Die Zerlegung des Lichtes in seine Bestandteile ist für viele Schülerinnen und Schüler ein geläufiges Phänomen. Meistens ist es aufgrund der Dispersion am Prisma bekannt. Allerdings haben die wenigsten Schülerinnen und Schüler ein Prisma zu Hause. Ebenfalls vertraut ist die Zerlegung des Lichtes mithilfe der Reflektion an einer CD. Allerdings bleibt es dabei nur bei einer qualitativen Betrachtung des Lichtes. Mit dem hier vorgestellten Selbstbau-Gitterspektrometer sind quantitative Messungen möglich, die eine Genauigkeit von einigen Nanometern aufweisen.
Versuche mit dem Eigenbau-Gitterspektrometer
Unterrichtseinheit
Mit einfachen Mitteln bauen Schülerinnen und Schüler in nur 60 Minuten ein Gitterspektrometer. Spektren verschiedener Lichtquellen können fotografiert und mithilfe eines Kalibrierungsspektrums und eines Grafikprogramms auch quantitativ ausgewertet werden.
- Physik / Astronomie
- Sekundarstufe I, Sekundarstufe II
- etwa 1 Zeitstunde für den Bau des Spektrometers; die quantitative Auswertung eines Spektrums (Digitalfoto) am Rechner nimmt nach der Einarbeitung etwa 15-20 Minuten in Anspruch.
- Arbeitsblatt
- 1 Arbeitsmaterial
Beschreibung der Unterrichtseinheit
Didaktisch-methodischer Kommentar
Die Spektroskopie ist nicht nur eine der wichtigsten Untersuchungsmethoden in der instrumentellen Analytik, sondern zeichnet sich auch durch ihren hohen ästhetischen Reiz aus. Sie bietet zudem die Möglichkeit, im Rahmen des Physikunterrichts einen Bogen zur Astronomie zu schlagen, von der ebenfalls eine starke Faszination ausgeht. So kann zum Beispiel untersucht werden, was das Licht von Sternen oder galaktischen Gasnebeln über die Zusammensetzung astronomischer Objekte verrät (siehe Unterrichtseinheit Spektroskopie an galaktischen Gasnebeln).
- Bau und Einsatz des Spektrometers im Unterricht
Neben der Kopiervorlage mit Bauanleitung finden Sie hier wichtige Sicherheitshinweise und Tipps zu den Beobachtungsobjekten sowie zur Auswertung der Spektren.
Download
- eigenbau_spektrometer.zip
Die Bastelvorlage enthält zugleich eine kurze Bauanleitung. Zudem finden Sie in dem ZIP-Archiv eine ausführliche Bauanleitung mit Fotos zu den einzelnen Arbeitsschritten.
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Vermittelte Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler sollen
- mit einfachen Mitteln nach einer Bastelanleitung ein einfaches Spektrometer bauen.
- die Spektren verschiedener Lichtquellen qualitativ untersuchen.
- das Spektrometer kalibrieren, die Spektren künstlicher Lichtquellen fotografieren (Digitalkamera) und am Rechner quantitativ auswerten.
Internetadressen
- AstroMedia Verlag: Optisches Beugungsgitter
Mit nur einem Gitter (etwa fünf Euro) können durch Zerschneiden der Folie etwa 15 Eigenbau-Spektrometer bestückt werden.
Kurzinformation zum Unterrichtsmaterial
| Thema | Versuche mit dem Eigenbau-Gitterspektrometer |
|---|---|
| Autor | Heinrich Kuypers |
| Fach | Physik |
| Zielgruppe | Mittelstufe, Sekundarstufe II |
| Zeitraum | etwa 1 Zeitstunde für den Bau des Spektrometers; die quantitative Auswertung eines Spektrums (Digitalfoto) am Rechner nimmt nach der Einarbeitung etwa 15-20 Minuten in Anspruch. |
| Technische Voraussetzungen | Durchlicht-Beugungsgitter (Gitterweite: 1.111 nm = 900 Linien pro mm; Träger: 0,05 mm Acetatfolie; Quelle: astromedia.de); für quantitative Auswertungen: Digitalkamera und Bildbearbeitungsprogramm (zum Beispiel MS Paint) |
