Optikversuche in der Jahrgangsstufe 7 (G9) bzw. 8 (G8)
die Stecknadeloptik – Nähkästchen meets Science

Die Brechung von Licht beim Übergang von Luft in Wasser oder Glas haben wir alle schon gesehen, sei es an dicken Glastüren, beim Schwimmen oder beim Blick ins heimische Aquarium oder den Spaghettitopf. Nun gilt es aber auch, solche Effekte zu vermessen und nach Möglichkeit dazu Formeln zu entwickeln, mit denen das Verhalten vorhergesagt werden kann, damit nicht alles zu einem endlosen Spiel aus Versuch und Irrtum wird. Dazu untersuchen wir das Verhalten von Lichtstrahlen, die durch einen Quader aus Glas laufen. Damit dieser Versuch auch zu Hause gelingt, verwenden wir keine Lichtquelle, die elektrisch betrieben wird, sondern wir machen uns einen “Negativ-Lichtstrahl” durch Ausblenden von Licht durch ein Hindernis.

Dazu benötigen wir eine Korkplatte, ein paar Stecknadeln, einen Glasquader, Papier, Bleistift und ein Geodreieck. Zuerst legt man das Papier auf den Kork und markiert daraud zwei zueinander senkrechte Linien, an die der Plaxiglasquader angelegt wird. Rechts abgebildet sieht man bereits ein vorbereitetes Blatt mit den zu messenden Winkeln. Steckt man nun in die Linie eines zu messenden Winkels zwei Stecknadel, so blenden diese in genau einer Richtung das Licht aus. Diese Richtung gilt es nun durch den Quader hindurch zu finden.

Dazu legt man den Quader an seine Position und blickt von der Seite durch das Glas. Bedecken sich die Stecknadeln gegenseitig, so hat man die richtige Position gefunden und markiert diese durch zwei weitere Stecknadeln vor dem Quader. Nun kann man die Punkte geradlinig bis zur Kante des Quaders verlängern und ebenfalls geradlinig durch den Quader hindurch verbinden, wobei man zwei Knicke am Übergang zum Quader erkennt.

Misst man nun nach und trägt die Winkel im Glas über den äußeren Winkeln in ein Diagramm, so ergibt sich eine Messkurve, aus der man das Brechungsgesetz ableiten kann.

Ein Tag an der Fachhochschule

Am 11. Juni waren wir (die 8a) an der Fachhochschule Bielefeld. Im Schülerlabor haben wir etwas zum Thema Ingenieurwissenschaften erfahren und experimentiert.

Zu Beginn ging es um die verschiedenen Aufgaben von Ingenieuren. In diesem Beruf geht es unter anderem um die Entwicklung, Forschung und Konstruktion von Produkten und um die Lösung technischer Probleme.

In Zweierteams sollten wir dann eine Art Schutzhülle für Eier bauen. Jedes Team erhielt eine Kiste mit Materialien, aus denen man diese Schutzvorrichtung für ein rohes Ei bauen sollte, dass aus 2 Metern Höhe fallengelassen wurde. Dabei konnten wir von insgesamt 14 Eiern sechs retten.

Danach ging es um Brücken, denn der Brückenbau ist eine bedeutende Aufgabe von Ingenieuren. Selbst Da Vinci entwickelte Pläne für Brücken. Das wichtigste ist es, die verschiedenen Belastungen, denen eine Brücke ausgesetzt ist, zu verteilen und abzuleiten. Um dieses Prinzip zu verstehen, bauten einige von uns eine menschliche Brücke, indem sie sich geschickt verkeilten, um das Gewicht und die Spannung zu verteilen. Doch es geht nicht nur um die Lasten, die sich auf der Brücke befinden (wie zum Beispiel Autos), sondern auch die von außen einwirkenden (zum Beispiel Regen, Schnee, Wind und Temperaturen). In Vierergruppen bauten wir dann mithilfe von Bauklötzen, zwei dünnen Holzstangen, Faden und Klebeband eigene Brücken, die danach mit Gewichten getestet wurden. Die stabilste Brücke hielt sogar über 40 kg!

(Fotos von Kubra Turan)

Alles in einem war das ein spannender Tag, der uns allen gut gefallen hat und an dem wir durch selbstständiges Experimentieren viel gelernt haben.