tritt an der Übergangsstelle eine Richtungsänderung des Lichtes auf. Der an
der Grenzfläche zu beobachtende Knick
hat zur Bezeichnung „Lichtbrechung“
geführt. Verläuft Licht von einem optisch
dichteren in ein optisch dünneres Medium, tritt ab einem bestimmten Einfallswinkel Totalreflexion auf. Es gilt dann
nur noch das Reflexionsgesetz, da ein
Übergang in das optisch dünnere Medium gar nicht mehr stattfindet.
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Farben (Filmsequenz 4:20 min)
Wie kommt ein Regenbogen zustande?
Dieser Frage wird hier nachgegangen.
Dabei wird aufgezeigt, dass weißes Licht
durch ein Prisma in sein ganzes Farbspektrum aufgeteilt werden kann. Dies
geschieht auch in einem Wassertropfen.
So kann ein Regenbogen entstehen. Die
unterschiedliche Brechung der einzelnen
Farben des Lichtes ist auch für das
Blau des Himmels am Tag und den roten
Sonnenuntergang verantwortlich.
Gegenstandspunkt und Bildpunkt
(Grafik)
Mit dieser Grafik kann die Konstruktion
des Bildpunktes eines Gegenstandspunktes an einem Spiegel erarbeitet
werden. Über den Info-Button erscheint
ein erläuternder Text.
Reflexion (Grafik)
Mit dieser Grafik kann das Reflexionsgesetz erarbeitet werden. Über den InfoButton erscheint ein erläuternder Text.
Lichtbrechung bei optisch unterschiedlichen Stoffen (2 Grafiken)
In der ersten Grafik wird der Übergang
von Licht von einem optisch dünneren
Medium in ein optisch dichteres Medium
thematisiert; in der zweiten Grafik wird
der umgekehrte Fall gezeigt. Über den
Info-Button erscheint jeweils ein erläuternder Text.
Lichtbrechung im Regentropfen (Grafik)
Die Lichtbrechung und die Aufspaltung
weißen Lichtes in seine Spektralfarben
durch einen Wassertropfen können mit
dieser Grafik erarbeitet werden. Über
den Info-Button erscheint ein erläuternder Text.
Interaktionen
Regenbogen
Die meisten Körper sind keine Lichtquellen, sondern sie reflektieren nur einen
Teil von dem Licht, das auf sie fällt. Der
Rest des Lichts wird von dem Körper
aufgenommen – absorbiert. Der Körper
wird dadurch erwärmt. Unebenheiten
auf der Oberfläche des Körpers lenken
das Licht in alle Richtungen ab. Das Licht
wird gestreut.
Brechung durch Linsen
In der Interaktion „Brechung durch Linsen“ können Schülerinnen und Schüler
den Strahlenverlauf und die Bildent­
stehung durch konvexe und konkave
Linsen untersuchen. Dabei ist ein stufenloser Übergang von der einen in die
andere Linsenform möglich. Es entsteht
ein Verständnis für das Verhalten von
Lichtstrahlen bei unterschiedlich gewölbten Linsen. Ein Transfer von diesen
Linsen­formen auf Wölb- und Hohlspiegel
ist gleichfalls möglich.
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Verwendung im Unterricht
Das Thema „Licht und seine Eigenschaften“ ist in den Lehrplänen aller Schulformen meist für die Klassenstufen 7/8
vorgesehen. Die KMK-Bildungsstandards
für das Fach Physik weisen die Thematik
im Rahmen der Basiskonzepte „Wechselwirkung“ (Absorption, Reflexion, Brechung, Farben), „System“ (Lichtquellen,
Lichtempfänger, Schattenbildung) und
„Struktur der Materie“ (Licht brechende
und Licht reflektierende Stoffe) aus. Die
Probleme in der Optik lassen sich gut
anhand der Alltagsvorstellungen der
Schülerinnen und Schüler vom Sehvorgang beschreiben: Man muss die Augen
öffnen und es muss hell sein. Denn nur
dann kann man den Gegenstand sehen.
Später kommen ergänzende Vorstellungen hinzu: Lampen werden zu Licht­
quellen und Licht tritt aus Lichtquellen
geradlinig aus. Die Absorption eines Teils
der Strahlung und die Reflexion des
Restlichtes ergänzen das Modell.
