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Einheit 8: Das Kaleidoskop

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Vorbereitungen

a) Beobachtungen mit zwei Spiegeln

Didaktisch-methodischer Kommentar

Wegen der ungewohnten Erscheinungen sind Beobachtungen an zwei gleichzeitig aufgestellten Spiegeln besonders interessant. Bei genau parallel gestellten Spiegeln wird eine 'unendliche’ Reihe von Spiegelbildern erzeugt, da fortlaufende Spiegelbilder von Spiegelbildern entstehen. Verschieben oder Kippen eines Spiegels führt zu einer gekrümmten Spiegelbildreihe.

Beim Winkelspiegel entsteht je nach Winkel eine bestimmte Anzahl von Spiegelbildern, die ringförmig angeordnet sind. Bezeichnet x den Winkel zwischen den beiden Spiegeln, dann ist die Zahl n der Spiegelbilder gegeben durch n = 360/x-1. Beachtenswert ist, dass für den Fall des Winkelspiegels mit x = 90° eine Vertauschung von links und rechts auftritt. Zwinkert man mit dem linken Auge, dann zwinkert im Winkelspiegel das Auge auf der rechten Seite und nicht wie beim ebenen Spiegel auf der linken Seite!

Material

  • Arbeitsblätter
  • pro Schülergruppe oder Schülerpaar jeweils zwei Spiegelfliesen
  • breites Klebeband
  • ggfs. Bildimpuls: Spiegelsaal von Herrenchiemsee o.ä. oder Demonstrationsversuch 'Blick in die Unendlichkeit' (siehe Abb.1)

Abbildungen

Blick in die Unendlichkeit (Demonstrationsversuch)
8_unendlichkeita
Abb.1a
8_unendlichkeit
Abb. 1b
8_winkel1
Abb. 2: Der Winkelspiegel/Würfel
(Schülerversuch)
8_winkel2
Abb. 3: Der Winkelspiegel/Wecker
(Schülerversuch)

 

b) Wir bauen ein Kaleidoskop

Didaktisch-methodischer Kommentar

Beim dem Kaleidoskop, dessen Bauanleitung hier dargestellt wird ist x = 60°. Es sind also fünf Spiegelbilder und der Gegenstand selbst zu sehen, sodass die sechsfache Symmetrie entsteht. Selbstverständlich sollen die Schüler die Winkel nicht messen. Stattdessen sollen sie die Spiegelbilder genau beobachten und die Versuchsanordnungen beschreiben und schriftlich festhalten. Der Bau des Kaleidoskops sollte durch Beobachtungen an Winkelspiegeln vorbereitet werden. Sie zeigen den Schülern den prinzipiellen Aufbau des Kaleidoskops. Wie beim Einzelspiegel sollte auch hier nicht versucht werden, die Bildentstehung zu erklären.

Wenn die Lehrerin die angegebenen Vorbereitungen getroffen hat, stellt der Bau eines Kaleidoskops nach Anleitung allerdings immer noch einige Anforderungen an die Bastelfertigkeiten von Dritt- oder Viertklässler.

Material (siehe auch Abb. 4)

  • zwei Streifen Spiegelfolie 3 cm x 10 cm
  • ein Pappstreifen 3 cm x 10 cm
  • ein Pappstreifen etwa 2 cm x 11 cm
  • ein Dreieck aus steifer Klarsichtfolie (Kantenlänge etwa 4 cm)
  • ein mattes (mit Sandpapier aufgerauht) Dreieck aus steifer Klarsichtfolie (Kantenlänge etwa 4 cm)
  • Fließharzgranulat oder sehr kleine, transparente Perlen oder kleine Transparentpapierschnipsel
  • Klebestreifen (Tesaband)
  • Schere
  • Lineal
  • Bleistift

Hinweis:
Die angegebene Maße sind aufeinander abgestimmt, können jedoch selbstverständlich geändert werden.

Abbildungen

8_kaleidos1
Abb. 4a

8_kaleidos2
Abb. 4b


Kommentar zur Vorbereitung

Für die Kaleidoskope sollten die Streifen der Spiegelfolien und die Pappstreifen bereits von der Lehrerin genau zugeschnitten worden sein. Dafür eignet sich eine Stapelschneidemaschine. Dadurch wird auch ein allzu großer Verschnitt vermieden. Für die Spiegel sollten keine Glasspiegel sondern mit einer Spiegelschicht überzogene Plastikfolien (ca. 1mm dick) verwendet werden. Diese Spiegelfolie lässt sich relativ gut zuschneiden und es besteht bei umsichtigem Vorgehen keine Verletzungsgefahr. Die Spiegelfolie sollte als Platte und nicht von der Rolle gekauft werden, um die Krümmung der Streifen so gering wie möglich zu halten.

Auch die Foliendreiecke werden am besten von der Lehrerin grob vorgeschnitten. Die durchscheinende Folie kann durch leichtes Aufrauen mit feinem Sandpapier aus klarer Folie hergestellt werden. Spiegelfolie/Spiegelkarton und starke klare Folie können Sie im Fachhandel für Bastelmaterial (z.B. Opitec) beziehen. (Teilweise sind auch Reste von Verpackungen verwendbar.)

Externer link: www.opitec.de

Die bunten Papierschnipsel können aus Transparentpapier ausgeschnitten oder gelocht werden, bleiben allerdings oft wegen elektrostatischer Aufladung hängen. In Bastelgeschäften sind auch geeignete Glasstücke oder Perlen erhältlich. Buntes Fließharzgranulat ist ebenfalls gut geeignet.

 


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