Totalreflexion am Prisma

Unterrichtssituation
Die SuS kennen das Brechungsgesetz und die Totalreflexion. Sie sollen ihre Kenntnisse über die Totalreflexion am Beispiel des totalreflektierenden Prismas anwenden und experimentell überprüfen. Es handelt sich dabei um einen Versuch des Typs (C).

Lehrgangsskizze

Ziel (offene Fragestellung):
Die SuS sollen ihre Kenntnisse über die Totalreflexion anwenden und selbstständig experimentell überprüfen. Sie festigen dabei Kompetenzen in der Anwendung von Sachkenntnissen und Fachmethoden sowie im Umgang mit Geodreieck und Winkelmesser.

Aufgabenstellung:

Was geschieht, wenn Licht von verschiedenen Seiten auf ein 90°-Prisma fällt?

Vom Lehrer bereitzustellen:

Arbeitsauftrag - Teil I

1. Schritt : „Ich“: In Stillarbeit – jeder für sich allein – beantwortet folgende Fragen auf Konzeptpapier:
Vorüberlegungen I

• Lege das 90°-Prisma wie in der nebenstehenden Abbildung dargestellt auf ein weißes Blatt Papier. Zeichne den Umriss des 90°-Prismas vorsichtig mit Bleistift nach. Konstruiere auf der fett gezeichneten Fläche ein Lot!
• Überlege Dir für zwei Lichtstrahlen den weiteren Strahlenverlauf, wenn sie parallel zum eingezeichneten Lot auf das Prisma fallen. Skizziere diesen Strahlenverlauf.

2. Schritt : „Du“: Mit dem Partner, in der Bank, im Team

• Überprüft und diskutierte Eure Lösungen.

• 3. Schritt : „Wir“ Im Plenum entfällt, evtl. individuelle Hilfe durch den Lehrer

Durchführung des Experiments

Stelle mit der Experimentierleuchte zwei parallele Lichtstrahlen her und überprüfe Deine Überlegung experimentell.

Vorüberlegungen II

• Lege das 90°-Prisma wie in der Abbildung 2 dargestellt auf ein weißes Blatt Papier. Zeichne den Umriss des 90°-Prismas vorsichtig mit Bleistift nach. Konstruiere auf der fett gezeichneten Fläche ein Lot!
• Überlege Dir für zwei Lichtstrahlen den weiteren Strahlenverlauf, wenn sie parallel zum eingezeichneten Lot auf das Prisma fallen. Skizziere diesen Strahlenverlauf.

2. Schritt : „Du“: Mit dem Partner, in der Bank, im Team

• Überprüft und diskutierte Eure Lösungen.

• 3. Schritt : „Wir“: Im Plenum entfällt, evtl. individuelle Hilfe durch den Lehrer

Durchführung des Experiments

Stelle mit der Experimentierleuchte zwei parallele Lichtstrahlen her und überprüft Eure Überlegung experimentell.

Vorüberlegungen III

• Lege das 90°-Prisma wie in der Abbildung 3 dargestellt auf ein weißes Blatt Papier. Zeichne den Umriss des 90°-Prismas vorsichtig mit Bleistift nach. Lass die beiden Lichtstrahlen parallel zur fett gezeichneten Fläche , jedoch möglichst nahe an dieser Fläche auf die linke Prismenfläche fallen.
• Überlege Dir für diese zwei Lichtstrahlen den weiteren Strahlenverlauf und skizziere ihn.
• Verfahre weiter wie in den anderen beiden Teilversuchen.

Auswertung des Experiments

Beschreibe mit eigenen Worten, welche Richtungsänderung Licht erfährt, wenn es auf drei verschiedene Arten auf ein 90°-Prisma fällt.

Beispiele zum Schülerversuchskasten Optik: Herunterladen [pdf] [138 KB]