Vom Gegenstand zum Schaubild
Im Buch werden echte Gegenstände vereinfacht gezeichnet. Ordne jedem Bilderpaar den passenden Fachbegriff zu. Die bunten Bilder helfen dir, die Zeichen im Labor wiederzuerkennen.
Wie kommt der Schatten an die Wand?
Eine Hand vor einer Taschenlampe, dein Schatten auf dem Schulhof, ein Schatten beim Schreiben: Überall steckt dieselbe Idee dahinter.
Licht breitet sich geradlinig aus.
In Luft kannst du den Weg des Lichts als gerade Linie zeichnen. Diese gedachte Linie nennen wir Lichtstrahl.
S. 40, Bild 1: Verfolge den Weg von der Lampe zur Wand.
Ein Körper hält Licht auf.
Ein lichtundurchlässiger Körper lässt kein Licht hindurch. Hinter ihm entsteht ein Bereich, den das Licht der Lampe nicht erreicht: der Schattenraum.
S. 40: Abschnitt zur Entstehung eines Schattens.
Auf der Wand siehst du das Schattenbild.
Randstrahlen laufen gerade noch an den Kanten des Körpers vorbei. Sie begrenzen den Schattenraum und damit das Schattenbild auf der Wand.
S. 40, Bild 1: Finde Randstrahlen, Schattenraum und Schattenbild.
Dein Lernziel: Du kannst Schatten erzeugen und ihre Größe erklären. Du unterscheidest scharfe und weiche Ränder sowie Kern- und Halbschatten. Dazu zeichnest du die passenden Randstrahlen.
So arbeitest du
Vermuten→Ausprobieren→Beobachten→Erklären→Ins Heft zeichnen
Das Labor ist eine vereinfachte Draufsicht. Wir betrachten die Breite eines undurchlässigen Körpers, gleich helle Lampen und eine Wand. Reflexionen und zusätzliches Raumlicht lassen wir weg. Im echten Raum sind Schatten deshalb oft nicht ganz schwarz.
Du brauchst: dein Buch, dein Heft, Bleistift und Lineal. Für die Handschatten zusätzlich ein Handy mit Taschenlampe, eine helle Wand und möglichst wenig Raumlicht. Es wird keine Kamera verwendet.
Dein Experimentiertisch
Starte mit zwei Lampen: Wo ist Kernschatten, wo Halbschatten? Die Pfeile zeigen, was du direkt im Bild verschieben oder vergrößern kannst.
Versuchsaufbau · Draufsicht
Gelb: Lichtweg · gestrichelt: RandstrahlenDirekt im Bild ausprobieren: A/B antippen: an oder aus. ↕ A/B ziehen: Lampenabstand ändern (beide bewegen sich). ↔ Schieben: Körper bewegen. ↕ Breite: Körper vergrößern. ↕ Leuchtfläche: Lichtquelle vergrößern.
Links: Lichtquellen → Mitte: lichtundurchlässiger Körper → Rechts: Wand. Dunkle Flächen zeigen die hinter dem Körper liegenden Schattenbereiche.
So sieht die Wand von vorn aus
Die Breite entspricht der senkrechten Richtung in der Draufsicht. Gezeigt wird ein Streifen des Schattenbildes – keine vollständige 3D-Silhouette.
Tippe auf einen Punkt im Wandbild: Welche Lampe erreicht ihn?
Alle Lampen erreichen die Wand Ein Teil des Lichts kommt an Kein Lampenlicht kommt an
Was bedeuten die Anzeigen und die Farben?
Bei zwei eingeschalteten Punktquellen gilt: Hell: Beide Lampen erreichen den Wandpunkt. Halbschatten: Genau eine Lampe erreicht ihn. Kernschatten: Beide Lichtwege sind blockiert.
Schattenbreite zählt alle dunkleren Streifen zusammen, aber keine helle Lücke. Bei nur einer Punktquelle heißt der dunkle Bereich einfach Schatten. Eine größere Leuchtfläche erzeugt weiche Übergänge: Nur ein Teil der Fläche ist vom Wandpunkt aus sichtbar. Diese Übergangsbereiche heißen auch Teilschatten.
