Sonne und Laser

An diesem sehr grauen Novembermorgen wollen wir mal ein wenig Sonne in den Klassenraum lassen. Heute dreht sich alles um Lichtenergie und Katrin Börger rollt einen Globus in die Mitte des Klassenzimmers. Sie leuchtet ihn mit einer Taschenlampe an – waagerecht zum Äquator. Die Taschenlampe stellt unsere Sonne dar und Mirja umfährt mit einem wasserlöslichen Stift die ausgeleuchtete Stelle auf dem Globus. Dann wandert Katrin Börger mit der Taschenlampe waagerecht auf andere Breitengrade und Mirja zeichnet auch hier die erleuchteten Stellen aus. Sehr anschaulich können alle erkennen, dass, je nördlicher die Taschenlampe kömmt, desto größer die ausgeleuchtete Fläche ist.

In einer anschließenden Diskussion darüber, welchen Einfluss der Winkel der Sonnenstrahlung auf den Wärmehaushalt der Erde hat, stellen wir gemeinsam fest, dass die verschiedenen Wärmezonen auf der Erde mit der Strahlungsdauer und  die Strahlungsintensität der Sonne zu tun haben. Und das dies wiederum beeinflusst wird von der runden Form unseres Planeten und der Neigung der Erdachse zur Sonne und den daraus entstehenden verschiedenen Winkeln, in denen das Sonnenlicht auf die Erde fällt. Schnell fallen dann auch schnell noch weitere Begriffe, mit denen wir heute arbeiten wollen: Absorbtion und Reflexion.

Absorbtion, Reflexion und Transmission
Absorbtion, Reflexion und Transmission

Ob die Strahlung des Lichts reflektiert wird und in welchem Umfang,  hängt  von der Länge des Weges ab, den das Licht durch unsere Atmosphäre nimmt, denn die feinen Aeorosole in der Atmosphäre, also Wassertröpfchen oder Schwebteile, reflektieren schon einen Anteil der Lichtwellen. Wenn das Licht auf der Erde ankommt, spielt die Oberfläche eine wichtige Rolle:  Schneebedeckte Flächen beispielweise reflektieren das Licht, dunkle Böden dagegen nehmen das Licht auf und wandeln die Energie in Wärme um. Bevor wir das in Versuchen auch gleich mal konkret  ausprobieren, ist aber Tobias Czotscher an der Reihe. Tobias Czotscher und Konstantin Vetter  aus unserem Sonderforschungsbereich arbeiten am  BIAS und in ihrem Forschungsalltag mit Lasern. Ganz klar, dass sie uns erklären möchten, was an Laserlicht so besonders und anders ist.

Dazu entführt uns Tobias Czotscher mit seinem Vortrag in die Welt der elektromagnetischen Strahlung, von der ein kleiner Teil aus eben dem besteht, was wir als Licht wahrnehmen. Dieses Licht besteht aus elektromagnetischen Wellen, die eine bestimmte Wellenlänge haben. Wenn diese Wellenlänge sich ändert,  werden die Wellen für unser Auge unsichtbar. Aber die Schülerinnen und Schüler in der 6 a kennen auch die Namen für die anderen Wellenlängen: Radiowellen, Mikrowellen, infrarote und ultraviolette Strahlung, Röntgenstrahlen – nur bei der Gammastrahlung dauert es ein wenig, bis der Name fällt.

Tobias Cotscher erklärt, wie ein Laser funtkionert
Tobias Cotscher erklärt, wie ein Laser funtkionert

Tobias erklärt sehr anschaulich, das Laser gebündeltes Licht ist, nur aus einer Farbe besteht und nicht streut. Und, dass es nur aus einer Wellenlänge besteht und diese Wellen ganz synchron miteinander laufen. Er macht dazu ein Klatschexperiment mit den Kindern: Wenn alle durcheinander klatschen, dann enstpricht das etwa dem, was „normale“ Lichtwellen tun. Wenn alle gemeinsam einen gleichmäßigen Takt schlagen, dann wäre das analog dem Laserlicht.

Zum Schluss packen wir noch die Versuchsmaterialien aus und testen mit den Taschenlampen, wie sich das Licht bei hellen und dunklen Flächen verhält.

die schwarze Fläche absorbiert das Licht
die schwarze Fläche absorbiert das Licht

Total spannend finden das alle. Bevor es in die Pause geht, fachsimpeln die Kinder, schon mit Butterbrot in der Hand, mit Tobias Czotscher  und Konstantin Vetter darüber, warum die Laserschwerter aus StarWars so nicht funktionieren. Die Saga muss leider neu geschrieben werden! Wir schlagen Plasma-Schwerter vor oder ewigen Frieden in der Galaxis.

 

 

 

 

Versuche zu reflexion und absorbtion

Bildquellen

  • Absorbtion, Reflexion und Transmission: SFB 1232 / Claudia Sobich
  • Tobias Cotscher erklärt, wie ein Laser funtkionert: SFB 1232 / Claudia Sobich
  • die schwarze Fläche absorbiert das Licht: SFB 1232 / Claudia Sobich
  • Der Einfallswinkel der Sonne: SFB 1232 / Claudia Sobich

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