PHYSIK compact - Basiswissen 6

Kleinprojekte...

Fachbezug

Geometrische Optik, Wellenoptik, geschichtliche Entwicklung des Wissens über Lichterscheinungen, verschiedene Modelle der Ausbreitung von Licht, technische Anwendungen.

Hier werden einige Wissensfelder vorgestellt, die im Rahmen eines kleinen Projekts behandelt werden können. Die Inhalte können an Hand von Lexika, Fachbüchern, Zeitschriften, Internet-Seiten etc. erarbeitet werden. Die Präsentation kann im Rahmen eines Referates, einer Dia-Show (Präsentationssoftware) oder einer (kleinen) WebSite erfolgen... Eine gute Möglichkeit stellt auch das Erstellen von Mindmaps dar.

Leuchtmittel im Haushalt

Seit der 2. Hälfte des 20. Jahrhunderts haben sich im Haushalt verschiedene elektrische Beleuchtungskörper (sogenannte "Leuchtmittel") durchgesetzt, beispielsweise

Die Glühlampen gibt es in zahlreichen Ausformungen, etwa als Halogenlampe (mit 12V oder 230V Betriebsspannung), als "Strahler" oder als herkömmliche Glühlampe für zahlreiche verschiedene Spannungen und elektrische Leistungen.

Leuchtstoffröhren werden nicht nur zur Beleuchtung von öffentlichen Gebäuden (zB Schule, Bahnhof) sondern auch zur Beleuchtung von "Nebenräumen" (zB Keller, Garage) verwendet. Daneben haben sie eine wichtige Bedeutung in Form der Energiesparlampe erhalten.

Glimmlampen treten im Haushalt nur selten auf, etwa bei Lichtschaltern, die eine Kontrollleuchte für den Schaltzustand tragen.

Eine immer größere Bedeutung erhalten Leuchtdioden, wie sie zur Anzeige zahlreicher elektrischer Geräte verwendet werden (zB Unterhaltungselektronik, Kontrollleuchten für Standby-Betrieb). Taschenlampen werden heute immer öfter mit hell leuchtenden, weißen Leuchtdioden ausgestattet, weil sie wesentlich weniger Stromenergie bei höherer Lichtstärke benötigen. Leuchtdioden könnten in absehbarer Zeit die Glühlampe als "klassischen Beleuchtungskörper" ersetzen ...

Suche typische Leuchtmittel zu den angeführten Beispielen, recherchiere ihre genaue Bezeichnung, ihre grundsätzliche Funktionsweise, ihren Energieverbrauch und die Anschaffungskosten!

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Kraftfahrzeugtechnik - Scheinwerferlampen

Scheinwerfer eines Kraftfahrzeuges spielen für die Sicherheit eine bedeutende Rolle: Einerseits sind sie bei Dunkelheit Voraussetzung für eine gute Sicht und rechtzeitiges Erkennen der Straße bzw. von Hindernissen; anderseits blenden sie Fahrer entgegenkommender Fahrzeuge. Um diese Probleme in den Griff zu bekommen, werden seit langer Zeit Scheinwerfer mit Fernlicht und Abblendlicht gebaut. Allerdings wurden, bedingt durch die Zunahme der Fahrgeschwindigkeiten, immer hellere Scheinwerferlampen konstruiert.

Folgende Problemfelder sind beispielsweise zu behandeln:

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Tscherenkow-Strahlung

Licht breitet sich (als elektromagnetische Welle) in Wasser etwa um 25% langsamer aus als in Luft. Bewegen sich energiereiche, schnelle geladene Teilchen durch Wasser, so senden sie Lichtwellen aus, die langsamer als die Lichtquelle laufen. Ähnlich wie die Kopfwelle eines Überschallflugzeuges treten hier Lichtstrahlen in bestimmten Winkeln auf. Dass das Teilchen rascher als Licht in Wasser läuft, steht keinesfalls in Widerspruch zur Speziellen Relativitätstheorie: Die Geschwindigkeit des Teilchens überschreitet die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum nicht...

Die Tscherenkow-Strahlung ist mit bloßem Auge sichtbar, wenn beispielsweise Elektronen aus einem Betatron in Wasser eintreten: Die Flüssigkeit leuchtet im Strahlbereich fluoreszenzartig blauviolett auf...

Folgende Problemfelder sind beispielsweise zu behandeln:

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Verwendung von Polarisationsfiltern

Vgl. Lehrbuch "Basiswissen Physik, Band 6, Kap. 10.4"

Folgende Problemfelder sind beispielsweise zu behandeln:

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Die LCD-Anzeige

Vgl. Lehrbuch "Basiswissen Physik, Band 6, Kap. 10.5"

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Information aus dem Sternenlicht

Vgl. Lehrbuch "Basiswissen Physik, Band 6"

Folgende Problemfelder sind beispielsweise zu behandeln:

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Photosensitive Gläser

Glas ist (im Gegensatz zu Keramik etwa) durchscheinend, transparent. In den letzten Jahrzehnten wurden Glassorten entwickelt, die ihre Durchlässigkeit unter dem Einfluss von Licht verändern (lichtempfindliche Gläser, photoreaktive Gläser).. Selbsttönende Gläser werden beispielsweise für Sonnenbrillen, Verbindungselemente in integrierten Schaltkreisen oder Tonkopfbeschichtungen für elektronische Magnetspeicher verwendet...

Wir unterscheiden photochrome Gläser, die vorübergehend ihre Farbe verändern, wenn sie mit intensivem Licht bestrahlt werden, und photosensitive Gläser, in denen bei Beleuchtung eine unsichtbares, latentes Bild entsteht, das anschließend durch Wärme angezeigt werden kann...

Literatur: "Spektrum der Wissenschaften", Juni 6/1991, S.114 ff

Folgende Problemfelder sind beispielsweise zu behandeln:

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