Unterrichtsbaustein

Lichtbrechung an Grenzflächen mit PhET Animationen

Untersuchung der Lichtbrechung an Grenzflächen und Prismen mit interaktiver Simulation von PhET.

Jan Bätjer
Behörde für Schule und Berufsbildung Hamburg

12. September 2018

Einstieg

Ziele

Schülerinnen und Schüler untersuchen das Phänomen der Lichtbrechung an Grenzflächen verschieden dichter optischer Medien und lernen konvexe und konkave Linsen mit ihrer Eigenschaft kennen.

Fachkompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler lernen das Phänomen der Lichtbrechung aus einer Alltagssituation kennen und lernen mit Videos und interaktiver Simulation die systematische Untersuchung. Dazu wird die Abstraktion des Lichtstrahls benutzt, um das Phänomen der Lichtbrechung zu analysieren. Die Schülerinnen und Schüler lernen die Lichtbrechung an Prismen kennen und untersuchen speziell konvexe und konkave Linsen mit ihren Eigenschaften.

Kompetenzen in der Digitalen Welt

1. Suchen, Verarbeiten & Aufbewahren
2. Kommunizieren & Kooperieren
5. Problemlösen & Handeln

Detaillierte Teilkompetenzbeschreibungen

1.1 Suchen und Filtern
2.2 Teilen
5.2 Werkzeuge bedarfsgerecht einsetzen

Medienausstattung

Computerraum, Notebooks 1:1- oder 1:2-Ausstattung (Evtl. können auch Tabletts genutzt werden. Die Nutzung ist möglich, aber die Bedienung ungleich schwieriger).

Details

Informationen zum Unterrichtsgegenstand

Einführung in die Lichtbrechung: An Grenzflächen zwischen Medien mit verschiedener optischer Dichte werden Lichtstrahlen gebrochen. Verläuft ein Lichtstrahl vom optisch dünneren in ein optisch dichteres Medium, wird der Lichtstrahl zum Lot hingebrochen. Verläuft der Lichtstrahl vom optisch dichteren in ein optisch dünneres Medium, wird der Lichtstrahl vom Lot weggebrochen. Es werden auch Prismen untersucht: Paralleles Licht durch eine planparallele Glasplatte bleibt parallel, wird aber etwas versetzt. Licht durch konvexe Linsen wird in einem Punkt gesammelt (Sammellinsen), Licht durch konkave Linsen wird zerstreut (Zerstreuungslinsen).

Beschreibung des Unterrichtsbausteins

In diesem Baustein arbeiten die Schülerinnen und Schüler mit dem Notebook oder PC und lernen mit einem Lernvideo und interaktiven Simulationen die Lichtbrechung kennen. Dazu arbeiten die Schülerinnen und Schüler allein oder zu zweit an einem Gerät. Die Arbeitsblätter können in Papierform oder digital ausgeteilt werden.

Bildungsplanbezug

Licht, Licht und Materie

Möglichkeiten der Differenzierung / Individualisierung

Bei der Auswertung der Messergebnisse (Winkel) in der Tabelle können leistungsstarke Schülerinnen und Schüler ein Diagramm aus den Daten erstellen (analog oder digital). Bei der interaktiven Simulation können schnelle Schülerinnen und Schüler mit dem weißen Licht experimentieren und die Aufspaltung in die Spektralfarben entdecken. Im Bereich der konvexen und konkaven Linsen können schnell arbeitende Schülerinnen und Schüler nach Geräten mit diesen Linsen recherchieren. Außerdem können bei der Simulation die Winkelabhängigkeit der Intensitäten von reflektierten und gebrochenen Lichtstrahlen untersucht werden.