Die Längen sind Modellwerte in Zentimetern. Die Wand bleibt 74 cm von den Lampen entfernt. Der Wandausschnitt ist 40 cm breit. Größere Schatten können am Bildrand abgeschnitten sein; die Zahlen zeigen trotzdem die gesamte Breite.
Die Lichtquellen sind im Modell gleich hell. Weiche Ränder entstehen durch viele Punkte der leuchtenden Fläche, nicht durch einen Unschärfefilter.
S. 40, Bilder 1–3: Entstehung und Ränder · S. 39, Bilder 1–3: Überlagerung mehrerer Schatten.
Vermute. Miss. Begründe.
Auftrag und Labor bleiben auf derselben Seite. Vermute vor dem Versuch, protokolliere Messungen und begründe deine Ergebnisse mit Randstrahlen. Nutze bei Bedarf das Buch und die Forschertipps.
0 von 6 Aufträgen abgeschlossen
Messwerte sicherst du hier. Vermutungen, Erklärungen und Skizzen gehören ins Heft oder auf das Arbeitsblatt. Wenn du hier tippen möchtest, entferne den Haken. Freie Texte und Papierantworten werden nicht automatisch fachlich bewertet. Ein Neuladen löscht das digitale Protokoll.
Ein Schatten soll größer werden.
Lass Körperbreite und Wandabstand der Lampe unverändert. Was musst du am Körper verändern?
S. 40, Abschnitt zur Veränderung der Schatten · S. 41, Aufgabe 2 als Vertiefung.
Forschertipp
Wähle eine Punktquelle. Vergleiche 24 cm und 54 cm Abstand Lampe–Körper. Zeichne gedanklich die Randstrahlen weiter bis zur Wand. Wo liegen ihre Treffpunkte weiter auseinander?
Vom scharfen zum weichen Rand
Vergrößere nur die leuchtende Fläche. Warum entsteht ein weicher Übergang?
S. 40, Bilder 2 und 3 · S. 41, Aufgabe 3.
Forschertipp
Vergleiche Lichtquellengröße 0 cm und 6 cm. Stelle dir zwei Punkte an den Enden der leuchtenden Fläche vor. Ihre Schattenränder liegen nicht am gleichen Ort. Probiere auch: Je näher der Körper an der Wand steht, desto schmaler wird der Übergangsbereich.
Wer beleuchtet welchen Bereich?
Schalte A und B ein. Erzeuge überlappende Schatten. Schalte dann abwechselnd eine der Lampen aus.
S. 39, Bild 2 und die Erklärung zu überlagerten Schatten.
Forschertipp
Verfolge für jeden Wandpunkt beide Lichtwege getrennt. „Von A blockiert“ allein reicht nicht für Kernschatten: Auch der Weg von B muss blockiert sein. Bleibt ein Weg frei, ist es Halbschatten.
Bleibt der Kernschatten immer bestehen?
Vergrößere bei zwei Punktquellen den Abstand A–B. Halte den Körper an derselben Stelle.
S. 39, Vergleich von Bild 1 und Bild 2. Ergänzung: Untersuche die Frage aus Aufgabe 2 bei Lampenabstand 0.
Forschertipp
Beobachte die beiden Schatten, während du den Lampenabstand langsam erhöhst. Bei Abstand 0 liegen ihre Schatten genau übereinander: Du siehst ein einziges Schattenbild. Bei großem Abstand kann die gemeinsame dunkle Überlappung verschwinden.
Dunkel, grau und hell
Vergleiche zwei Lampen mit einer Lampe.
S. 39, Bild 2: Kernschatten und Halbschatten.
Forschertipp
Zähle die freien Lichtwege: keiner, einer oder beide. Vergleiche danach mit nur einer eingeschalteten Lampe.
Deine Hand verdeckt beim Schreiben das Licht.
Wie platzierst du deine Schreibtischlampe sinnvoll?
