Diesem Experiment muss zunächst  das Experiment "Weg des Lichts aus der Taschenlampe" vorangestellt werden. 

Eine Taschenlampe erzeugt keineswegs immer einen runden Lichtfleck.

Was passiert, wenn die Kinder die Taschenlampe kippen?

Was wird benötigt? 

• Kleine Taschenlampe (Länge 8-9 cm) mit einstellbarem Fokus
• Blatt Papier oder andere weiße Unterlage

Wie gehen wir vor?

Die Kinder strahlen die weiße Unterlage frontal an und stellen den Fokus so ein, dass wir einen Lichtfleck erzeugen, der nicht zu groß ist. Welche Form hat der Lichtfleck? 

Anschließend kippen die Kinder die Taschenlampe. Der Strahl trifft die Unterlage nicht mehr frontal sondern schräg. Welche Form hat der Lichtfleck jetzt? 

Was beobachten wir?

Der Lichtfleck der Taschenlampe ist zunächst rund. Sobald die Kinder die Taschenlampe kippen, verändert sich der Lichtfleck. Er wird eher eiförmig und auch größer - solange die Kinder den Abstand zwischen der Unterlage und der Taschenlampe nicht verändert haben.

Warum ist das so?

Das liegt an den Lichtstrahlen, die gleichmäßig in alle Richtungen auseinanderlaufen. 

Wird die Taschenlampe senkrecht auf die Unterlage gerichtet, sind alle äußeren Strahlen der Taschenlampe gleich lang. Es ist der direkteste Weg des Lichts von der Taschenlampe zur Unterlage.

Bei schräger Haltung haben grundsätzlich alle Strahlen einen weiteren Weg zur Unterlage. "Schräg" ist nie der direkte und kürzeste Weg. Deshalb laufen die Strahlen noch weiter auseinander, was immer einem flächenmäßig größeren Lichtfleck entspricht.

Durch die Neigung sind die Strahlen zudem nicht gleichmäßig lang. Auf der Abbildung ist gut zu erkennen, dass die rechten Strahlen einen viel längeren Weg zur Unterlage haben als die linken Strahlen. Die rechten Strahlen laufen deshalb auch noch weiter auseinander als die linken Strahlen. So wird der Lichtfleck verzerrt und mithin länger. Es bildet sich eine Ei-form.

Es ist gar nicht so leicht, sich das vorzustellen. Ich habe ganz gute Erfahrungen damit gemacht, kleine Hüte zu basteln/drehen. Die Kinder stellen den Hut mit der Öffnung nach unten auf ein Blatt Papier und malen einmal um die Öffnung herum - > ein Kreis ist ent-standen. Anschließend schneiden sie das Ende schräg ab, richten die Öffnung wieder auf das Blatt und malen, ggf. in Partnerarbeit, erneut um die Öffnung herum -> ein "Ei" wird auf dem Papier sichtbar.

Es besteht anschließend die Möglichkeit, die Seitenlängen zu messen. Die Längenunterschiede der Seitenstrahlen sind - in Abhängigkeit von der Größe des Hutes - beachtlich. Das ist für Kinder wirklich beeindruckend.

Erst wenn Kinder den Verlauf von Lichtstrahlen verinnerlicht haben, sind sie aus meiner Sicht bereit für Schattenexperimente.

Anmerkung:

Anwendbar ist das auf Sonnenstrahlen. Diese laufen genauso auseinander wie die Lichtstrahlen, die von einer Taschenlampe ausgehen. 

Wie gehen wir vor?

