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Versuche

Brechung (Heimversuche)

Joachim Herz Stiftung
Abb. 1 Wassergläser eignen sich prima um die Lichtbrechung daran zu untersuchen.
Warum wohl braucht man für Versuche zum Brechungsgesetz Milch? Und wieso kann Wasser eine Münze anheben? Auf dieser Seite sind einige Versuche aufgeführt, die mit einfachen Mitteln entweder in einer Schülerübung im Unterricht oder als Heimversuche gemacht werden können. Für manche Versuchsanordnungen benötigt ihr einen kleinen Laserpointer oder eine andere Lichtquelle, die einen hellen Lichtstrahl erzeugen kann. Viel Spaß beim Ausprobieren.

Brechungsgesetz

Joachim Herz Stiftung
Abb. 1 Was passiert mit dem Lichtstrahl, wenn er sich durchs Wasser bewegt?
Benötigtes Gerät

  • Behälter mit Wasser.
  • Laserpointer (Vorsicht ! Nie in den Strahl schauen!).
  • Wasserfeste Folie mit Winkeleinteilung (Bleistift oder wasserfester Stift) , die in Behälter eingepasst wird. (Siehe Foto)

Arbeitsauftrag
Leuchte mit dem Laserpointer bei möglichst abgedunkeltem Raum längs einem Bleistiftstrich an der Stelle der Geradenschnittpunkte der Winkeleinteilung ins Wasser und beobachte den Reflex.
Erstelle eine Tabelle mit Einfallswinkel und Brechungswinkel und formuliere das Ergebnis in qualitativer Form.

Der Lichtstrahl-Knick

Joachim Herz Stiftung
Abb. 1 Wie beeinflusst das Wasser den Lichtstrahl?
Benötigtes Gerät

  • Mit Wasser gefülltes Gefäß auf dessen Boden man einen Maßstab oder kariertes Papier anbringt.
  • Laserpointer (Vorsicht ! Nie in den Strahl schauen!).
  • gerader Stab (z.B. Schaschlikstäbchen)

Arbeitsaufträge

  • Bringe in die Schale kariertes Papier und fülle sie mit Wasser.
  • Stelle den Stab schräg ins Wasser und leuchte mit dem Laserpointer parallel zum Stab, so dass man den Reflex am Boden sehen und den Strahlengang nachvollziehen und nachzeichnen kann.
  • Variiere den Winkel von Stab und Laserstrahl; du kannst dazu auch den Stab an den Laserpointer mit Klebeband befestigen.
  • Bestimme zeichnerisch mittels des Auftreffpunkts am Boden, der Wassertiefe und des Durchstoßpunkts von Laser und Stab durch die Wasseroberfläche für mehrere Stabstellungen, Einfallswinkel und Brechungswinkel und stelle sie in einer Tabelle zusammen.

Rechteckige Wasserbox

Joachim Herz Stiftung
Abb. 1 Beobachte, wie sich das Licht an der Wasserbox bricht.
Benötigtes Gerät

  • Mit Wasser gefülltes rechteckiges Gefäß, z.B. Schächtelchen für Kleinteile aus dem Baumarkt.
  • Laserpointer (Vorsicht ! Nie in den Strahl schauen!).

Arbeitsaufträge

  • Stelle die Wasserschale auf ein kariertes Papier und fülle sie mit Wasser.
  • Leuchte mit dem Laserpointer parallel zum Boden, so dass man die Reflexe auf dem Papier verfolgen kann und den Strahlengang nachvollziehen und nachzeichnen kann.

 

Versuche mit Milchwasser

Benötigtes Gerät

  • Mit Wasser gefülltes Gefäß in das sehr geringe Mengen Milch beigesetzt werden.
  • Laserpointer (Vorsicht ! Nie in den Strahl schauen!).

Arbeitsaufträge

  • Strahle mit dem Laserpointer in das Wassergefäß und beobachte den Strahlengang auf Grund der Streuung an den Fettkügelchen der Milch.
  • Wenn man in die Luft etwas Kreidestaub oder Rauch gibt, kann man den optischen Weg des Laserstrahls vollständig beobachten.
  • Man kann die Versuche zum Brechungsgesetz, die zuvor beschrieben wurden durch die Wassertrübung mit kleinsten Mengen Milch verbessern.
  • Fertige mit der Digitalkamera Aufnahmen von typischem Strahlenverlauf (Rauch und Milchwasser verwenden) und erstelle eine Präsentation der Brechungsversuche.

