2 Wie du mit Big Bang arbeitest Warum können Fledermäuse im Dunklen fliegen? Wie entsteht ein Echo? Warum haben Burschen tiefere Stimmen als Mädchen? Was ist ein Schwarzes Loch? Wie funktioniert ein Spionagespiegel? Was ist eine Fata Morgana? Wie entsteht ein Regenbogen? Warum ist der Himmel blau? Die Fragen zu Beginn jedes Unterkapitels helfen dir, einen Einblick in das Folgende zu bekommen. Mithilfe dieser Fragen kannst du auch einschätzen, was du zu diesem Thema schon weißt. Grün markierte Aufgaben kennzeichnen Experimente. Die Antworten auf die Fragen findest du auf der Doppelseite. Mit L gekennzeichnete Fragen sind im Lösungsteil beantwortet. Die Aufgabe von Physikerinnen und Physikern ist es herauszufinden, wie alles in diesem Universum funktioniert und zwar von alltäglichen Dingen bis hin zu Schwarzen Löchern im All. In diesem Buch geht es um die Welt des Schalls und des Lichts und es werden unter anderem folgende Fragen beantwortet: Auf einer Buchdoppelseite gibt es immer ein abgeschlossenes Thema, gewissermaßen eine kurze physikalische Geschichte. Hier geht es zum Beispiel darum, warum du eigentlich Dinge sehen kannst, und wieso das Sehen dein wichtigster Sinn ist. 34 Licht, Lichtquellen und Lichtstrahlen Der Star in der Welt des Sichtbaren ist logischerweise das Licht! Licht ist dir aus dem Alltag sehr vertraut: Sonne und Mond, Nachtkästchenlampe, Handydisplay, Kerze, Silvesterfeuerwerk, ein fetter Blitz oder der prächtige Nachthimmel (B 4.1)! Obwohl Licht so alltäglich ist, denkt man normalerweise wenig darüber nach. Was ist dieses Licht aber eigentlich und woraus besteht es? Wie schnell bewegt es sich? Kann man Lichtstrahlen von der Seite sehen? Welches Problem tritt bei einem Lichtschwert auf? All das und noch viel mehr sehen wir uns hier genauer an. Wenn du eine Brille brauchst, dann gehst du zu einer Optikerin oder einem Optiker. Was macht man in diesem Beruf? Und weißt du, was das Wort Optik bedeutet? Für dieses Experiment müsst ihr zu zweit sein. Person 1 macht eine einfache Zeichnung, ohne dass Person 2 diese sieht. Nun beschreibt Person 1 ihre Zeichnung möglichst genau und Person 2 versucht diese nachzuzeichnen. Dann tauscht ihr die Rollen. Wie gut gelingt allgemein das Nachzeichnen? Was könnte der Grund dafür sein? In B 4.4 siehst du eine Illustration eines Schwarzen Loches. Schwarze Löcher sind keine wirklichen „Löcher“, sie sind also nicht flach. Sie sind die Reste ausgebrannter Riesensterne und kugelrund, sehen also von allen Seiten gleich aus. Warum sind Schwarze Löcher schwarz? Hast du darüber vielleicht schon einmal etwas gehört? B 4.4 Eine Illustration eines Schwarzen Lochs. Der Rand sieht etwas seltsam aus, weil die Lichtstrahlen „verbogen“ werden. Die Frage ist aber: Warum ist das Schwarze Loch schwarz? A 3 A 4 A 5 4.1 Eine Superkraft, die jeder hat Die Grundlagen des Sehens Wann kannst du etwas sehen und wann nicht? Dieser grundlegenden Frage gehen wir hier nach und werfen dabei natürlich einen ersten Blick auf deine Augen. In B 4.2 siehst du eine realistische Darstellung eines menschlichen Auges. Kannst du einige der Teile erkennen und weißt du, wozu sie gut sind? Was ist richtig: Licht geht von den Dingen aus oder deine Augen senden Strahlen aus, die alles abtasten (B 4.2). Versuche deinen Standpunkt zu begründen. A 1 B 4.2 Ein Auge in Originalgröße. A 2 B 4.3 Superman kann mit seinen Augen Laserlicht abstrahlen. Ist das realistisch? Gehen von deinen Augen auch irgendwelche Strahlen aus, die die Dinge abtasten? 