1. Auf einem Tisch wird eine Stelle mit Malerkrepp markiert. Auf diese Markierung wird senkrecht die Klopapierrolle gestellt.
2. Die Taschenlampe wird angeschaltet und tief in die vorgesehene Öffnung des Tennisballs gesteckt. Anschließend wird der Tennisball vorsichtig auf die Öffnung der Klopapierolle gelegt. So, dass die Lichtstrahlen auf den Tisch strahlen.
3. Wir legen die Tortenunterlage auf den Tisch in den in den Lichtstrahl. Sie sollte komplett beleuchtet sein. Der Radius samt Punkt "zeigt" zur Taschenlampe. Die Taschenlampe und der Radius liegen auf einer gedachten Linie. 
4. Wir kleben in Verlängerung des eingezeichneten Radius eine kleine Markierung auf den Tisch. Auf die Markierung malen wir, wiederum in Verlängerung des Radius, einen kleinen Strich.  Bei uns betrug der Abstand zwischen den beiden Markierungen auf dem Tisch rund 22cm.

Gerne erkläre ich jetzt, dass die Lichtstrahlen so auf den Pappkreis fallen wie die Sonnenstrahlen auf die Erde. Ich ergänze, dass die Sonne natürlich viel größer ist als die Erde, die wiederum die Form einer Kugel hat. Wir arbeiten mit einem Modell!

Es geht los!

1. Wir stellen den Sonnenstrahlen einen Hindernis in den Weg, indem wir die Spielfigur auf den großen Punkt des Pappkreises stellen. Gibt es einen Schatten? Wo fällt er hin?
2. Die Pappe wird um sich selbst gedreht: Einmal nach links und einmal nach rechts, jeweils bis die Striche auf der Pappe auf Höhe des Striches auf der Markierung sind. Wie verändert sich der Schatten der Spielfigur? Wo fällt er hin?
3. Die Kinder messen die Länge des Schattens: In der Ausgangsposition und in den anderen Positionen. Dafür markieren sie den längsten Punkt des Schattens und messen vom Mittelpunkt des großen Punktes (auf dem die Figur steht). Sie schreiben die Ergebnisse auf. Sind die Kinder zum Messen zu jung sind, so lassen sich Längenunterschiede auch mit einem Wollfaden nachweisen.
4. Die Kinder vergleichen mit einem Wollfaden, die Strecke zwischen Figur und der Klopapierrolle (mithin Taschenlampe) in den jeweiligen Positionen. Sie starten mit der Ausgangsposition, indem sie sich einen passenden Wollfaden abschneiden.

 Was beobachten wir? 

1.  Wir erkennen einen Schatten, hinter der Taschenlampe direkt auf dem Radius.
2. Die Position der Figur ändert sich nicht. Der Schatten hat jeweils seine Position verändert. Der Schatten ist  zudem länger. 

3.  Die genauen Maße sind immer anders. Sie hängen von der Größe der Spielfigur, dem Einfallswinkel der Lichtstrahlen in der                     Ausgangsposition  und dem Abstand zwischen  Lichtquelle und Spielfigur ab. Unsere Spielfigur war 3cm hoch. Bei uns waren die           Werte wie folgt:

4. Der Wollfaden der Ausgangsposition ist für die beiden anderen Positionen zu kurz.

Woran mag das liegen?

1.  Die Figur ist ein Hindernis und versperrt den Sonnenstrahlen den Weg auf die Unterlage. Hinter dem Gegenstand, in Verlängerung der Lichtstrahlen, bildet sich einen Schatten.
2.  +  3.  +  4.  Die Schatten verändern ihre Position. weil die Lichtstrahlen aus einer anderen Richtung auf die Figur treffen. Lichtstrahlen und Schatten bilden immer eine Linie! Die Schattenlänge verändert sich, weil die Lichtstrahlen flacher fallen. Wie wir festgestellt haben, ist der Weg zwischen Lichtquelle (Taschenlampe) und Spielfigur größer geworden. Je größer der Abstand, desto flacher fallen die Lichtstrahlen - solange sich die Höhe der Lichtquelle nicht verändert. 

    Aus Sicht der Figur steht die Sonne tiefer am Himmel. Aber, die Sonne ihre Position zur Erde nicht verändert hat. Die Figur hat                durch die Erddrehung ihre Position verändert. Der Figur erscheint die Sonne deshalb tiefer. Genauso erklärt sich auch der                        Tagbogen der Sonne.

