3 Digitale Zusatzmaterialien Online-Codes Einfach den Code im Suchfenster auf www.oebv.at eingeben und du wirst direkt zu digitalem Zusatzmaterial (zB Videoclips, Animationen, interaktive Übungen) oder Lösungen weitergeleitet. Schwarz hervorgehobene Sätze helfen dir, wichtige Inhalte schneller zu erfassen. Verweise auf die Einstiegsfragen wie dieser hier ( A 2 ) helfen dir, schneller die Antwort auf die zu Beginn gestellten Fragen zu finden. 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 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. 35 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 baren 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 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. 35 n ist mit Abstand der wichtigste mationen, die du über die men über deine Augen. Diese auf einmal erfassen. In A 4 hwer es ist, selbst eine einfache u beschreiben. r, du müsstest das Bild mit ndem am Telefon so beschreises Bild mit all seiner Farbenat. Unmöglich! Aber der h, dass du mit nur einem Blick en kannst. Der optische Sinn Superkraft, die jeder hat. Dinge mit einer Art Strahlen ht von den Dingen selbst hat man schon in der Antike Pythagoras, von dem du in ören wirst, meinte, dass wir mit maßen alles abtasten. Aber das eil dann könnten wir auch im r können Dinge deshalb r Licht erzeugen oder Licht in rleiten (B 4.7 b) B 4.6 Ein Tucan in all seiner Farbenpracht 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 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. Zum Schluss wird das Wichtigste der Doppelseite nochmals kurz und verständlich zusammengefasst. 42 Übung und Vertiefung Glühwürmchen und Marsroboter 1 L In B 4.34 siehst du rote Wolken nach einem Sonnenuntergang. Versuche eine Skizze zu machen, wie das Licht der Wolken in deine Augen kommt. B 4.34 Rote Wolken in der Abendsonne 1 L In B 4.35 siehst du den Glühdraht einer alten Lampe. Diese Art von Glühbirnen wurden ab 2009 in der Europäischen Union verboten. Recherchiere im Internet, was der Grund dafür war. B 4.35 Sieht schön aus, der Glühdraht in einer alten Glühbirne. Was bringt diesen zum Leuchten? 1 L Übertrage die untere Tabelle in dein Heft und versuche dann, folgende Lichtquellen richtig zuzuordnen: Sonne, Mond, Sterne, Milchstraße, Polarlicht, Glühwürmchen, Wolken, Landschaft, Handydisplay, Taschenlampe, Buch und E-Book. natürliche Lichtquellen künstliche Lichtquellen aktive Lichtquellen leuchten selbst passive Lichtquellen sind beleuchtet T 4.1 Versuche, die oben angegebenen Lichtquellen in aktive, passive, natürliche und künstliche einzuteilen. A 21 A 22 A 23 1 L Glühwürmchen (B 4.36) haben einen leuchtenden Popo. Hast du schon einmal gehört, wie sie das Licht erzeugen? Sie haben ja keinen Strom an Bord! Und warum ist der Name Glühwürmchen schlecht gewählt? Recherchiere dazu im Internet. 1 L Reibe deine Handflächen kräftig aneinander (B 4.37). Was kannst du bemerken und wie kann du das erklären? Was könnte das mit B 4.15 zu tun haben? 1 L In B 3.38 siehst du den Mars-Rover Spirit, eine Raumsonde, die 2004 am Mars landete. MarsObjekte von der Erde aus fernzusteuern ist extrem schwierig. Warum ist das so? Hilf dir mit B 4.21. 