Regenbogen verstehen - Optik - Physik
Regenbogen verstehen - Optik - Physik
Regenbogen verstehen - Optik - Physik
Einleitung
Ein Regenbogen ist ein buntes Lichtbild am Himmel. Er entsteht, wenn Sonnenlicht auf viele kleine Wassertropfen trifft. In diesem aiMOOC lernst Du mit Bildern, Videos und Versuchen, wie das funktioniert.
Das lernst Du
- Licht: Du weißt, dass Sonnenlicht aus vielen Farben besteht.
- Brechung: Du erkennst, dass Licht im Wassertropfen seine Richtung ändert.
- Reflexion: Du verstehst, dass Licht im Tropfen zurückgeworfen wird.
- Spektrum: Du kennst die Farben des Regenbogens.
- Experiment: Du kannst selbst einen kleinen Regenbogen erzeugen.
Wie entsteht ein Regenbogen?
Drei Dinge werden gebraucht
Ein Regenbogen braucht Sonne, Wassertropfen und Dich als Beobachterin oder Beobachter.
- Die Sonne steht hinter Dir.
- Vor Dir schweben viele Wassertropfen.
- Das Sonnenlicht trifft auf die Tropfen.
- Ein Teil des farbigen Lichts gelangt in Deine Augen.
Wichtig: Schau nie direkt in die Sonne.
Im Wassertropfen
Ein Wassertropfen wirkt ähnlich wie ein kleines Prisma.
- Brechung: Das Licht tritt in den Tropfen ein und ändert seine Richtung.
- Reflexion: Das Licht wird an der Rückseite des Tropfens zurückgeworfen.
- Zweite Brechung: Das Licht verlässt den Tropfen.
- Aufspaltung: Die Farben verlassen den Tropfen in leicht verschiedenen Richtungen.
Weißes Licht wird bunt
Sonnenlicht sieht für uns meist weiß aus. Es enthält aber viele Farben. Das Trennen der Farben heißt Dispersion.
Ein Prisma zeigt fast das Gleiche wie ein Wassertropfen: Weißes Licht wird in Farben zerlegt.
Die Farben
Von außen nach innen siehst Du meist:
Rot – Orange – Gelb – Grün – Blau – Violett
Rot liegt beim Hauptregenbogen außen. Violett liegt innen. Die Übergänge sind weich. Es gibt also viel mehr Farbtöne als nur sechs.
Warum ist der Regenbogen rund?
Viele Tropfen schicken Licht in einem ähnlichen Winkel zu Deinen Augen. Deshalb entsteht ein Kreis. Vom Boden aus sehen wir oft nur einen Bogen. Von einem hohen Ort oder aus einem Flugzeug kann fast ein ganzer Kreis sichtbar sein.
Jeder sieht seinen eigenen Regenbogen
Der Regenbogen hängt von Deinem Standort ab. Bewegst Du Dich, kommen die Lichtstrahlen aus anderen Tropfen zu Deinen Augen. Deshalb kannst Du das Ende eines Regenbogens nicht erreichen.
Doppelregenbogen
Manchmal wird das Licht im Tropfen zweimal gespiegelt. Dann entsteht ein zweiter, schwächerer Bogen. Seine Farben stehen in umgekehrter Reihenfolge.
Kleine Versuche
Versuch 1: Regenbogen aus Wassernebel
Du brauchst Sonnenlicht und eine Sprühflasche mit sauberem Wasser.
- Stell Dich mit dem Rücken zur Sonne.
- Sprühe feinen Wassernebel vor Dich.
- Bewege die Flasche langsam.
- Suche den kleinen Regenbogen.
Sicherheit: Sprühe niemandem ins Gesicht. Schau nicht direkt in die Sonne. Lass Dir von einer erwachsenen Person helfen.
Versuch 2: Farben mit einem Prisma
Du brauchst ein Glasprisma, weißes Licht und eine helle Wand.
- Lass Licht durch das Prisma fallen.
- Drehe das Prisma langsam.
- Beobachte die Farben auf der Wand.
- Zeichne die Reihenfolge der Farben.
Sicherheit: Verwende keine starke Lampe und keinen Laser. Glas kann zerbrechen.
Merksatz
Sonne hinter Dir, Regentropfen vor Dir: Dann kann ein Regenbogen sichtbar werden.