Tipps

• Sollten Kinder das Experiment zeitgleich machen, kann es spannend sein, über unterschiedliche Messergebnisse in Nr. 3 zu diskutieren. 
• Als Figur eignet sich vieles aus dem Kinderzimmer. Sie darf nur nicht zu groß sein, damit der komplette Schatten auf die Pappunterlage fällt.
• Die Konstruktion für die Taschenlampe (= Taschenlampenständer) eignet sich für diverse Schattenspiele. Es lässt sich z.B. so weiterexperimentieren: Die Figur steht in der Ausgangsposition. An die Kinder wird die Frage gerichtet, was mit dem Schatten passiert, wenn die Klopapierrolle samt Tennisball hochgehoben wird?

Zum Sehen brauchen wir Lichtstrahlen, die in unser Auge fallen. Ohne Licht ist alles dunkel und wir sehen nichts. Probiert es aus!

Wir sehen eine Kerzenflamme. Die Lichtstrahlen der Flamme breiten sich aus und fallen in unser Auge, wenn wir sie anschauen. So sehen wir alle Lichtquellen, die selbst leuchten (Sonne, Glühbirne etc.). Hier wird auch von selbstleuchtenden Lichtquellen gesprochen.

Nur wie funktioniert das mit allen anderen Dingen, die nicht selbst Licht aussenden und somit nicht leuchten. Diese können wir sehen, weil sie beleuchtet werden (beleuchtete Lichtquellen/Körper).

Das Sehen funktioniert dann so: Lichtstrahlen fallen auf einen Gegenstand. Sie können durch den Gegenstand nicht hindurch. Was passiert mit ihnen? Sie kehren kreuz und quer in alle Richtungen um (Fachsprache: Das Licht wird gestreut). Und ein paar von diesen Lichtstrahlen treffen auch in unser Auge.

Diese Lichtstrahlen, gelangen durch die Pupille  in unser Auge. Sie haben alle bildlichen Informationen über den Gegenstand im Gepäck, also Farbe, Form und über den Ort, an dem er sich befindet. Über den Sehnerv leitet das Auge alle Informationen an unser Gehirn weiter. Das Gehirn erstellt für uns ein Bild. Wir sehen.

Ein gutes Beispiel für einen beleuchteten Körper ist der Mond. Er wird von der Sonne angestrahlt. Beleuchtete Dingen senden also auch Licht, was aber nicht so stark ist.

Dieses Experiment passt wunderbar in die noch dunkle Winterzeit.

Legt eine Taschenlampe und einen Spiegel bereit.

Lasst die Kinder die Taschenlampe in einem dunklen Raum einschalten und eine Wand anstrahlen. Ich habe daraufhin gefragt, wie man es mit einem Spiegel schaffen kann, den Strahl auf die gegenüberliegende Seite zu lenken.

Es gibt schon einige Kinder, die sich schwer tun, die Lösung zu finden. Andere halten wie selbstverständlich die Vorderseite des Spiegels in den Lichtstrahl und "zaubern" diesen so auf die gegenüberliegende Seite.

Wenn die Kinder den Spiegel schräg halten und ihn ein bisschen drehen, können sie den Lichtpunkt übrigens immer wieder an einer anderen Stelle sehen.

Erklärung:

Der Spiegel lenkt Lichtstrahlen also um. Wenn Lichtstrahlen senkrecht auf einen Spiegel treffen, prallen sie wie ein Ball ab und strahlen in die entgegengesetzte Richtung. Sie drehen einfach um.

Wenn der Spiegel schräg gehalten wird, dann fallen die Lichtstrahlen nicht senkrecht auf den Spiegel. Dann prallen sie vom Spiegel auch schräg wieder ab.

Das Besondere an einem Spiegel ist, dass er zum einen nahezu alle Lichtstrahlen wieder wegschickt und dass er zum anderen das auch noch sehr geordnet tut (nach dem sog. Reflexionsgesetz).