4 Die Welt des Sichtbaren B 4.1 Lädt zum Träumen ein: Sternenhimmel und Milchstraße 4 Zusatzmaterial 56464v 35 4 Die Welt des Sichtbaren Von hier an bis zum Ende des Buches geht es um die Optik. Optik ist die Lehre vom Sehen. Du kennst das Wort aus dem Alltag. Wenn du schlecht siehst, musst du zur Optikerin oder zum Optiker. Dort werden deine Augen genau getestet, und dann werden dir perfekt passende Brillen oder Kontaktlinsen verpasst ( A 3 ). B 4.5 Die fünf Sinne des Menschen: Sehen (optischer Sinn), Hören (akustischer Sinn), Riechen, Schmecken und Tasten Du hast fünf verschiedene Sinne (B 4.5). Vom Hören war in Kapitel 2 und 3 die Rede. Hier geht es um das Sehen. Der optische Sinn ist mit Abstand der wichtigste Sinn. Fast 90 % der Informationen, die du über die Umwelt sammelst, kommen über deine Augen. Diese können unglaublich viel auf einmal erfassen. In A 4 hast du bemerkt, wie schwer es ist, selbst eine einfache Skizze nur mit Worten zu beschreiben. Und jetzt stell dir mal vor, du müsstest das Bild mit dem Tucan in B 4.6 jemandem am Telefon so beschreiben, dass die Person dieses Bild mit all seiner Farbenpracht genau im Kopf hat. Unmöglich! Aber der optische Sinn ist so rasch, dass du mit nur einem Blick das Bild komplett erfassen kannst. Der optische Sinn ist gewissermaßen eine Superkraft, die jeder hat. Ob man beim Sehen die Dinge mit einer Art Strahlen abtastet oder ob das Licht von den Dingen selbst ausgeht ( A 2 ), darüber hat man schon in der Antike diskutiert. Der berühmte Pythagoras, von dem du in der Mathematik noch hören wirst, meinte, dass wir mit „Sehstrahlen“ gewissermaßen alles abtasten. Aber das ist natürlich Quatsch, weil dann könnten wir auch im Stockdunkeln sehen! Wir können Dinge deshalb sehen, weil sie entweder Licht erzeugen oder Licht in irgendeiner Form weiterleiten (B 4.7 b) B 4.6 Ein Tucan in all seiner Farbenpracht B 4.7 a) Es gibt keine Sehstrahlen. b) Du siehst Dinge, weil sie Licht erzeugen (Lampe) oder weiterleiten (Papier). Alle sichtbaren Dinge senden Licht entweder aus oder leiten es weiter. Man könnte auch von aktiven und passiven Lichtquellen sprechen. Das Licht gelangt dann in deine Augen und trifft dort auf die Netzhaut. Diese ist in B 4.2 am rechten hinteren Ende des Auges zu sehen ( A 1 ; siehe auch Kap. 8.1, S. 77). Alle sichtbaren Dinge sind Lichtquellen. Die Augen empfangen das Licht, sind also Lichtempfänger. Es ist ganz ähnlich wie beim Schall (Kap. 3; B 4.8). Die extreme Anziehungskraft der Schwarzen Löcher schluckt sogar das Licht. Da du nur Objekte sehen kannst, die Licht abstrahlen, bleiben Schwarze Löcher unsichtbar. Man kann sie nur indirekt nachweisen, beispielsweise wenn sie ein Stern umkreist. Man weiß schon lange, dass Sehstrahlen Quatsch sind, aber sie sind noch in unseren Köpfen drin. Superman kann Strahlen aus seinen Augen schießen lassen! Gut, das ist ein Märchen, aber in den Redewendungen „einen Blick auf etwas werfen“, „jemand hat einen stechenden Blick“ oder „durch ein Fenster schauen“ stecken Sehstrahlen immer noch drin. B 4.8 a falsch b richtig Kurz zusammengefasst Der optische Sinn ist dein wichtigster Sinn. Sichtbare Dinge senden Licht aus, sind also Lichtquellen (Sender). Und deine Augen empfangen das Licht, sind also Lichtempfänger. Sender und Empfänger: Es ist ganz ähnlich wie beim Schall. Beim Einstieg in das Großkapitel bekommst du erste Infos und es werden spannende Fragen aufgeworfen, die im Kapitel beantwortet werden. 34 Licht, Lichtquellen und Lichtstrahlen Der Star in der Welt des Sichtbaren ist logischerweise das Licht! Licht ist dir aus dem Alltag sehr vertraut: Sonne und Mond, Nachtkästchenlampe, Handydisplay, Kerze, Silvesterfeuerwerk, ein fetter Blitz oder der prächtige Nachthimmel (B 4.1)! Obwohl Licht so alltäglich ist, denkt man normalerweise wenig darüber nach. Was ist dieses Licht aber eigentlich und woraus besteht es? Wie schnell bewegt es sich? Kann man Lichtstrahlen von der Seite sehen? Welches Problem tritt bei einem Lichtschwert auf? All das und noch viel mehr sehen wir uns hier genauer an. Wenn du eine Brille brauchst, dann gehst du zu einer Optikerin oder einem Optiker. Was macht man in diesem Beruf? Und weißt du, was das Wort Optik bedeutet? Für dieses Experiment müsst ihr zu zweit sein. Person 1 macht eine einfache Zeichnung, ohne dass Person 2 diese sieht. Nun beschreibt Person 1 ihre Zeichnung möglichst genau und Person 2 versucht diese