Physik mit Haushaltsutensilien

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.