Der Knick in der Optik - Brechung und Totalreflexion

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  • Astronomie / Physik
  • Sekundarstufe I
  • mindestens drei Unterrichtsstunden oder freie Zeiteinteilung bei selbstständiger Bearbeitung außerhalb des Unterrichts
  • Ablaufplan, Arbeitsblatt interaktiv
  • 1 Arbeitsmaterial

Der hier vorgestellte interaktive Online-Kurs wurde mithilfe der Mathematiksoftware GeoGebra erstellt und ermöglicht den Lernenden einen aktiv-entdeckenden Zugang zu den physikalischen Sachverhalten.

Beschreibung der Unterrichtseinheit

Das Modell eines Lichtstrahls in der geometrischen Optik bietet einen einfachen Zugang zu physikalischen Gesetzmäßigkeiten des Phänomens Licht. Lichtausbreitung, Schattenbildung und optische Abbildungen lassen sich mit elementaren geometrischen Mitteln darstellen. Während die geradlinige Ausbreitung nicht wirklich überrascht, sorgt der geknickte Lichtstrahl bei interessierten Schülerinnen und Schülern doch oft für Erstaunen. Der in dieser Unterrichtseinheit verwendete Online-Kurs bietet eine variabel einsetzbare Möglichkeit, die Grundbegriffe der Brechung in der Strahlenoptik zu vermitteln. Die mit der kostenfreien Geometriesoftware GeoGebra (Infos auf der GeoGebra-Homepage) entwickelten Applets bieten dynamische Visualisierungsmöglichkeiten, die das Verständnis erleichtern. Parameter wie Einfalls- und Brechungswinkel sowie Brechungsindex können mit der Computermaus kontinuierlich verändert und so deren Einfluss auf die Brechung eines Lichtstrahls beobachtet werden.

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Vermittelte Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler sollen

  • das Phänomen der Brechung des Lichtes an Grenzflächen kennen lernen.
  • die Begriffe Brechung, Brechungswinkel, optische Dichte eines Mediums, Brechzahl, Grenzwinkel und Totalreflexion kennen und erklären können.
  • die Gesetzmäßigkeiten der Lichtbrechung an Grenzflächen erkennen.
  • Voraussagen über den Verlauf eines Lichtstrahls oder Lichtbündels in optischen Medien treffen können.
  • die planparallele Platte und das Prisma als Anwendung der Strahlenoptik kennen lernen.
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Autor
Avatar Claus Wolfseher

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