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Licht und Farben
Grundwissen
- Licht hat keine Farbe.
- Wenn Licht aber auf die Netzhaut im Auge trifft, senden die verschiedenen lichtempfindlichen Zapfen elektrische Impulse an das Gehirn. Dort werden diese Impulse verarbeitet und im Gehirn wird ein Farbeindruck erzeugt.
- Licht aus verschiedenen Bereichen des Lichtbündels, das nach der Zerlegung von Sonnenlicht entsteht, erzeugt jeweils einen anderen Farbeindruck. Wir unterscheiden das Licht deshalb nach diesem Farbeindruck und bezeichnen z.B. Licht aus dem linken Bereich des Lichtbündels als "Licht der Spektralfarbe Rot" oder kurz als "rotes Licht".
- Ist Licht verschiedener Spektralfarben gemischt, dann kann dieses Licht Farbeindrücke erzeugen, die mit Licht einer einzelnen Spektralfarbe nicht erzeugt werden können.
Grundwissen
- Licht hat keine Farbe.
- Wenn Licht aber auf die Netzhaut im Auge trifft, senden die verschiedenen lichtempfindlichen Zapfen elektrische Impulse an das Gehirn. Dort werden diese Impulse verarbeitet und im Gehirn wird ein Farbeindruck erzeugt.
- Licht aus verschiedenen Bereichen des Lichtbündels, das nach der Zerlegung von Sonnenlicht entsteht, erzeugt jeweils einen anderen Farbeindruck. Wir unterscheiden das Licht deshalb nach diesem Farbeindruck und bezeichnen z.B. Licht aus dem linken Bereich des Lichtbündels als "Licht der Spektralfarbe Rot" oder kurz als "rotes Licht".
- Ist Licht verschiedener Spektralfarben gemischt, dann kann dieses Licht Farbeindrücke erzeugen, die mit Licht einer einzelnen Spektralfarbe nicht erzeugt werden können.
Das menschliche Auge - Akkommodation und Sehfehler
Grundwissen
- Als Akkommodation bezeichnet man die Änderung der Brennkraft des Auges, um Objekte in unterschiedlichen Entfernungen scharf sehen zu können.
- Bei Kurzsichtigkeit ist die Augenlinse zu stark gekrümmt, entfernte Gegenstände werden kurz vor der Netzhaut scharf abgebildet.
- Bei Weitsichtigkeit ist die Augenlinse nicht stark genug gekrümmt, nahe Gegenstände werden kurz hinter der Netzhaut scharf abgebildet.
Grundwissen
- Als Akkommodation bezeichnet man die Änderung der Brennkraft des Auges, um Objekte in unterschiedlichen Entfernungen scharf sehen zu können.
- Bei Kurzsichtigkeit ist die Augenlinse zu stark gekrümmt, entfernte Gegenstände werden kurz vor der Netzhaut scharf abgebildet.
- Bei Weitsichtigkeit ist die Augenlinse nicht stark genug gekrümmt, nahe Gegenstände werden kurz hinter der Netzhaut scharf abgebildet.
Größen zur Beschreibung einer (elektromagnetischen) Welle
Grundwissen
- Amplitude \(\hat E\), Schwingungsdauer \(T\) bzw. Frequenz \(f\) und Intensität \(I\) sind zentrale Größen zur Beschreibung einer elektromagnetischen Welle.
- Für die Wellenlänge gilt \(\lambda=\frac{c}{f}\).
Grundwissen
- Amplitude \(\hat E\), Schwingungsdauer \(T\) bzw. Frequenz \(f\) und Intensität \(I\) sind zentrale Größen zur Beschreibung einer elektromagnetischen Welle.
- Für die Wellenlänge gilt \(\lambda=\frac{c}{f}\).
Spezifischer Widerstand
Grundwissen
- Der spezifische Widerstand \(\rho\) ist eine Materialkonstante des verwendeten Materials.
