Sekundarstufe II

Optik- Experimente

Themenfeld: Physik // Klasse: Kursstufe
In diesem Physikkurs erwarten die Schulklasse einige Klassiker sowie zeitgenössische Experimente zur Optik, darunter auch echte Nobelpreis-Experimente. Dazu zählen unter anderen der Doppelspaltversuch, die Computertomografie, Spektroskopie und Polarisation, das Michelson-Interferometer und Thermografie.

Im Kurs arbeiten die Schülerinnen und Schüler in Kleingruppen selbstständig unter fachkundiger Anleitung an einzelnen betriebsbereit aufgebauten Experimentierstationen. Wir geben keine Zeit vor, so dass die Lerngruppen selbst entscheiden können, wie intensiv sie eine Station bearbeiten wollen.

Die Lehrerinnen und Lehrer können durch die Auswahl der Experimente individuelle Akzente für den Kursbesuch setzen und die Schwerpunkte des Kurses bestimmen. Beispielsweise eine Wiederholung und experimentelle Vertiefung von Themen, die im Physikunterricht behandelt wurden, die Einführung in neue Themengebiete für künftige Unterrichtseinheiten anhand von Experimenten oder das eigenständige Erschließen von Themen außerhalb des Bildungsplans für besonders interessierte Schülerinnen und Schüler.

Im Vorfeld eines Kursbesuches sollte die Lehrkraft mit der experimenta-Kursleitung abstimmen, welche Experimente zum Einsatz kommen. Die Experimente des Optik-Kurses können entweder komplett gewählt oder mit Versuchen aus dem Atomphysik-Kurs ergänzt werden, so dass aus insgesamt über 20 bereitstehenden Experimenten eine nahezu beliebige Zusammenstellung möglich ist. Für einen Kurs können bis zu 12 Versuche aufgebaut werden.

Experimente aus der Optik

  • Bestimmung von Spannungsverläufen in belasteten Körpern mittels Spannungsoptik
  • Computertomografie mit dem Röntgengerät
  • Doppelspaltexperiment mit dem Laser
  • Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit in Luft und der Signalgeschwindigkeit in einem Kabel
  • Michelson-Interferometer
  • Thermografie mit der Wärmebildkamera
  • Computergestützte Spektroskopie
  • Licht mischen mit der Farbmischbox
  • Polarisation: Entstehung durch Wechselwirkung von Strahlung mit Materie
  • Messen mit Ultraschall: Werkstück-Untersuchung und medizinische Diagnostik 

Bezug zu Bildungsplaninhalten

  • Gemeinsamkeiten und Unterschiede des Verhaltens von klassischen Wellen, klassischen Teilchen und Quantenobjekten am Doppelspalt beschreiben
  • Wellen mit Hilfe charakteristischer Eigenschaften und Größen beschreiben
  • Beschreibung grundlegender Wellenphänomene
  • Experimente zur Interferenz einzelner Quantenobjekte anhand von Wahrscheinlichkeitsaussagen beschreiben und den Ausgang der Experimente erklären
  • Mit Hilfe des Gangunterschieds die Überlagerung zweidimensionaler kohärenter Wellen qualitativ beschreiben
  • Grundlegende Wellenphänomene mit Hilfe des Huygens'schen Prinzips erklären (zum Beispiel Beugung, Reflexion)
  • Das elektromagnetische Spektrum im Überblick beschreiben

gewünschte Vorkenntnisse
Folgende Themen bzw. Begriffe sollten im Vorfeld (wenn möglich mit Beispielen) besprochen werden:

  • Atomaufbau mit Atomkern und Elektronenhülle (Bohrsches Atommodell)
  • Energieniveaus eines Atoms oder Moleküls
  • Beschleunigung von Ladungen in elektrischen Feldern
  • Wellen- und Teilchenmodell des Lichts
  • Grundlagen der thermischen Strahlung
  • Polarisation des Lichts 

Voraussetzung für die Buchung dieses Laborkurses mit der Schulklasse ist der einmalige Besuch der Lehrerfortbildung. Hier erhalten Sie wertvolle Hinweise zum Kursablauf und zur notwendigen Vorbereitung im Unterricht.

  • Kursdauer
    6,5 Stunden
  • Kursort
    Bis Januar 2019 auf unserem Wissenschaftsschiff „MS experimenta“. Ab Februar 2019 im Robert-Mayer Labor
  • Start
    9:15 Uhr
  • Teilnehmerzahl
    max. 26 Teilnehmer
  • Kosten
    8,00 Euro Materialkosten pro Teilnehmer, mindestens 60,00 Euro. Sollte die Kursgebühr aufgrund geringer Teilnehmerzahlen unter den Mindestbetrag fallen, so wird der Mindestbetrag erhoben. Zwei Begleitpersonen haben freien Eintritt.