1 L In aktiven Lichtquellen wie der Sonne oder einer Lampe werden Photonen erzeugt. Was passiert mit den Lichtteilchen, wenn sie aufprallen und wieder weg sind, also gewissermaßen „sterben“? knifflige Frage: 1 L Wir wissen nicht, wie groß das Universum ist, weil wir auch mit den allerallerbesten Teleskopen nicht alles sehen können. Warum ist das so? Das ist eine knifflige Frage, deren Antwort dich eventuell verwirren wird. 1 L Nimm an, Aliens aus der Andromeda-Galaxie (B 1.3, S. 7) blicken gerade in diesem Moment mit einem riesigen Teleskop auf die Erde. Was würden sie sehen? B 4.36 Ein Glühwürmchen A 24 A 25 B 4.37 Was passiert? A 26 B 4.38 Der Mars-Rover Spirit A 27 A 28 A 29 43 4 Die Welt des Sichtbaren Bastle dir selbst eine Lochkamera aus einer Chipsdose (B 4.39). B 4.39 Lochkamera aus einer Chipsdose basteln a) Schneide die Dose mit einem scharfen Messer auseinander. b) Bohre in den Metallboden ein möglichst kleines Loch. Je kleiner das Loch, desto schärfer ist das Bild. c) Um den Bildschirm zu bekommen, lege Butterbrotpapier in den Deckel und setze ihn wieder auf. Das Papier sollte nicht gewellt sein. d) Kleben die zwei Röhrenteile mit dickem Klebeband zusammen. Das Butterbrotpapier muss sich in der Mitte befinden, das Loch oben. e) Umwickle nun das Ganze noch mit Alufolie – fertig! Eine andere Möglichkeit, sich eine Lochkamera zu bauen, ist mit Hilfe einer Schuhschachtel (B 4.38). B 4.40 Lochkamera aus einer Schuhschachtel basteln a) Schneide in die Schmalseite ein Fenster. b) Klebe Alufolie darüber. c) Stich ein kleines Loch hinein. d) Schneide die der Alufolie gegenüberliegende Seite ganz weg. e) Male die Schachtel innen schwarz aus. f) Klebe über die ausgeschnittene Seite Butterbrotpapier und klebe auch den Deckel gut fest – fertig! A 30 Chipsdose a d e f b c Loch Loch Klebeband Ö nung Alufolie Fertig! Butterbrotpapier Deckel A 31 Alufolie kleines Loch Butterbrotpapier Seite wegschneiden Klebeband c a d b f Klebeband Innen schwarz ausmalen e 1 L In B 4.7 b sind zwei Lichtstrahlen eingezeichnet, die von der Lampe ausgehen. Wie viele sind es aber eigentlich in Wirklichkeit? knifflige Frage: 1 L Warum erzeugt ein Gegenstand vor einer weißen Wand kein scharfes Bild (B 4.41 a)? Warum kannst du aber mit einer Lochkamera ein Bild erzeugen (b)? B 4.41 Vom Gegenstand sind drei Punkte herausgegriffen, die in einer unterschiedlichen Farbe leuchten. Bei a wurden fünf Strahlen beispielhaft eingezeichnet, es sind aber im Prinzip unendlich viele. Wenn du das Loch in der Lochkamera größer machst, wird das Bild heller aber auch unschärfer. Überlege dir das mit Hilfe von B 4.41 b. 1 L In B 4.42 a siehst du einen roten Kraken. In b siehst du einen Querschnitt durch sein Auge. Was fällt dir auf, wenn du das mit einem menschlichen Auge vergleichst (B 4.2, S. 34)? B 4.42 Links siehst du einen roten Kraken, rechts, wie dessen Augen aussehen. 1 L Vor einer Bühnen-Lasershow (B 4.43) wird immer Nebel in die Luft geblasen. Warum macht man das? Begründe deine Antwort. A 32 A 33 A 34 A 35 A 36 B 4.43 Übung und Vertiefung Am Ende jedes Großkapitels gibt es eine spannende Doppelseite mit vertiefenden Aufgaben und Experimenten. Hier kannst du das Gelernte gleich anwenden. Bei allen Aufgaben die mit einem L gekennzeichnet sind, findest du die Lösungen wieder hinten im Buch. Experimente sind wieder grün markiert. Android iOS 1. Scanne den QR-Code und lade die App auf dein Smartphone oder dein Tablet. 2. Scanne deinen Buchumschlag oder wähle dein Schulbuch in der App-Medienliste aus. 3. Scanne eine mit gekennzeichnete Buchseite oder wähle ein Audio/Video aus der App-Medienliste aus. QuickMedia App Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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