- Für den spezifische Widerstand gilt \(\rho = \frac{{R \cdot A}}{l}\), der Widerstand eines Leiters berechnet man mittels \(R = \rho \cdot \frac{l}{A}\).
- Gute Leiter wie Silber oder Kupfer haben einen geringen spezifischen Widerstand, Isolatoren einen sehr hohen spezifischen Widerstand.
Grundwissen
- Der spezifische Widerstand \(\rho\) ist eine Materialkonstante des verwendeten Materials.
- Für den spezifische Widerstand gilt \(\rho = \frac{{R \cdot A}}{l}\), der Widerstand eines Leiters berechnet man mittels \(R = \rho \cdot \frac{l}{A}\).
- Gute Leiter wie Silber oder Kupfer haben einen geringen spezifischen Widerstand, Isolatoren einen sehr hohen spezifischen Widerstand.
Optik
Lichtreflexion
- Vertauscht ein Spiegel links und rechts?
- Wie groß muss ein Spiegel sein, damit man sich ganz in ihm sehen kann?
- Wo befindet sich das Spiegelbild, wenn hinter dem Spiegel eine Wand ist?
Themenbereich
Optik
Farben
- Kann man Licht zerlegen …
- … und wieder zusammensetzen?
- Wie entstehen die Farben beim Fernseher …
- … und wie beim Malen mit Farben?
Themenbereich
Optik
Lichtausbreitung
- Wann können wir Gegenstände sehen?
- Warum sprechen wir von Lichtstrahlen?
- Wie entstehen Schatten?
- Wie funktioniert eine Lochkamera?
Themenbereich
Optik
Lichtbrechung
- Verlaufen Lichtstrahlen immer geradlinig?
- Wie funktioniert ein Prisma?
- Warum können wir unter Wasser schlecht sehen?
- Wie entsteht eine Fata Morgana …
- … und wie ein Regenbogen?
Themenbereich
Optik
Optische Linsen
- Was sind Sammellinsen …
- … und was Zerstreuungslinsen?
- Wie erzeugen Linsen eigentlich Bilder?
- Was sind virtuelle …
- … und was reelle Bilder?
Themenbereich
Elektrizitätslehre
Permanentmagnetismus
- Warum zeigen Kompasse immer nach Norden?
- Wie stellt man Magnete her?
- Was versteht man unter einem Magnetfeld?
- Welche Stoffe sind magnetisch?
Themenbereich
Elektrizitätslehre
Einfache Stromkreise
- Warum spricht man eigentlich von Stromkreisen?
- Was fließt denn in einem Stromkreis?
- Was ist ein Kurzschluss?
- Wie funktioniert eine Wechselschaltung?
- Warum zeichnet man Schaltbilder?
Themenbereich
Elektrizitätslehre
Elektrische Grundgrößen
- Was bedeuten eigentlich Volt …
- … und Ampère?
- … und was hat es mit dem OHMschen Gesetz auf sich?
- Wie funktionieren elektrische Messgeräte?
Themenbereich
Elektronik
Einführung in die Elektronik
- Was sind eigentlich Halbleiter?
- Welche besonderen Eigenschaften haben Halbleiter?
- Warum werden Halbleiter dotiert?
- Wie funktioniert die Dotierung von Halbleitern technisch?
Themenbereich
Elektronik
Halbleiterdiode
- Woraus bestehen eigentlich Dioden?
- Welche besonderen Eigenschaften haben Dioden?
- Wie funktionieren Leuchtdioden?
- Warum benutzt man statt Glühbirnen heute Leuchtdioden?
Themenbereich
Elektronik
Transistor
- Wie ist ein Transistor aufgebaut?
- Können Transistoren Strom verstärken?
- Warum sind Transistoren heute so wichtig?
- Wo und wie werden Transistoren überall eingesetzt?
Themenbereich
Elektrizitätslehre
Bewegte Ladungen in Feldern
- Wie funktioniert eine Bildröhre?
- Warum schützt das Erdmagnetfeld vor kosmischer Strahlung?