Das Experiment können Kinder online in Nelas Welt durchführen. Hierfür müsst ihr ins Labor gehen und das entsprechende Experiment anklicken.

Ohne viel Licht keine Farbe - so einfach ist das!

Warum sehen wir im Dunkeln keine Farbe?

Farben sehen wir, wenn Lichtstrahlen von farbigen Gegenständen abprallen und in unser Auge gelenkt werden. Wenn in der Nacht kaum Lichtstrahlen da sind, dann funktioniert das nicht. Damit wir Farben sehen können, müssen nämlich wirklich viele Lichtstrahlen da sein. Wenige Lichtstrahlen reichen oft aus, um einen Gegenstand grundsätzlich sichtbar zu machen, aber er hat dann eben einen Grauton. 

Experiment für Kinder

Das lässt sich in einem Experiment wunderbar ausprobieren.

Geht mit Kindern in einen abgedunkelten Raum. Er sollte nicht ganz dunkel sein, Gegenstände müssen noch erkennbar sein, damit die Kinder sich nicht stoßen. Lasst die Kinder jetzt raten, welche Farben bestimmte Dinge haben. Die Kinder wundern sich, dass sie die Farben nicht erkennen können. Relativ gut können sie zumeist noch die Farbe schwarz erkennen.

Für meine Söhne ist das Farbenraten im Dunkeln immer wieder ein großer Spaß. Wir machen es im Winter immer wieder.

Das Experiment können Kinder online in Nelas Welt durchführen. Hierfür müsst ihr ins Labor gehen und das entsprechende Experiment anklicken.

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Das Experiment wurde vor ein paar Tagen begonnen. Die Experimentbeschreibung findet ihr hier.

Mittlerweile haben die Samen gekeimt und kleine Pflänzchen sind zur Freude meiner Kinder entstanden. Sie waren jedoch sehr überrascht, dass auch die in Dunkelheit verbliebenen Samen gekeimt haben.

Allerdings sind die Pflänzchen im Topf, der mit Alufolie bedeckt wurde, klein und nicht annähernd so saftig grün wie die anderen. Mein Sohn meinte: "Die sehen aber

krank aus."

Samen keimen also auch bei Dunkelheit. Aber sie wachsen bei Dunkelheit schlecht bis gar nicht. Pflanzen brauchen Licht!

Warum brauchen Pflanzen Licht? Was machen Pflanzen mit Licht?

Den Kindern wird es nichts sagen, aber wir Erwachsene können uns wahrscheinlich noch "dunkel" an die Fotosynthese aus dem Biologieunterricht erinnern. Aus Wasser, Licht und Kohlendioxid können die Pflanzen Zucker herstellen. 

Für Kinder würde ich die folgende Erklärung verwenden: Menschen bekommen Kraft durch das, was sie essen. Pflanzen können nichts essen. Sie können das Essen ersetzen, indem sie mit Hilfe von Licht eine Art Zucker selbst herstellen. So werden sie auch kräftig und können ebenfalls wachsen. 

In "Papa, trinkst du heute eine Tasse Luft?" will Nela verstehen, welche Bedeutung die Atmung und mithin der Sauerstoff für den Menschen hat. Der menschliche Körper "verbrennt" sozusagen Essen mit Hilfe von Sauerstoff. Das gibt dem Menschen Kraft und Wärme. Wenn Kinder nichts essen, wachsen sie auch schlecht.

So ganz genau wissen wir nicht, ob Samen zum Keimen wirklich Licht brauchen. Also probieren wir es jetzt einfach aus: Ein wunderbares Experiment im Frühling!

Wir haben zwei verschiedene Samenarten verwendet und sie entsprechend der Packungsanleitung in zwei Blumentöpfen ausgesät. Einen Topf haben wir mit Alufolie bedeckt, damit es dort schön dunkel ist. Beide Töpfe werden feucht gehalten und erhalten einen Platz im eher warmen Wohnzimmer.

Jetzt schauen wir, was passiert. Wir sind gespannt und halten euch auf dem Laufenden!