 

Durchsichtiges Lineal

Joachim Herz Stiftung
Abb. 1 Durch ein Lineal scheint es, als wäre der Bleistift in 3 Teile zerbrochen
Benötigtes Gerät

  • Durchsichtiges Lineal.
  • Unterlage mit geradem Strich.

Arbeitsaufträge

  • Stelle ein durchsichtiges Lineal auf eine Unterlage, bei der auch ein gerader Strich ist, z.B. ein Bleistift oder der Rand einer Abbildung und beobachte es aus verschiedenen Winkeln.
  • Beobachte den Versatz und die Bildgröße unter dem Lineal.
  • Formuliere das Ergebnis in qualitativer Form.

 

Wasserglasboden

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Abb. 1 Stelle ein gefülltes Wasserglas auf eine Zeitungsseite und beobachte!
Benötigtes Gerät
Gefülltes Wasserglas mit planem Boden.

Arbeitsauftrag

  • Man stellt ein gefülltes Wasserglas mit geradem glatten Boden auf eine Unterlage zum Beispiel ein Buch.
  • Man beobachtet das Bild an der Wasseroberfläche aus verschiedenen Winkeln.
  • Formuliere das Ergebnis in einem ganzen Satz.

Knick im Draht

Joachim Herz Stiftung
Abb. 1 Der gerade Draht scheint geknickt, der geknickte Draht scheint gerade.
Benötigtes Gerät

  • Mit Wasser gefülltes Gefäß .
  • Zwei biegbare gerade Drähte.

Arbeitsauftrag

  • Stelle einen geraden Draht (hier der blaue) schräg ins Wasser und betrachte ihn von der Seite. Er scheint einen Knick zu haben.
  • Nimm einen zweiten Draht (hier der schwarze) und biege in so, dass er bei einer bestimmten Betrachtungsweise ohne Knick erscheint.
  • Formuliere das Ergebnis in qualitativer Form.

 

Wasserzylinder

Joachim Herz Stiftung
Abb. 1 Beobachte, wie der Wasserzylinder den Lichtstrahl bricht.
Benötigtes Gerät

  • Zylinderförmiges mit Wasser gefülltes Glas oder Plastikflasche
  • Laserpointer (Vorsicht ! Nie in den Strahl schauen!)
  • Wand

Arbeitsauftrag

  • Beleuchte mit festgehaltenem (festgeklemmten) Laserpointer eine Wand.
  • Schiebe das Glas langsam in den Strahlengang und beobachte dabei den Ort des Reflexes an der Wand.
  • Formuliere das Ergebnis in qualitativer Form.

 

Trick mit der Münze

Joachim Herz Stiftung
Abb. 1 Eine Münze in einem Kaffebecher wird scheinbar angehoben, wenn der Becher mit Wasser gefüllt wird
Benötigtes Gerät

  • Undurchsichtiger Becher oder Tasse
  • Münze
  • Wasser

    
Arbeitsauftrag
Man legt eine Münze in den Becher und peilt über den Rand, so dass man die Münze gerade nicht mehr sieht (linkes Bild). Anschließend gießt man vorsichtig Wasser hinein, so dass die Münze nicht weggespült wird und beobachtet weiter den Becher.
Zur Präzisierung, kann man eine Peilvorrichtung. (z.B. Ein Rohr oder eine Stuhllehne über die man gerade darüber peilt) verwenden.

Es sieht so aus, wie wenn die Münze durch das Wasser angehoben wurde. (Vergleiche dazu die untere Skizze). Bestimme entsprechend der Skizze und Deinen Beobachtungen a und b.
Formuliere das Ergebnis in kurzen klaren Sätzen.

Joachim Herz Stiftung
Abb. 2 Wie weit wird die Münze scheinbar angehoben?

Münze anheben

Joachim Herz Stiftung
Abb. 1 Die Münzen liegen auf dem Boden eines Wasserglases. Wird in ein Glas Wasser gefüllt, so scheint die Münze angehoben zu werden.
Benötigtes Gerät

  • Zwei gleiche Gläser, eines leer, eines mit Wasser gefüllt
  • Zwei Münzen
  • Längenmessgerät (Lineal), Stift

Arbeitsauftrag
Man bringt beide Münzen auf den Boden der Gläser und füllt eines mit Wasser.
Das Wasser über der Münze scheint diese zu heben.

Mit einem Stift markiert man von außen, wie weit die Münze scheinbar gehoben wird. Vergleiche mit dem Tassenversuch.
Formuliere das Ergebnis in einem Satz!

Joachim Herz Stiftung
Abb. 2 Markiere mit einem Stift, wie weit die Münze scheinbar angehoben wird!