- Wie funktionieren Teilchenbeschleuniger?
- Kann man die Masse von Elektronen messen?
- Wie groß ist die kleinste Ladung?
Themenbereich
Elektrizitätslehre
Elektrische Arbeit und Leistung
- Wie misst das Elektrizitätswerk die gelieferte Energie?
- Was ist eigentlich ein Watt?
- Kann ein Mensch Wasser zum Kochen bringen?
Themenbereich
Elektrizitätslehre
Elektromagnetische Induktion
- Wie funktioniert ein Elektromotor?
- Wie erzeugt ein Dynamo elektrischen Strom?
- Was bewirkt eine Spule?
Themenbereich
Elektrizitätslehre
Elektromagnetische Schwingungen
- Aus welchen Bauteilen besteht ein elektromagnetischer Schwingkreis?
- Wie lautet die THOMSON-Formel?
- Wo bleibt die Energie eines gedämpften Schwingkreises?
Themenbereich
Elektrizitätslehre
Elektromagnetische Wellen
- Was haben Funkwellen, Licht und RÖNTGEN-Strahlung gemeinsam?
- Wann entstehen elektromagnetische Wellen?
- Wie funktioniert ein Mikrowellenherd?
Themenbereich
Elektrizitätslehre
Glühelektrischer Effekt
- Kann man Ladungen aus Leitern herausholen?
- Was versteht man unter einer Elektronenkanone?
- Wie macht man freie Elektronen sichtbar?
Themenbereich
Elektrizitätslehre
Komplexere Schaltkreise
- Warum werden Steckdosen parallel geschaltet?
- Wie sind die Lampen einer Lichterkette angeordnet?
- Wie erweitert man den Messbereich von Messgeräten?
Themenbereich
Elektrizitätslehre
Kraft auf Stromleiter - E-Motor
- Wie lautet die „UVW- oder Dreifingerregel“?
- Wie ist ein Elektromotor aufgebaut?
- Wie funktioniert eine Magnetschwebebahn?
Themenbereich
Elektrizitätslehre
Ladungen & Felder - Mittelstufe
- Was sind elektrische Ladungen?
- Welche besonderen Eigenschaften hat Bernstein?
- Woher kommt der Name „Elektron“?
- Gibt es eine kleinste Ladung?
Themenbereich
Elektrizitätslehre
Ladungen & elektrisches Feld
- Wie lautet das Gesetz von COULOMB?
- Wie ist das Feld im Innern eines Plattenkondensators?
- Wie viel Energie kann ein Kondensator speichern?
Themenbereich
Elektrizitätslehre
Magnetisches Feld - Spule
- Gibt es um Hochspannungsleitungen Felder?
- Was versteht man unter der „Rechte- bzw. linke-Faust-Regel“?
- Wie verhindert man Spannungsstöße beim Einschalten?
- Wofür benötigt man Spulen?
Themenbereich
Elektrizitätslehre
Stromwirkungen
- Wie funktioniert eine Glühlampe …
- … und wie ein Durchlauferhitzer?
- Kann man Magnete ein- und ausschalten?
- Wie trennt man Wasserstoff und Sauerstoff?
Themenbereich
Elektrizitätslehre
Induktion und Transformator
- Wie funktioniert ein Induktionsherd?
- Was befindet sich in den brummenden Transformatorkästen?
- Warum transportiert man elektrische Energie mit Hochspannung?
Themenbereich
Elektrizitätslehre
Wechselstromtechnik
- Was ist denn ein Zeigerdiagramm?
- Haben elektronische Bauteile immer den gleichen Widerstand?
- Wie funktioniert ein Hochpass …
- … und wie ein Tiefpass?
Themenbereich
Elektrizitätslehre
Ohmsches Gesetz & Kennlinien
- Was versteht man unter der Kennlinie eines Leiters?
- Wie sieht die Kennlinie eines ohmschen Widerstandes aus?
- Wann ist Strom für den Körper gefährlich?
Themenbereich