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Optik

Vom Sehsinn über die Optik der Schule bis zur Elektrodynamik

Alle Klassen

Themenübersicht in Optik

Sehen im Alltag

Der Mensch hat fünf Sinne. Neben Hören, Schmecken, Riechen und Tasten ist der wohl wichtigste Sinn für viele das Sehen. Auch du wirst zugeben, dass der Alltag viel schwieriger zu bewältigen ist, wenn du ihn mit geschlossenen Augen bestreitest. Auf das Sehen zu verzichten gestaltet sich für viele komplizierter, als auf einen der anderen Sinne zu verzichten.

Durch das Sehen erhalten die Menschen viele Informationen über die Form und Beschaffenheit sowie über die Entfernung und Geschwindigkeit von Dingen. Es ist allerdings möglich, diese Informationen auch über andere Sinne zu bekommen: Die Form eines Gegenstandes lässt sich ertasten, die Entfernung eines Autos könntest du mit etwas Übung hören. Die Wahrnehmung von Farben lässt sich allerdings nicht substituieren. Nur das Sehen erlaubt den Menschen Farben zu verstehen und Farben machen das Leben bunt. Wie das Sehen funktioniert und was Farben eigentlich sind, kannst du in der Lektion Sehen lernen.

Optik in der Schule

Eines der ersten Themen, die im Physikunterricht in der Schule behandelt werden, ist die Optik. Die Optik ist die Lehre des Lichts und bietet sich hervorragend als Einstieg in die Physik an, da das Sehen der wichtigste Sinn ist und es dazu Licht bedarf. Optische Phänomene sind daher auch die ersten, die Kinder interessieren: „Warum ist der Himmel blau?“ gehört vermutlich zu den beliebtesten Kinderfragen.

Blauer_Himmel.jpg

Lupen und Mikroskope sind faszinierend, da sie kleine Gegenstände vergrößern. Die Lichtbrechung im Wasser fällt jedem auf, der einmal im Schwimmbad war und nicht zuletzt tragen viele Menschen eine Brille, vielleicht ja auch du? Die Funktion einer Brille, Lupe oder auch die Lichtbrechung sind daher auch erste Themen in der Schulphysik. Sie lassen sich bereits mit der Strahlenoptik erklären. Dazu kannst du dir das Licht wie einen Strahl vorstellen. Diese Vorstellung ist dir intuitivste, schließlich „strahlt“ auch die Sonne stets auf Bildern aus Kinderhand.

In höheren Klassenstufen reicht dieses Bild des Lichts nicht mehr aus. Mit dem Doppelspaltexperiment wird das Wellenbild des Lichts eingeführt. Was das ist und welche Effekte dadurch erklärbar sind, ist Inhalt der Lektion Licht als Welle. Darüber hinaus wird in dieser Lektion nochmals auf die Strahlenoptik eingegangen.

Doppelspalt.jpg

Von der Optik zur Elektrodynamik

Je genauer und intensiver du dich mit Licht beschäftigst, desto mehr wirst du merken, dass klassische Vorstellungen von Licht als Welle und Strahl nicht mehr alle Phänomene erklären können, die beim Experimentieren mit Licht auftreten. Es ist in der Physik auch bei anderen Themen häufig so, dass man sich von der klassischen Physik entfernt und in die Welt der Quantenmechanik eintreten muss, wenn man wirklich alles verstehen will.

Dein Handy, das Fernsehen und Radio, Navigationsgeräte aber auch deine Mikrowelle funktionieren technisch gesehen nämlich alle nur durch und mit „Licht“. Diese Aussage ist natürlich nicht ganz korrekt, wenn du dir Licht als das vorstellst, was du sehen kannst. Wenn du aber tiefer greifst, lernst du, dass Licht eine elektromagnetische Welle ist, ohne die viele technische Geräte nicht funktionieren. In der Lektion Welle-Teilchen-Dualismus erfährst du, dass Licht darüber hinaus sogar ein Teilchen sein kann. Wenn du schon immer wissen wolltest, wie Photovoltaik funktioniert, solltest du dir diese Lektion genau anschauen.