7. – 10. Schuljahr

von Ralph Hepp

Offene Experimente zur Einführung der Reflexion

Versuch: Sek. I Lehrer
Zeit: 15 – 30 Minuten
Materialien
  • verschiedene Lichtquellen: Kerze/Teelicht, mehrere lichtstarke Taschenlampen, Halogenstrahler (Baumarkt), Glühlampen in verschiedenen Lichtfarben (rot, grün, gelb, Schwarzlicht) mit Fassungen (Baumarkt), Laserpointer (Vorsicht!)
  • blanker Blechteller
  • farbige Papiere (auch weiß und schwarz)
  • Aluminiumfolie (Küchenbedarf glatt, gefaltet, geknittert)
  • Gegenstände in verschiedenen Farben, auch mit glänzenden Oberflächen (z.B. Taschenspiegel, Löffel; alternativ können auch verschiedene Plastikkörper aus dem Mathematikunterricht mit Folie fest umwickelt werden)
  • zwei große Tücher (eines davon schwarz) oder 4 Bögen (A2) schwarzes Tonpapier
Vorbereitung
Die Papierbögen und Gegenstände werden vor dem Unterricht auf dem Lehrertisch oder (besser) auf dem Fußboden im Klassenraum nach einer gewissen Choreografie (s.u.) angeordnet (s. Abb. 1 ), am besten auf einer schwarzen Unterlage (großes Tuch o.Ä.) und mit einem gewissen Abstand voneinander (ca. 20 – 25 cm). Sie werden abschließend mit einem großen Tuch (z.B. Tischdecke) abgedeckt.
Durchführung
Nachdem die Schülerinnen und Schüler auf ihren Plätzen sitzen, wird der Unterrichtsraum komplett abgedunkelt und mit einer lichtstarken Taschenlampe auf einen blanken, nicht abgedeckten Blechteller am Rand des Arrangements der abgedeckten Objekte geleuchtet. Die Schülerinnen und Schüler beobachten die Reflexion des Lichtes an der Wand und ebenso seine Veränderungen, insbesondere das Wandern des Lichtfleckes, wenn der Lehrer seinen Standort und damit die Richtung des Lichteinfalles verändert. Die Schülerinnen und Schüler werden gefragt, ob sie solche Erscheinungen aus dem Alltag kennen; alternativ oder ergänzend kann man ihnen auch eine historische Anekdote erzählen (s. Material im Digitalangebot und https://de.wikipedia.org/wiki/Alhazen [24.01.2020]).
Kasten 1: Reflexionen im Verlies
Kasten 1: Reflexionen im Verlies
Über das Leben von Abu Ali al-Hasan ibn al-Haitha, genannt Alhazen ist wenig bekannt. Er lebte von 965 – 1040 in Kairo und wirkte am Hof des Kalifen al-Hakim. Mit einer Erfindung sollte er verhindern, dass der Nil ständig große Überschwemmungen hatte. Dies war ihm zur damaligen Zeit natürlich nicht möglich.
Um dem Zorn al-Hakims und einer Bestrafung durch den Tod zu entgehen, täuschte er eine Geisteskrankheit vor und wurde in ein dunkles Verlies geworfen. Der Legende nach dachte er in der Dunkelheit seiner Zelle darüber nach, warum manche Gegenstände zu sehen sind und manche nicht. Da er nachts bei völliger Dunkelheit in seinem Verlies nichts erkennen konnte, kam er zu der Ansicht, dass die über tausend Jahre gültige Vorstellung von Euklid und Ptolemäus falsch sein musste, nach der wir Gegenstände sehen, weil von unserem Auge „Sehstrahlen erzeugt werden und die Umgebung abtasten, ähnlich wie dies ein Blinder mit seinem Blindenstab tut.
Am Tag fiel durch eine kleine Öffnung in der Mauer Sonnenlicht in das Verlies, und er konnte Gegenstände auf dem Boden sehen. Alhazen erkannte, dass wir Dinge sehen, weil sich Licht durch den Raum ausbreitet und auf irgendeine Art und Weise in unser Auge gelangt. Als an einem Tag zufällig sein Blechteller im Lichtkegel des Sonnenlichtes lag, beobachtete er an der Wand einen Lichtfleck. Neugierig geworden, begann er diese Erscheinung genauer zu untersuchen, auch mit anderen Gegenständen (Steine, Stroh, Stofffetzen ) im Lichtkegel, konnte er sie aber nie so gut beobachten wie mit dem Blechteller
Nun bittet man die Schülerinnen und Schüler (Achtung: nur bei beleuchtetem Klassenraum!), sich um das Tuch am Boden bzw. auf dem Pult zu gruppieren. Nachdem der Raum wieder abgedunkelt wurde, wird das Tuch entfernt. Der Lehrer leuchtet auf die Gegenstände (s. Abb. 2 ) und lässt dabei das Licht langsam von Gegenstand zu Gegenstand „wandern und die verschiedenen Reflexionen auf die Schülerinnen und...

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