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Physik im Alltag und Naturphänomene

Elementare physikalische Modellvorstellungen zu Lichtphänomenen

Modellvorstellungen_zu_LichSchlichting, H. Joachim. In: Gisela Lück, Hilde Köster (Hrsg.): Physik und Chemie im Sachunterricht. Heilbronn und Braunschweig 2006, S. 57 – 74.

Licht ist eine wesentliche Voraussetzung dafür, dass wir die uns umgebenden Dinge sehen. Von den Eigenschaften des Lichts hängt es maßgeblich ab, wie wir sie sehen bzw. wie sie uns erscheinen. Im Folgenden soll beispielhaft gezeigt werden, wie man ausgehend von optischen Alltags- und Naturerscheinungen über lebensweltliche Vorstellungen hinaus zu elementaren physikalischen (Modell-) Vorstellungen über das Verhalten des Lichts gelangen kann. Johann Wolfgang von Goethe hat sich stets dagegen gewehrt (siehe oben), das Licht zu spalten und in Strahlen u zerlegen. Will man jedoch zu physikalischen Beschreibungen gelangen, so kommt man nicht umhin, verallgemeinerungsfähige Merkmale des Lichts zu erarbeiten, die für sich betrachtet abstrakt und konstruiert wirken. Sie haben aber den für die physikalische Sehweise typischen Vorteil, dass die Vielzahl von Lichtphänomenen auf wenige Prinzipien zurückgeführt werden können. Diese Merkmale sind den Lichterscheinungen nicht unmittelbar anzusehen. Sie können aber mit Hilfe von Experimenten motiviert und nahe gelegt werden.
Zur Beschreibung von Lichtphänomenen, die im Rahmen der geometrischen Optik erklärt werden können – und auf solche wollen wir uns im folgenden beschränken – erweist sich das Konzept des Lichtstrahls als wesentliches theoretisches Konstrukt. Dem entsprechend werden wir zunächst der Frage nachgehen, wie man zu der Vorstellung des Lichtstrahls kommen kann. Dabei spielt die Lehre, die man aus Schattenphänomenen ziehen kann, eine wesentliche Rolle. Anschließend geht es um die Frage, wie mit Hilfe des Lichtstrahlkonzepts a) die Entstehung von Spiegelbildern und b) die Veränderungen (Brechung) des Lichts beim Durchgang durch durchsichtige Medien wie Wasser oder Glas erklärt werden können.

Das obige Foto zeigt den Blick durch eine transparente Glaskugel. Darin erscheint die die sichtbare Welt kopfstehend eingeschlossen. Kinder sind fasziniert von diesem Anblick.

PDF: Elementare physikalische Modellvorstellungen zu Lichtphänomenen

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