Diesem Experiment muss zunächst das Experiment "Weg des Lichts aus der Taschenlampe" vorangestellt werden.
Eine Taschenlampe erzeugt keineswegs immer einen runden Lichtfleck.
Was passiert, wenn die Kinder die Taschenlampe kippen?
Was wird benötigt?
- Kleine Taschenlampe (Länge 8-9 cm) mit einstellbarem Fokus
- Blatt Papier oder andere weiße Unterlage
Wie gehen wir vor?
Die Kinder strahlen die weiße Unterlage frontal an und stellen den Fokus so ein, dass wir einen Lichtfleck erzeugen, der nicht zu groß ist. Welche Form hat der Lichtfleck?
Anschließend kippen die Kinder die Taschenlampe. Der Strahl trifft die Unterlage nicht mehr frontal sondern schräg. Welche Form hat der Lichtfleck jetzt?
Was beobachten wir?
Der Lichtfleck der Taschenlampe ist zunächst rund. Sobald die Kinder die Taschenlampe kippen, verändert sich der Lichtfleck. Er wird eher eiförmig und auch größer - solange die Kinder den Abstand zwischen der Unterlage und der Taschenlampe nicht verändert haben.
Warum ist das so?
Das liegt an den Lichtstrahlen, die gleichmäßig in alle Richtungen auseinanderlaufen.
Wird die Taschenlampe senkrecht auf die Unterlage gerichtet, sind alle äußeren Strahlen der Taschenlampe gleich lang. Es ist der direkteste Weg des Lichts von der Taschenlampe zur Unterlage.
Bei schräger Haltung haben grundsätzlich alle Strahlen einen weiteren Weg zur Unterlage. "Schräg" ist nie der direkte und kürzeste Weg. Deshalb laufen die Strahlen noch weiter auseinander, was immer einem flächenmäßig größeren Lichtfleck entspricht.
Durch die Neigung sind die Strahlen zudem nicht gleichmäßig lang. Auf der Abbildung ist gut zu erkennen, dass die rechten Strahlen einen viel längeren Weg zur Unterlage haben als die linken Strahlen. Die rechten Strahlen laufen deshalb auch noch weiter auseinander als die linken Strahlen. So wird der Lichtfleck verzerrt und mithin länger. Es bildet sich eine Ei-form.
Es ist gar nicht so leicht, sich das vorzustellen. Ich habe ganz gute Erfahrungen damit gemacht, kleine Hüte zu basteln/drehen. Die Kinder stellen den Hut mit der Öffnung nach unten auf ein Blatt Papier und malen einmal um die Öffnung herum - > ein Kreis ist ent-standen. Anschließend schneiden sie das Ende schräg ab, richten die Öffnung wieder auf das Blatt und malen, ggf. in Partnerarbeit, erneut um die Öffnung herum -> ein "Ei" wird auf dem Papier sichtbar.
Es besteht anschließend die Möglichkeit, die Seitenlängen zu messen. Die Längenunterschiede der Seitenstrahlen sind - in Abhängigkeit von der Größe des Hutes - beachtlich. Das ist für Kinder wirklich beeindruckend.
Erst wenn Kinder den Verlauf von Lichtstrahlen verinnerlicht haben, sind sie aus meiner Sicht bereit für Schattenexperimente.
Anmerkung:
Anwendbar ist das auf Sonnenstrahlen. Diese laufen genauso auseinander wie die Lichtstrahlen, die von einer Taschenlampe ausgehen.