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Einheit 7: Das Periskop

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Vorbereitungen

Didaktisch-methodischer Kommentar

Das Periskop ist ein gutes Beispiel für die Anwendung des Reflexionsgesetzes. Den Schülern kann überzeugend gezeigt werden, dass eine Verbindungslinie vom beobachteten Gegenstand über die Spiegel ins Auge nur dann hergestellt werden kann, wenn das Reflexionsgesetz angewendet wird. Ob diese Verbindungslinie im Unterricht als Weg einer Lichtströmung vom Gegenstand ins Auge beschrieben wird, hängt davon ab, ob zuvor eine physikalisch akzeptable Sehvorstellung eingeführt wurde. Die drei Demonstrationsversuche zur Funktionsweise des Periskops und zum Reflexionsgesetz können zur Klärung der Funktionsweise des Periskops beitragen und so das Reflexionsgesetz vorbereiten helfen.

7_periskop1Das Arbeitsblatt illustriert die Funktionsweise des Periskops. Eine große Herausforderung für Grundschüler ist die Frage: Was geschieht, wenn die Ausgangs- und Eingangsöffnung auf derselben Seite angebracht wären? Durch die Drehung des oberen Spiegels nach hinten würde man z.B. eine Person auf dem Kopf stehend wahrnehmen (siehe Abb. 1c).

Die vorgeschlagene Bauanleitung hat sich als vergleichsweise einfach erwiesen und bereitet in der Regel Drittklässlern kaum Schwierigkeiten. Eine Schablone sollte als Vorlage zur Verfügung stehen. Die beiden Spiegel müssen eine Neigung von 45° haben.

 

Vorbereitung a: Wir bauen ein Periskop

Material

  • Bildimpuls: Detektiv, der um die Ecke guckt oder U-Boot/Sehrohr
  • alternativ: 'U-Boot' aus Decken und Stühlen im Klassenzimmer
  • ein Periskop (siehe Bauanleitung auf dem Arbeitsblatt)
  • Material zum Bau des Periskops: zwei gleich große Taschenspiegel (ca. 8cm x 7cm), Pappe (50cm x 28cm), Klebestreifen, scharfes Messer, Schere, Lineal, Bleistift

Hinweis/Alternative:
Da Taschenspiegel relativ teuer sind, bietet sich als preiswerte Möglichkeit an, Spiegelfliesen mithilfe eines Glasschneiders in 4 kleine Spiegel zu teilen. Die Trennkanten sind relativ scharf und sollten mit Nassschleifpapiers stumpf geschliffen werden. Die Mithilfe eines Elternteils ist sicherlich von großem Nutzen.

Abbildungen

7_periskop5
Abb. 1a
7_periskop6
Abb. 1

 

7_periskop7 
Abb.1c

 

 Hinweis:
Die SchülerInnen können unter genauer Anleitung auch ein Periskop bauen, bei dem sich durch Drehungen um die Längsachse (siehe Abb.1c - Einbau eines 'Gelenks') verschiedene Phänomene beobachten lassen.

Vorbereitung b: So funktioniert das Periskop

Hinweis:
Bei jeweils genügender Anzahl des Versuchsmaterials können die Versuche selbstverständlich auch als Schülerversuche angeboten werden. Es empfiehlt sich jedoch in jedem Falle die Materialien für die Versuche in der Freiarbeitsecke zur Verfügung zu stellen.

Demonstrationsversuch 1: Beobachtungen zum Reflexionsphänomen

a) Material

  • Taschenlampe
  • zwei Spiegel
  • ein weißes Blatt Papier

b) Versuchsbeschreibung
Vier Schüler A, B, C und D stellen sich wie in der Abbildung auf. Schüler A leuchtet mit einer Taschenlampe in Richtung B, der das Lichtbündel mit einem Spiegel in Richtung C weiterleitet. C leitet das Lichtbündel mit einem Spiegel wieder weiter in Richtung D. Auf einem Blatt Papier, das sich D vor den Bauch hält, ist deutlich ein Lichtfleck zu sehen.

c) Abbildung

7_periskop2
Abb.1

Demonstrationsversuch 2: Beobachtungen zum Reflexionsphänomen

a) Material

  • Taschenlampe
  • Kamm
  • Spiegel

b) Versuchsbeschreibung
Vor dem Spiegel wird ein Kamm befestigt oder gehalten. Ein Schüler leuchtet mit einer Taschenlampe durch den schräg gestellten Kamm hindurch in Richtung Spiegels. Ein zweiter Schüler dreht den Spiegel leicht auf der Unterlage. Was beobachten die Schüler?

c) Abbildungen

7_versuch7a
Abb. 2a
7_versuch7b
Abb. 2b
Demonstrationsversuch 3: Beobachtungen zum Reflexionsphänomen

a) Material

  • Taschenlampe
  • Tesakrepp
  • Spiegel
  • Pappe

b) Abbildungen

7_versuch7d
Abb. 3a
7_versuch7c
Abb. 3b

c) Versuchsbeschreibung
Eine weitere Möglichkeit zur qualitativen Demonstration benutzt den streifenden Einfall eines Lichtbündels. Dazu klebt man zwei Stücke Tesakrepp parallel auf das Glas einer Taschenlampe, so dass dazwischen ein Spalt von etwa 0,5 cm entsteht. Unter einen Pappkarton wird ein Spiegel gelegt, der ein Stück hervorragt. Die Taschenlampe wird so gehalten, dass am Karton ein Lichtbündel zum Spiegel zu sehen ist und der vom Spiegel reflektierte Strahl. Fällt der Strahl flach auf den Spiegel, verläuft der reflektierende Strahl ebenfalls flach. Entsprechendes gilt für einen steil auf den Spiegel fallenden Strahl.


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