Theodor-Heuss-Gymnasium Mühlacker
Optik mit Euklid
von Thomas Mühlbayer


Download von Euklid beim
Autor des Programms
Roland Mechling

Alle folgenden Euklid-
Dateien (*.geo) gepackt:

EU-OPTIK.ZIP


Oder als CABRI-
Dateien (*.fig) gepackt:

CA-OPTIK.ZIP

Von der Lochkamera zur Sammellinse

Mit Hilfe des Geometrieprogramms Euklid kann man im Unterricht sehr schön den Weg von der Abbildung mit der Lochkamera zur Abbildung mit Sammellinsen gehen. Die Euklid-Dateien eignen sich auch für selbstständiges Arbeiten der Klasse am Computer.
Physikalische Experimente sollten deswegen aber natürlich nicht wegfallen.

Der Unterrichtsgang basiert auf "DER KARLSRUHER PHYSIKKURS, 2. Daten, Elektrizität, Licht" von Prof. Dr. Friedrich Herrmann.
Im Folgenden beziehen sich die Kapitel und Seitenangaben auf diesen Schülerband.

Die Dateien können per Mausklick auf die jeweilige Abbildung einzeln geladen werden.
Wenn Sie in Netscape unter Options/ General Preferences/ Helpers Euklid eingetragen haben (unter File Extensions GEO angeben), startet Euklid sofort mit der angeklickten Datei.

Sie können alle Dateien aber auch gepackt (als ZIP-Datei) laden und diese dann offline auspacken, anschauen und bearbeiten.
Außerdem liegen die Geometriedateien (nur gepackt, z.T. Dateinamen unterschiedlich!) auch für das Programm CABRI vor.


lochkam.geo



22.3 Zusammenhang zwischen Gegenstandsgröße und Bildgröße (Seite 116)

Mit lochkam.geo wird das Abbildungsgesetz G/B=g/b für beliebige Größen und Weiten plausibel gemacht.

einloch.geo



22.4 Die Verbesserung der Lochkamera (Seite 116 ff)

Zusammenhang zwischen Lochgröße und Bild (einloch.geo):
Je größer das Loch ist , desto heller ist das Bild, aber auch um so unschärfer.

dreiloch.geo



(Seite 117) 3 Löcher (dreiloch.geo) liefern dreifache Helligkeit, aber es entstehen 3 nicht deckungsgleiche Bilder.
3loch-v.geo



In 3loch-v.geo lassen sich die Bilder mit der Maus zur Deckung bringen.
Frage: Wie schafft man das experimentell?
(Schüler schlagen hier zunächst meistens kleine Spiegel vor, merken aber dann selbst sehr schnell, daß Prismen besser geeignet sind, da diese das Bild nicht nochmals umkehren).
3loch-p.geo



3loch-p.geo enthält dasselbe wie die vorige Datei. Zusätzlich sind die zwei kleinen Prismen hinter den Löchern dargestellt.
vielpris.geo



22.5 Die Linse (Seite 118)

Damit das Bild noch heller wird, nimmt man einfach noch mehr Löcher und Prismen oder nimmt gleich ein großes Loch und füllt dieses komplett mit kleinen Prismen aus (vielpris.geo).
Das Licht, das in die Mitte des großen Loches fällt, braucht garnicht abgelenkt zu werden. Je weiter außen das Licht ankommt, desto stärker muß es zur Mitte hin abgeknickt werden. Die Prismen werden also von außen zur Mitte hin immer flacher (Auf diese Zusammenhänge kommt die Klasse erfahrungsgemäß ohne große Hilfe).

breipris.geo



Da für das "Abknicken" der Lichtstrahlen die Breite der Prismen keine Rolle spielt, sondern nur der Winkel zwischen den gegenüberliegenden Prismenflächen, funktioniert die optische Abbildung auch mit den dicken Prismen (breipris.geo). Daraus ergibt sich die Linsenform.
linse.geo



22.6 Die optische Abbildung durch Linsen (Seite 119)

Optische Abbildung mit einer Linse (linse.geo).
Konstruktion mit Brennstrahl und Mittelpunktsstrahl oder Parallelstrahl.

linsglei.geo



Herleitung der Linsengleichung mit linsglei.geo:
(g - f) / f = G / B = g / b   =>    1 / f = 1/ g + 1 /b


Hohlspiegel und Parabolspiegel

Es folgen noch 3 Euklid-Dateien, mit denen das Reflexionsverhalten von Hohlspiegel und Parabolspiegel gezeigt werden kann. Die Dateien sind sowohl in EU-OPTIK.ZIP als auch (für CABRI) in CA-OPTIK.ZIP enthalten.

hohlspie.geo



Wie werden Parallelstrahlen vom Hohlspiegel reflektiert?
hohlspie.geo zeigt das unterschiedliche Verhalten von achsennahen Strahlen und von Randstrahlen.
fernlich.geo



Fernlicht im Autoscheinwerfer. Der Glühfaden muß im Brennpunkt des Parabolspiegels sein.
Ziehen Sie in fernlich.geo die Lichtquelle L in den Brennpunkt F. Der Spiegel reflektiert achsenparalleles Licht.
abblendl.geo



Abblendlicht im Autoscheinwerfer. Der Glühfaden muß vor dem Brennpunkt des Parabolspiegels sein. Außerdem muß vom Faden nach unten gehendes Licht ausgeblendet werden.
Ziehen Sie in abblendl.geo die Lichtquelle L links vor den Brennpunkt F. Der Spiegel reflektiert das Licht nach unten

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Verantwortlich: Thomas Mühlbayer E-Mail: Muehlbayer@lehrer.uni-karlsruhe.de
Letzte Änderung 1.1.1997