Der Film und die auf der DVD enthaltenen
Zusatzmaterialien erklären das Licht und
seine Eigenschaften mit Hilfe einer Vielzahl von anschaulichen Beispielen und
verdeutlichen die Relevanz der Physik
im Alltag.
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Folgende Themenschwerpunkte werden
behandelt:
• Lichtquellen
• Ausbreitung von Licht
• Licht und Schatten
• Absorption
• Reflexion
• Streuung
• Spektralfarben
• Himmelsblau und Abendrot
• Regenbogen
• Finsternisse
• Reelle und virtuelle Bilder
• Ebene und gekrümmte Spiegel
• Strahlenmodell
Die Produktion bietet eine Vielzahl an
unterschiedlichen Medien (Film, Sequenzen, Grafiken), die in verschiedenen Unterrichtseinheiten eingesetzt werden
können. Es ist hilfreich, sich zunächst die
Programmstruktur zur Hand zu nehmen, die einen Überblick über die vorhandenen Medien gibt. Ergänzend werden zahlreiche Arbeitsblätter und zwei
Interaktionen angeboten, die eine Erarbeitung und Vertiefung der Lerninhalte
fördern. Der Text „Verwendung im Unterricht“ gibt Hinweise zum Unterrichts­
einsatz sowie detaillierte Beschreibungen der vorhandenen Materialien.
Arbeitsmaterial
Als Arbeitsmaterial stehen Ihnen im
ROM-Teil Hinweise zur Verwendung im
Unterricht, Grafiken, zwei Interaktionen,
Arbeitsblätter (mit Lösungen) und ein
umfangreiches Angebot an ergänzenden
Materialien zur Verfügung (siehe Tabelle).
Die Arbeitsblätter liegen sowohl als PDFals auch als Word-Dateien vor:
• Die PDF-Dateien können ausgedruckt werden.
• Die PDF-Dateien zum Ausfüllen
können direkt am Computer ausgefüllt, abgespeichert und ausgedruckt
werden.
• Die Word-Dateien können bearbeitet
und so individuell an die Unterrichtssituation angepasst werden.
Ordner
Materialien
Verwendung im Unterricht
Hinweise zum Einsatz der DVD im Unterricht
Arbeitsblätter
(mit Lösungen und als
PDFs zum Ausfüllen)
1) Licht und seine Ausbreitung
2) Licht und Schatten
3) Sonnen- und Mondfinsternis
4) Absorption und Reflexion
5) Reflexion am ebenen Spiegel
6) Reflexion am gekrümmten Spiegel
7) Die Brechung von Licht
8) Die Farben des Regenbogens
9) Kreuzworträtsel „Licht und seine Eigenschaften“
Interaktionen
• Regenbogen
• Brechung durch Linsen
Grafiken
• Lichtbrechung im Regentropfen
• Mondfinsternis
• Sonnenfinsternis
Filmkommentar
Filmkommentar als PDF-Dokument
Begleitheft
ausführliches Begleitheft
Programmstruktur
•Didaktische FWU-DVD
•Web-DVD (Online-Fassung der Produktion)
Weitere Medien
Info zu ergänzenden Medien
Links
kommentierte Linksammlung zum Thema
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Optik
Programmstruktur
Licht und seine Eigenschaften
Untermenüs
Hauptmenü
Lichtausbreitung und Schatten
Optik
Licht und seine Eigenschaften
Licht und seine Eigenschaften
Film 19 min
Lichtausbreitung und Schatten
Sequenzen /
Grafiken / Bilder
Reflexion, Brechung, Farben
Sequenzen /
Grafiken
Licht und seine Ausbreitung
2:50 min
Licht und Schatten
1:20 min
Sonnen- und Mondfinsternisse
2:20 min
Kernschatten und Halbschatten
Grafik
Sonnenfinsternis
Bild/Grafik
Mondfinsternis
Bild/Grafik
Reflexion, Brechung, Farben
Absorption, Streuung und Reflexion
Arbeitsmaterial
Verwendung im Unterricht
Arbeitsblätter (mit Lösungen)
1:50 min
Reflexion am ebenen Spiegel
1:50 min
Reflexion an gekrümmten Spiegeln
1:30 min
Die Brechung von Licht
3:00 min
Grafiken
Farben
4:20 min
Filmkommentar
Gegenstandspunkt und Bildpunkt
Grafik
Reflexion
Grafik
Interaktionen
Begleitheft
Programmstruktur
Weitere Medien
Links
Lichtbrechung bei optisch
unterschiedlichen Stoffen
Lichtbrechung im Regentropfen
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2 Grafiken
Grafik
Produktionsangaben
Optik – Licht und seine Eigenschaften
Produktion
FWU Institut für Film und Bild, 2012
Konzept
Dr. Maike Schuchmann
DVD-Authoring und Design
msm-Studios GmbH
im Auftrag des FWU Institut für Film und Bild,
2012
Regie und ausführende Produktion
Sven Falge
Markus Matschke
Schnitt und Animation
Andreas Isking
Sounddesign und Mischung
Tobias von Brockdorff / Tonschieber
Sprecher
Fabian Gröver
Bildnachweis
Cover: fotolia © Jeff Daniels
Wikimedia Commons © KES47
Grafiken aus der Wikimedia können nach der
jeweils angegebenen Lizenz genutzt werden.
