Sammellinse und Linsengleichung

Die Erarbeitung der Linsengleichung im Optikunterricht der 8. Klasse ist für Lernende eine anspruchsvolle Aufgabe. Der Computer kann dabei wertvolle Hilfestellungen leisten, da er Möglichkeiten für einen (inter)aktiven Umgang mit Strahlengängen bietet: Parameter können geändert werden, ohne dass dabei jeweils aufwändige Zeichnungen angefertigt werden müssen. Dies erreicht man durch den Einsatz dynamischer Geometriesoftware zur Darstellung des Strahlengangs an der Linse. Da derartige Konstruktionen recht aufwändig sind, empfiehlt es sich, diese nicht von den Lernenden selbst anfertigen zu lassen, sondern sie in Form eines digitalen Arbeitsblatts vorzugeben. Die Schülerinnen und Schüler können sich dann auf die wesentlichen Fragestellungen konzentrieren. Die Aufgabenstellungen sind zusammen mit der dynamischen Grafik auf dem Bildschirm zu sehen und können direkt umgesetzt werden.

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler sollen

• ihre Kenntnisse über die Konstruktion des Strahlengangs an einer Linse vertiefen und einen Überblick über die verschiedenen Fälle gewinnen.
• die Bedeutung der so genannten ausgezeichneten Strahlen für diese Konstruktion erkennen und erläutern können.
• entdecken, dass die geometrische Konstruktion - von Messfehlern abgesehen - die gleichen Resultate liefert wie die experimentelle Bestimmung des Zusammenhangs von g und b.
• erkennen, dass die so ermittelten Daten einem Gesetz gehorchen, das sich geometrisch begründen lässt (optional).

Kurzinformation

Didaktisch-methodischer Kommentar

Das in dieser Unterrichtseinheit verwendete digitale Arbeitsblatt (siehe Download beziehungsweise Internetadresse) wird eingesetzt, nachdem die grundsätzlichen Regeln für die Konstruktion des Strahlengangs an Linsen erarbeitet und im Schülerexperiment Erfahrungen mit der Erzeugung von Bildern auf einem Projektionsschirm gesammelt wurden. Die Konstruktion des Strahlengangs wird in der Regel mit konventionellen Methoden erarbeitet (also mit Papier und Bleistift), kann aber auch bereits mittels dynamischer Geometriesoftware vorgenommen werden. Haben die Lernenden den Konstruktionsweg einmal verstanden, ist es nicht sinnvoll, sie die gleichen Arbeitsschritte ständig wiederholen zu lassen. Dies kann man dann dem Computer überlassen, mit dessen Hilfe in kurzer Zeit viele verschiedene Fälle durchspielt werden können.

• Einsatz des digitalen Arbeitsblatts
  Hinweise zum Einsatz des Arbeitsblatts zur Sammellinse und zur Linsengleichung, allgemeine Anmerkungen zur Arbeit mit interaktiven Arbeitsblättern, Tipps zur papierlosen Arbeit in vernetzten Lernumgebungen und Nutzungsmöglichkeiten von lo-net.

Download

Internetadresse

• Strahlengang an der Linse
  Die Lernumgebung steht auch als Download zur Verfügung (sammellinse_arbeitsblatt.zip), so dass Sie sie im Unterricht auch offline einsetzen können. Bei der Erstellung der dynamischen Grafiken wurde das DGS-Applet "Java Sketchpad" von Key Curriculum Press verwendet.

Informationen zum Autor

Friedrich Wilhelm Dustmann ist Lehrer für Mathematik und Physik am Fürst-Johann-Moritz-Gymnasium Siegen. Weitere dynamische Arbeitsblätter finden Sie auf seiner Homepage.

• Mehr Infos im Autorenverzeichnis
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