nachzuzeichnen. Dann tauscht ihr die Rollen. Wie gut gelingt allgemein das Nachzeichnen? Was könnte der Grund dafür sein? In B 4.4 siehst du eine Illustration eines Schwarzen Loches. Schwarze Löcher sind keine wirklichen „Löcher“, sie sind also nicht flach. Sie sind die Reste ausgebrannter Riesensterne und kugelrund, sehen also von allen Seiten gleich aus. Warum sind Schwarze Löcher schwarz? Hast du darüber vielleicht schon einmal etwas gehört? B 4.4 Eine Illustration eines Schwarzen Lochs. Der Rand sieht etwas seltsam aus, weil die Lichtstrahlen „verbogen“ werden. Die Frage ist aber: Warum ist das Schwarze Loch schwarz? A 3 A 4 A 5 4.1 Eine Superkraft, die jeder hat Die Grundlagen des Sehens Wann kannst du etwas sehen und wann nicht? Dieser grundlegenden Frage gehen wir hier nach und werfen dabei natürlich einen ersten Blick auf deine Augen. In B 4.2 siehst du eine realistische Darstellung eines menschlichen Auges. Kannst du einige der Teile erkennen und weißt du, wozu sie gut sind? Was ist richtig: Licht geht von den Dingen aus oder deine Augen senden Strahlen aus, die alles abtasten (B 4.2). Versuche deinen Standpunkt zu begründen. A 1 B 4.2 Ein Auge in Originalgröße. A 2 B 4.3 Superman kann mit seinen Augen Laserlicht abstrahlen. Ist das realistisch? Gehen von deinen Augen auch irgendwelche Strahlen aus, die die Dinge abtasten? 4 Die Welt des Sichtbaren B 4.1 Lädt zum Träumen ein: Sternenhimmel und Milchstraße 4 Zusatzmaterial 56464v 34 Licht, Lichtquellen und Lichtstrahlen Der Star in der Welt des Sichtbaren ist logischerweise das Licht! Licht ist dir aus dem Alltag sehr vertraut: Sonne und Mond, Nachtkästchenlampe, Handydisplay, Kerze, Silvesterfeuerwerk, ein fetter Blitz oder der prächtige Nachthimmel (B 4.1)! Obwohl Licht so alltäglich ist, denkt man normalerweise wenig darüber nach. Was ist dieses Licht aber eigentlich und woraus besteht es? Wie schnell bewegt es sich? Kann man Lichtstrahlen von der Seite sehen? Welches Problem tritt bei einem Lichtschwert auf? All das und noch viel mehr sehen wir uns hier genauer an. Wenn du eine Brille brauchst, dann gehst du zu einer Optikerin oder einem Optiker. Was macht man in diesem Beruf? Und weißt du, was das Wort Optik bedeutet? Für dieses Experiment müsst ihr zu zweit sein. Person 1 macht eine einfache Zeichnung, ohne dass Person 2 diese sieht. Nun beschreibt Person 1 ihre Zeichnung möglichst genau und Person 2 versucht diese nachzuzeichnen. Dann tauscht ihr die Rollen. Wie gut gelingt allgemein das Nachzeichnen? Was könnte der Grund dafür sein? In B 4.4 siehst du eine Illustration eines Schwarzen Loches. Schwarze Löcher sind keine wirklichen „Löcher“, sie sind also nicht flach. Sie sind die Reste ausgebrannter Riesensterne und kugelrund, sehen also von allen Seiten gleich aus. Warum sind Schwarze Löcher schwarz? Hast du darüber vielleicht schon einmal etwas gehört? B 4.4 Eine Illustration eines Schwarzen Lochs. Der Rand sieht etwas seltsam aus, weil die Lichtstrahlen „verbogen“ werden. Die Frage ist aber: Warum ist das Schwarze Loch schwarz? A 3 A 4 A 5 4.1 Eine Superkraft, die jeder hat Die Grundlagen des Sehens Wann kannst du etwas sehen und wann nicht? Dieser grundlegenden Frage gehen wir hier nach und werfen dabei natürlich einen ersten Blick auf deine Augen. In B 4.2 siehst du eine realistische Darstellung eines menschlichen Auges. Kannst du einige der Teile erkennen und weißt du, wozu sie gut sind? Was ist richtig: Licht geht von den Dingen aus oder deine Augen senden Strahlen aus, die alles abtasten (B 4.2). Versuche deinen Standpunkt zu begründen. A 1 B 4.2 Ein Auge in Originalgröße. A 2 B 4.3 Superman kann mit seinen Augen Laserlicht abstrahlen. Ist das realistisch? Gehen von deinen Augen auch irgendwelche Strahlen aus, die die Dinge abtasten? 4 Die Welt des Sichtbaren B 4.1 Lädt zum Träumen ein: Sternenhimmel und Milchstraße 4 Zusatzmaterial 56464v Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
RkJQdWJsaXNoZXIy ODE3MDE=