S. 41, Bilder 4 und 5 sowie Aufgabe 4: Schatten beim Schreiben und in Unterrichtsräumen.
Forschertipp
Schreibst du rechts, kommt das Licht günstig von links; schreibst du links, günstig von rechts. So liegt die Schreibhand möglichst nicht zwischen Lichtquelle und Schrift. Eine größere Lichtquelle macht Schattenränder weicher, beseitigt aber nicht automatisch jeden Schatten.
Erklären statt nur anklicken: Vergleicht eure Protokolle. Prüft, ob die Begründungen passende Lichtwege nennen und ob nur die zu untersuchende Größe verändert wurde. Vertiefung im Buch: S. 41, Aufgaben 1 und 5.
Dein kleines Schattentheater
Ein Handylicht, deine Hände und eine helle Wand reichen. Die schwarzen Bilder sind vereinfachte Ziel-Silhouetten – deine Figur darf anders aussehen.
Baue deine Bühne auf
- Suche eine freie, helle Wand. Verdunkle den Raum etwas, aber lass Wege und Hindernisse erkennbar.
- Aktiviere die Taschenlampe des Handys, nicht nur den Bildschirm. Stell das Handy stabil ab oder lass eine andere Person es halten.
- Richte das Licht auf die Wand. Starte mit ungefähr 1 m Abstand Handy–Wand und deinen Händen etwa 20–40 cm vor der Wand.
- Halte die Hände zwischen Licht und Wand. Drehe sie langsam, bis die Umrisse gut zu erkennen sind. Die Taschenlampe ist eine kleine, aber keine ideale punktförmige Lichtquelle.
Sicher arbeiten: Nicht in die LED schauen und niemandem in die Augen leuchten. Kein Laser, keine Kerzen. Handy nicht abdecken und nicht auf eine unsichere Kante stellen. Mach eine Pause, wenn das Gerät warm wird.
Der Hase
- Balle die Hand locker zur Faust. Die Faust bildet den Kopf.
- Strecke Zeige- und Mittelfinger als Ohren nach oben und spreize sie etwas.
- Halte den Daumen nahe an die Faust. Drehe die Hand, bis beide Ohren im Schatten nebeneinander sichtbar sind.
- Bewege die Ohren einzeln: Dein Hase „hört“ etwas.
Tipp: Finger, die aus Sicht der Lampe hintereinander liegen, verschmelzen im Schatten. Drehen hilft!
Der fliegende Vogel
- Halte beide Handflächen zur Wand, Finger nach außen.
- Kreuze die Handgelenke und hake die Daumen locker ineinander. Die Mitte wird zum Körper.
- Spreize die Finger: Sie bilden die Federn der beiden Flügel.
- Kippe die Hände langsam auf und ab, ohne den Daumenkontakt zu lösen.
Tipp: Ein kleiner Daumenfortsatz kann wie Kopf und Schnabel aussehen. Probiere den Winkel zur Lampe aus.
Der bellende Hund
- Halte eine Hand seitlich zur Lampe. Zeige-, Mittel- und Ringfinger liegen eng beieinander und zeigen nach vorn: die obere Schnauze.
- Setze den Daumen etwas darunter: Er wird zum Unterkiefer.
- Winkle den kleinen Finger nach oben ab, soweit es bequem geht: Er deutet ein Ohr an.
- Bewege den Daumen auf und ab. Drehe die Hand leicht, bis Ohr und Schnauze getrennt sichtbar sind.
Tipp: Das Ohr muss nicht perfekt sein. Erzwinge keine Fingerstellung; unterstütze es bei Bedarf mit der zweiten Hand.
Mini-Experiment: Riesenhase
Lass das Handy stehen. Bewege deine Hasenhand langsam zur Lampe. Was passiert mit der Größe? Bewege sie danach zur Wand. Vergleiche auch die Schärfe.
Erklärung nach dem Versuch
Näher an der Lampe wird das Schattenbild größer. Näher an der Wand wird es kleiner und bei einem ausgedehnten Handylicht meist schärfer, weil die versetzten Schatten der einzelnen Quellpunkte weniger auseinanderliegen.
