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Lichtstrahl

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Rätselfoto des Monats Januar 2017

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Wie kommt es zu diesem zungenartigen Gebilde?

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Der Lichtstrahl, der in einem Stern endet

lichtstrahl_dsc06268aarvAuf einer Tagung über Naturphänomene kam am Abend die Frage auf, warum ein in die Höhe gerichteter Laserstrahl plötzlich endet und in einigen Situationen auch noch so aussah, als ob das Ende in einem helleren Punkt, einer Art Stern, endet.
Es wurde viel experimentiert und diskutiert, aber eine eindeutige Erklärung gab es zunächst  nicht. Weiterlesen

Ein Türspalt Licht

Ein türspalt LichtSchlichting, H. Joachim. In: Physik in unserer Zeit 45/1 (2014), S. 48

Unter bestimmten Umständen erscheinen hinter Türspalten mehrere helle Streifen. Die vielleicht überraschende Ursache hierfür sind helle Gegenstände im Außenbereich, die wie Lichtquellen wirken und zu diesem Phänomen führen. Ein einfacher Freihandversuch bestätigt diese vielleicht überraschende Deutung.

PDF: Sonderdruck kann beim Autor angefordert werden (schlichting@uni-muenster.de)

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

Bilder, die durch einen Punkt gegangen sind – Anmerkungen zur Entstehung einer Abbildung.

Schlichting, H. Joachim. In: Nordmeier, V. (Red.): Didaktik der Physik. Vorträge der Frühjahrstagung der DPG. Leipzig 2002.

In Lehrveranstaltungen zur geometrischen Optik in Schule und Universität zeigt sich immer wieder, dass kaum angemessene physikalische Vorstellungen über das Zustandekommen einer optischen Abbildung anzutreffen sind. Es wird auf der Grundlage des euklidisch- keplerschen Modells des Lichts versucht, eine anschauliche Darstellung der Entstehung einer Abbildung zu geben. Dabei erweist sich der Durchgang des Lichtes durch ein möglichst kleines Loch als zentraler Gesichtspunkt.

PDF: Bilder die durch einen Punkt gegangen sind

Sonnentaler – Abbilder der Sonne

Schlichting, H. Joachim. In: Praxis der Naturwissenschaften Praxis der Naturwissenschaften – Physik 43/4, 19 (1994).

Was der Mensch sieht, hängt sowohl davon ab,
worauf er blickt, wie davon, worauf zu sehen
ihn seine visuell- begriffliche Erfahrung gelehrt hat.
Thomas S. Kuhn

Dass die obige Einsicht Thomas S. Kuhns nicht nur die großen wissenschaftlichen sondern auch die kleinen alltäglichen Entdeckungen betrifft, wird mir immer wieder am Beispiel der Sonnentaler bewußt. Obwohl es kaum jemanden gibt, dessen Netzhäute nicht von diesen ovalen bis kreisförmigen Lichtflecken unterschiedlicher Größe, die sich bei Sonnenschein am Boden unterhalb des Blätterdachs von Bäumen bilden, getroffen worden wären, haben die wenigsten sie als solche gesehen. Jedenfalls ist ihnen nichts aufgefallen, die Lichtflecken sind für sie zu keinem in irgendeiner Weise fragwürdigen  Phänomen geworden (Abb. 1 u.2). Selbst wenn ich meinen Mitmenschen die runden Lichtflecken zeige, bleiben sie meist völlig unberührt. Auf meine  Behauptung, bei den Flecken handele es sich um Abbilder der Sonne, reagieren sie in der Regel skeptisch bis ungläubig. „Abbild der Sonne“, das klingt
insbesondere in den Ohren naturwissenschaftlich vorgebildeter Menschen fast wie „Zeichen der Götter“ und erinnert eher an mythisches Naturerleben als an rationale Naturerkenntnis. (siehe auch: Sonnentaler fallen nicht vom Himmel)

PDF: Sonnentaler – Abbilder der Sonne

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