Interaktive Aufgaben
Quiz: Teste Dein Wissen
Was braucht ein Regenbogen? (Sonnenlicht und Wassertropfen) (!Nur Wind) (!Nur Wolken) (!Mondlicht und Schnee)
Wo sollte die Sonne sein, wenn Du einen Regenbogen vor Dir siehst? (Hinter Dir) (!Direkt vor Dir) (!Genau über Dir) (!Unter dem Horizont)
Was geschieht beim Eintritt des Lichts in einen Wassertropfen? (Das Licht wird gebrochen) (!Das Licht verschwindet) (!Das Licht wird zu Wasser) (!Das Licht wird schwerer)
Was bedeutet Reflexion? (Licht wird zurückgeworfen) (!Licht wird lauter) (!Licht wird kälter) (!Licht wird fest)
Welche Farbe liegt beim Hauptregenbogen außen? (Rot) (!Violett) (!Grün) (!Blau)
Welche Farbe liegt beim Hauptregenbogen innen? (Violett) (!Rot) (!Orange) (!Gelb)
Was zeigt ein Prisma bei weißem Licht? (Ein Band aus Farben) (!Nur schwarzes Licht) (!Nur rotes Licht) (!Gar kein Licht)
Warum sehen wir oft nur einen Bogen und keinen ganzen Kreis? (Der Boden verdeckt einen Teil) (!Der Regenbogen ist immer eckig) (!Die Sonne schneidet den Kreis ab) (!Die Farben sind zu schwer)
Was ist bei einem Doppelregenbogen besonders? (Die Farbreihenfolge des zweiten Bogens ist umgekehrt) (!Beide Bögen sind schwarz) (!Der zweite Bogen liegt immer am Boden) (!Es gibt keine Brechung)
Warum kannst Du das Ende eines Regenbogens nicht erreichen? (Der Regenbogen hängt von Deinem Standort ab) (!Der Regenbogen läuft weg) (!Der Regenbogen ist eine feste Wand) (!Der Regenbogen liegt hinter der Sonne)
Memory
| Sonne | liefert weißes Licht |
| Wassertropfen | wirkt wie ein kleines Prisma |
| Brechung | Licht ändert seine Richtung |
| Reflexion | Licht wird zurückgeworfen |
| Spektrum | Band aus vielen Farben |
| Doppelregenbogen | zweiter schwächerer Bogen |
Drag and Drop
| Ordne die richtigen Begriffe zu. | Vorgang |
|---|---|
| Sonnenlicht | trifft auf den Wassertropfen |
| Brechung | verändert die Richtung des Lichts |
| Reflexion | wirft Licht im Tropfen zurück |
| Dispersion | trennt weißes Licht in Farben |
| Auge | empfängt das farbige Licht |
Kreuzworträtsel
| Sonne | Welche Lichtquelle liefert das Licht für einen Regenbogen am Tag? |
| Tropfen | Wie heißt ein kleines rundes Stück Wasser? |
| Brechung | Wie heißt die Richtungsänderung des Lichts? |
| Reflexion | Wie heißt das Zurückwerfen von Licht? |
| Spektrum | Wie heißt ein Band aus vielen Lichtfarben? |
| Violett | Welche Farbe liegt beim Hauptregenbogen innen? |
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Lückentext
Offene Aufgaben
Leicht
- Regenbogenfarben: Male einen großen Regenbogen. Beschrifte die Farben in der richtigen Reihenfolge.
- Beobachtung: Beobachte nach einem Regenschauer den Himmel. Notiere, wo Sonne, Regen und Regenbogen liegen.
- Fotografie: Suche ein eigenes Foto oder ein freies Bild eines Regenbogens. Markiere Rot und Violett.
- Erklärkarte: Gestalte eine Karte mit dem Satz „Sonne hinter mir, Tropfen vor mir“.
Standard
- Experiment: Erzeuge mit Wassernebel einen kleinen Regenbogen. Schreibe ein kurzes Versuchsprotokoll.
- Prisma: Untersuche weißes Licht mit einem Prisma. Zeichne den Lichtweg und die Farben.
- Stop-Motion: Erstelle ein kurzes Video, in dem ein Lichtstrahl durch einen Wassertropfen wandert.
- Interview: Frage eine Lehrkraft oder eine Person aus der Wetterkunde, wann Regenbogen gut sichtbar sind.
Schwer
- Modell: Baue aus Pappe, Folie und farbigen Fäden ein Modell eines Wassertropfens mit Lichtwegen.
- Doppelregenbogen: Vergleiche Hauptregenbogen und Nebenregenbogen in einer Tabelle.
- Perspektive: Erkläre mit einer Zeichnung, warum zwei Personen nicht genau denselben Regenbogen sehen.
- OER: Erstelle eine frei nutzbare Infoseite mit Bild, Merksatz, Experiment und Quellenangaben.
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Lernkontrolle
- Versuchsplanung: Plane einen sicheren Versuch, mit dem Du bei Sonnenschein einen Regenbogen erzeugen kannst. Begründe Deine Anordnung.
- Fehlersuche: Eine Person steht mit dem Gesicht zur Sonne und sucht vor sich einen Regenbogen. Erkläre den Fehler und verbessere die Position.
- Lichtweg: Zeichne einen Wassertropfen und beschreibe die drei Schritte Brechung, Reflexion und zweite Brechung.
- Transfer: Erkläre, warum auch ein Prisma Farben erzeugen kann, obwohl es kein Regentropfen ist.
- Vergleich: Vergleiche Hauptregenbogen und Doppelregenbogen. Erkläre besonders die unterschiedliche Farbreihenfolge.
- Perspektivwechsel: Zwei Kinder stehen weit auseinander. Begründe, warum sie den Regenbogen an verschiedenen Stellen sehen.
Lernnachweis
Für Deinen Lernnachweis ist wichtig:
- Du erklärst die Entstehung eines Regenbogens in eigenen Worten.
- Du verwendest die Begriffe Brechung, Reflexion und Dispersion richtig.
- Du ordnest die Regenbogenfarben.
- Du zeichnest einen einfachen Lichtweg im Wassertropfen.
- Du planst oder dokumentierst einen sicheren Versuch.
- Du erklärst, warum Standort und Blickrichtung wichtig sind.
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