S. 40: Schatten verändern und scharfe Schattenränder.
Partner-Experiment: Zwei Handylichter
Eine Person hält die Figur, die andere leuchtet mit einem zweiten Handy daneben. Startet mit dicht beieinanderliegenden Lichtern und vergrößert ihren Abstand. Sucht Kern- und Halbschatten.
Wenn es nicht klappt
Reduziert anderes Raumlicht. Stellt beide Handys etwa gleich weit von der Wand entfernt auf. Bringt die Hände näher zur Wand oder die Lampen näher zusammen, damit sich die Schatten überlappen. Ungleich helle Handylichter erzeugen unterschiedlich helle Halbschatten.
S. 39, Bilder 1 und 2: getrennte und überlappende Schatten.
Dein Heftbild: Licht und Schatten
Übertrage beide Zeichnungen mit Lineal und Bleistift. Zeichne erst die Lichtwege, dann die Schatten. Die Regler blenden die Zeichnung Schritt für Schritt ein.
Schreibe die Überschrift „Licht und Schatten“ und das Datum. Plane ungefähr eine Seite für beide Skizzen und Merksätze. Die Farben helfen beim Verstehen; im Heft kannst du verschiedene Linienarten und Schraffuren verwenden.
A · Wie ein Schatten entsteht
S. 40, Bild 1 · S. 41, Aufgabe 1 zur Begriffssicherung.
- Aufbau: Zeichne links einen Punkt als Lampe, rechts eine senkrechte Wand und dazwischen einen kurzen, dicken Strich als Körper.
- Randstrahlen: Verbinde die Lampe mit der oberen und unteren Körperkante. Verlängere beide Geraden bis zur Wand. Die Strahlen enden nicht am Körper!
- Schattenraum: Schraffiere nur den Bereich hinter dem Körper zwischen den beiden Randstrahlen.
- Schattenbild: Markiere den Abschnitt auf der Wand zwischen den Treffpunkten. Beschrifte Lampe, Körper, Randstrahlen, Schattenraum und Schattenbild.
Merksatz 1 · EntstehungLicht breitet sich in Luft geradlinig aus. Ein lichtundurchlässiger Körper blockiert Licht. Hinter ihm entsteht ein Schattenraum. Randstrahlen begrenzen diesen Raum; auf einer Wand entsteht das Schattenbild.
Merksatz 2 · Größe und RandBei fester Lampe und Wand wird der Schatten größer, wenn der Körper näher zur Lampe kommt. Eine kleine, annähernd punktförmige Lichtquelle erzeugt scharfe Ränder; eine ausgedehnte Lichtquelle erzeugt weichere Übergänge. Auch die Abstände beeinflussen die Schärfe.
B · Halbschatten und Kernschatten
S. 39, Bilder 2 und 3: überlagerte Schatten und die Draufsicht.
- Aufbau: Zeichne links zwei dicht benachbarte Lampenpunkte A und B, in der Mitte den Körper, rechts die Wand.
- Vier Randstrahlen: Zeichne von jeder Lampe je eine Gerade an der oberen und unteren Körperkante vorbei bis zur Wand. Nutze zwei Farben oder zwei Linienarten.
- Überlagerung: Markiere zunächst die beiden einzelnen Schattenräume leicht. Wo beide liegen, schraffierst du stärker. Nicht der gesamte Raum hinter dem Körper ist Kernschatten!
- Wand beschriften: Oben Halbschatten, in der Mitte Kernschatten, unten Halbschatten. Notiere daneben, welche Lampen den jeweiligen Wandbereich erreichen.
Merksatz 3 · Zwei LichtquellenIm Kernschatten kommt kein direktes Licht der betrachteten Lichtquellen an. Im Halbschatten kommt bei zwei Punktquellen Licht von genau einer Lampe an. Außerhalb beider Schatten wird die Wand von beiden Lampen beleuchtet.
Merksatz 4 · ÜberlagerungJede Lichtquelle erzeugt ihren eigenen Schatten. Nur wenn sich die Schatten überlappen, entsteht ein gemeinsamer Kernschatten. Teilschatten bedeutet allgemein: Ein Teil der Lichtquellen oder der leuchtenden Fläche ist verdeckt.