Was macht die Lupe mit dem Sonnenlicht?

Die meisten Kinder wissen, dass man mit einer Lupe Papier oder auch trockenes Gras zum Brennen bringen kann. Hier zu gibt es ein schönes Experiment!

 

Ihr braucht dafür:

  • eine ebene Fläche (Boden oder Tisch) mit einem weißen Stück Papier
  • eine große Lupe
  • Sonnenschein

So geht  ihr vor:

Die Kinder halten die Lupe so in das Sonnenlicht, dass auf dem Papier ein runder, heller Lichtpunkt entsteht. Dann verkleinern und vergrößern sie den Abstand zwischen Papier und Lupe.

Was können die Kinder beobachten?

Der runde Lichtfleck verändert seine Größe in Abhängigkeit vom Abstand zwischen Papier und Lupe. Zunächst gilt, dass der Lichtfleck kleiner wird, wenn die Kinder die Lupe näher ans Papier halten. Der Punkt lässt sich jedoch nicht beliebig verkleinern. Irgendwann wird der Lichtfleck wieder größer, obwohl die Kinder den Abstand zwischen Lupe und Papier weiter verkleinern.

Je kleiner der Lichtpunkt, desto heller ist der Lichtfleck. Mit der Zeit wird der kleine Lichtpunkt sehr heiß und könnte sich vielleicht sogar entzünden.

 

Was passiert hier?

Lichtstrahlen breiten sich von der Sonne gradlinig aus. Sie treffen auf das lichtdurchlässige Glas der Lupe. Das Licht ändert seine Richtung, weil das beim Übergang von Luft zu Glas immer so ist (vgl. auch "Lichtstrahlen können ihre Richtung ändern"). Das Besondere am Glas einer Lupe ist, dass es nach außen gewölbt ist - ganz anders als beim flachen Fensterglas. Durch die Wölbung verändern die Sonnenstrahlen ihre Richtung so, dass sie beim Austritt zusammenlaufen. Das bedeutet, dass ich die Lichtstrahlen irgendwann treffen. Der Treffpunkt der Lichtstrahlen wird übrigens Brennpunkt genannt. Das ist dieser kleinste runde Lichtfleck auf dem Papier. In diesem Punkt ist das Sonnenlicht so stark, dass unter bestimmten Voraussetzungen ein Feuer entstehen kann, deshalb auch Brennpunkt. 

 

                                                                                                                                                  Es gibt drei unterschiedliche Situationen: 



A) Der Abstand zwischen Lupe und Papier ist so groß, dass sich die Lichtstrahlen zwar im Brennpunkt treffen, dort aber nicht gestoppt werden. Sie bewegen sich weiter und laufen automatisch wieder auseinander bis sie später auf dem Papier auftreffen. Je größer der Abstand zwischen Papier und Lupe, desto größer ist der Lichtfleck.

B) Die Sonnenstrahlen treffen sich im Brennpunkt auf dem Papier. Das ist der kleinste mögliche Lichtfleck.

C) Der Abstand zwischen Lupe und Papier ist so klein, dass sich die Lichtstrahlen auf dem Weg zum Papier noch nicht getroffen haben. Deshalb ist der runde Lichtfleck größer als bei B)


 

Tipps!

  • Das Experiment lässt genauso drinnen mit einer Lampe  durchführen.
  • Mit älteren Kindern Kindern kann man weiter experimentieren und die sog. Brennweite der Lupe bestimmen. Die Brennweite ist dabei die Länge des Abstands zwischen der Lupe und dem kleinsten Lichtfleck. Lupen haben verschiedene Brennweiten, was mit der Wölbung des Glases zusammenhängt.