Fachberatung
Roland Bergmann
Arbeitsmaterial
Roland Bergmann
Dr. Maike Schuchmann
Vielen Dank an
Ursula Falge
Roland Falge
Space Telescope Science Institute
NASA
Begleitheft
Dr. Maike Schuchmann
Redaktion
Dr. Maike Schuchmann
Pädagogische Referentin im FWU
Dr. Maike Schuchmann
Produktionsangaben zum Film
„Licht und seine Eigenschaften“
Produktion
Schwabenfilm
im Auftrag des FWU Institut für Film und Bild,
2012
mit
Sven Falge
Drehbuch und Kamera
Markus Matschke
Nur Bildstellen/Medienzentren:
öV zulässig
© 2012
FWU Institut für Film und Bild
in Wissenschaft und Unterricht
gemeinnützige GmbH
Geiselgasteig
Bavariafilmplatz 3
D-82031 Grünwald
Telefon
(089) 6497-1
Telefax (089) 6497-240
E-Mail [email protected]
[email protected]
Internetwww.fwu.de
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Didaktische FWU-DVD
46 02818
Optik – Licht und seine Eigenschaften
Licht ist überall. Erst durch Licht können wir Dinge sehen, und erst mit Licht können
wir uns in einem Spiegel erkennen. Aber was ist eigentlich Licht? Wie breitet es sich
aus? Was sind seine Eigenschaften, welchen Gesetzen folgt es? Und wie entsteht ein
Regenbogen? Die FWU-­Produktion gibt eine Einführung in das Thema Licht und zeigt
darüber hinaus unterhaltsame Anwendungs- und Alltagsbeispiele. Zusätzlich stehen
im ROM-Teil Arbeitsblätter, zwei Interaktionen, didaktische Hinweise und weitere
er­gänzende Unterrichtsmaterialien zur Verfügung.
Erscheinungsjahr: 2012
Laufzeit: 19 min
Sequenzen:
8
Interaktionen:
2
Grafiken:
8
Bilder:
2
Sprache: Deutsch
DVD-ROM-Teil:
Unterrichtsmaterialien
Arbeitsblätter:9 (mit Lösungen, als PDFs zum
Ausfüllen)
Adressaten:
Allgemeinbildende Schule
(Klasse 7 - 10)
Schlagwörter: Abendrot, Absorption, Ausbreitung, Ausfallswinkel, Bildpunkt, Brechung,
Einfallswinkel, Gegenstandspunkt, Halbschatten, Himmelsblau, Hohlspiegel,
Kernschatten, Licht, Lichtquelle, Mondfinsternis, Prisma, Regenbogen,
Reflexion, Reflexionsgesetz, Schatten, Spektralfarben, Spiegel, Sonne,
Sonnenfinsternis, Strahlen, Strahlenmodell, Streuung, virtuelles Bild,
Wölbspiegel
FWU Institut für Film und Bild
in Wissenschaft und Unterricht
gemeinnützige GmbH
Geiselgasteig
Bavariafilmplatz 3
82031 Grünwald
Telefon +49 (0)89-6497-1
Systematik: Physik
Optik  G
eometrische Optik
 Farbenlehre
Lehrprogramm
gemäß
§ 14 JuSchG
GEMAFREI
Telefax +49 (0)89-6497-240
[email protected]
www.fwu.de
Systemvoraussetzungen
bei Nutzung am PC:
DVD-Laufwerk und DVDPlayer-Software, empfohlen
für Windows ME/2000/XP/
Vista/Windows 7
www.fwu-shop.de
Bestell-Hotline: +49 (0)89-6497-444
[email protected]
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