F A R B I G E I M P R E S S I O N E N
PROJEKTDOKUMENTATION
PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN
EINSATZBEISPIELE
PROJEKTDOKUMENTATION
Thema
FARBIGE IMPRESSIONEN
Projektgruppe
7B-Klasse
Leitung
Prof. Mag. Ingrid Ninaus
ProjektdurchführungDie zugrunde liegende Physik wurde von den Schülern nach einzelnen Unterthemen in Kleingruppen aufgearbeitet und den Mitschülern präsentiert.Das gesamte Projekt wurde zum großen Teil in den regulären Unterrichtsstunden durchgeführt - Ausnahme: praktische Präsentationsübungen fanden auch in der Freizeit statt.Dieses Projekt wird in der letzten Schulwoche in Form eines fächerübergreifenden Projektes mit Leibesübungen fortgesetzt. Es ist die Aufnahme eines Videos zu tänzerischen Schattendarstellungen auf buntem, durch Polarisation entstandenen Hintergrund geplant und eine Vorführung des Ergebnisses in der Schulschlussfeier.Theoretische Erklärungen und Fotos, die in der Vorbereitung angefertigt wurden, werden auf Posterflächen gezeigt.
Beschreibung der ExperimenteMit Hilfe eines Polarisationsfilters zu 20x20 cm wird das von einem lichtstarken Overheadprojektor stammende Licht polarisiert und auf einen großflächigen transparenten Schirm projiziert. Ein zweiter, gleich großer Filter dient, darübergelegt, als Analysator. Diverse von uns gestaltete Modelle aus Cellophanfolie werden zwischen beide Filter gebracht und bewirken nach dem Prinzip der Spannungsoptik entsprechende farbige Muster.
PräsentationEinige Schüler sorgen für ständig wechselnde Farbmuster auf dem Transparenzschirm. In Form eines "Schattentheaters" stellen andere Schüler Standfiguren dar, die vom Publikum auf dem transparenten Schirm beobachtet werden können.Ein zweiter Teil der Gruppe zeigt nach demselben Prinzip im farbigen Licht der laufend ausgewechselten Spannungsmodelle die Szenen der an unserer Schule eingeführten "Bewegten Pause", für die eine eigene musikalische Untermalung von einer kleinen Schülergruppe mit Unterstützung unseres Musikprofessors kreiert wurde.Interessierte können sich bei all diesen Teilen selbst aktiv beteiligen.
ERKLÄRUNG DER PHYSIKALISCHEN GRUNDLAGEN
Quelle: Schreiner, Physik 2 1.Licht
Unter Licht versteht man eine elektromagnetische Welle, die sich als Transversalwelle ausbreitet. Die Schwingung erfolgt in beliebig orientierten Schwingungsebenen, die Ausbreitungsrichtung aller Strahlen ist gleich.
2.Linear polarisiertes Licht
Definition: Licht mit nur einer ausgezeichneten Schwingungsebene.Modellerklärung: nur Transversalwellen haben Schwingungsebenen und können daher polarisiert werden. Longitudinalwellen (Beispiel: Schall) können, da ihre Schwingungen parallel zur Ausbreitungsrichtung erfolgen, nicht polarisiert werden.
3.Entstehungsmöglichkeiten für polarisiertes Licht
Reflexion nach dem Brewsterschen GesetzReflektierter und gebrochener Strahl stehen aufeinander normal und ergeben das Brewstersche Gesetz als Sonderfall des Brechungsgesetzes von Snellius.Brewstersches Gesetz: tan a = n 1,2Gesetz von Snellius: sin a : sin ß = n 1,2PolarisationsfilterIn jedem Polarisationsfilter müssen die Teilchen so angeordnet sein, dass eine bestimmte Richtung ausgezeichnet ist. Es gibt Mineralien, z. B. Turmalin, die so wirken. Man kann aber auch in Kunststoffen durch besondere Herstellungsverfahren eine solche Ordnung erreichen, also wie in der Abbildung geordnete längsgestreckte Molekülketten.Werden zwei solcher Filter übereinandergelegt, so kann das vom ersten Filter (Polarisator) polarisierte Licht durch den zweiten Filter (Analysator) nur durch, wenn beide Orientierungsrichtungen übereinstimmen. Die Filter liegen parallel. Verdreht man einen um 90 o, so wird das polarisierte Licht zur Gänze ausgelöscht.
EINSATZBEISPIELE im Zusammenhang mit unserer Präsentation
Drehung der PolarisationsebeneSchickt man Licht durch gekreuzte Filter, so entsteht Dunkelheit. Manche Stoffe sind optisch aktiv, das heisst, sie verdrehen die Poarisationsebene.Bringt man sie zwischen die beiden Filter, dann bewirkt die Drehung der Ebene, dass der gekreuzte Filter einen Teil des Lichtes wieder durchlässt, es wird heller.Die optische Aktivität kann sowohl durch die Molekülstruktur (Traubenzuckerlösung, Weinsäure, Milchsäure, ...) als auch durch die Gitterstruktur (in Kristallen) verursacht werden. SpannungsoptikIsotrope Körper, die durch Zug oder Druck beansprucht werden, werden anisotrop wie Kristalle. Solche Beanspruchungen können an Kunststoffen beobachtete werden.Unsere Cellophanmodelle sind ebenso anisotrop, das heisst, dass auch sie die Polarisationsebene des Lichtes verdrehen. Die Schichtdicke bestimmt die Farbe, die Orientierung zwischen den Filtern die Helligkeit. Da unsere Modelle unterschiedliche Dicken haben, erscheinen die Projektionen in verschiedenen Farben. Dreht man einen Filter um 90 Grad , so erscheinen die Komplementärfarben.