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Übungen: Geradlinige Ausbreitung des Lichts

Mit dem Strahlenmodell arbeiten, Lichtwege vorhersagen und ein Gefühl für die Lichtgeschwindigkeit bekommen.

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1

Stimmt das?

AFB I

Entscheide bei jeder Aussage über das Strahlenmodell, ob sie korrekt ist.

Tippe auf „Stimmt“ oder „Stimmt nicht“. Danach erscheint die Begründung.
Aussage 1 von 6

Drei stimmen, drei nicht. Merke dir vor allem: Der „Lichtstrahl“ ist eine Zeichenhilfe, kein Gegenstand — genauso wie die Linien auf einer Landkarte keine echten Straßen sind.
Achte auf die Wörter „immer“, „nur“ und „einzeln“ — dort stecken die Fallen.
2

Der Merktext zum Strahlenmodell

AFB I

Vervollständige den Merktext. Er fasst zusammen, was ein Lichtstrahl ist und was nicht.

Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt). Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.

Der Lichtstrahl ist ein : In Wirklichkeit misst man immer ein ganzes . Innerhalb eines einheitlichen läuft Licht . Trifft es auf einen undurchsichtigen Körper, entsteht dahinter ein . Pro Sekunde legt Licht dabei rund km zurück.

Zwei Wörter gehören zusammen und werden trotzdem oft verwechselt: Ein Lichtbündel kann man sehen (im Nebel, im Staub), einen Lichtstrahl zeichnet man nur.
Setze zuerst die Zahl ein — dafür gibt es nur eine passende Lücke.
3

Der Laserpointer im Nebel

AFB II

In einem verrauchten Raum sieht man den Strahl eines Laserpointers als leuchtende Linie quer durch die Luft. In sauberer Luft sieht man ihn nicht — nur den roten Punkt an der Wand. Welche Erklärungen sind richtig?

Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden.
Dieses Beispiel ist der beste Beweis für den Satz „Man sieht nur Licht, das ins Auge gelangt“. Der Strahl ist die ganze Zeit da — sichtbar wird er erst, wenn ihm jemand (der Rauch) ein bisschen Licht zur Seite abzweigt.
Zeichne dir den Weg des Lichts und dazu dein Auge daneben. Kommt Licht bei dir an?
Genau drei Aussagen sind richtig. Alle drei erklären, wie Licht seitlich zu deinem Auge kommt.
4

Wie lange braucht das Sonnenlicht?

AFB II

Die Sonne ist rund 150 000 000 km von der Erde entfernt. Licht legt in einer Sekunde etwa 300 000 km zurück. Rechne die Kette Schritt für Schritt.

Rechne Schritt für Schritt. Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet.
  1. Wie viele Sekunden braucht das Licht von der Sonne bis zur Erde?s
  2. Wie viele Minuten sind das? (auf eine Nachkommastelle)min
  3. Der Mond ist rund 384 000 km entfernt. Wie viele Sekunden braucht sein Licht zu uns?s
150 000 000 km ÷ 300 000 km/s = 500 s, also gut 8 Minuten. Du siehst die Sonne also immer so, wie sie vor acht Minuten aussah. Der Mond dagegen ist nur gut eine Sekunde entfernt — sein Anblick ist fast „live“.
Zeit = Strecke ÷ Geschwindigkeit. Streiche in beiden Zahlen zuerst die gleiche Anzahl Nullen weg.
150 000 000 ÷ 300 000 = 1500 ÷ 3 = 500. Und 500 s ÷ 60 ≈ 8,3 min.
5

Trickfrage: Wie oft um die Erde?

AFB III

Der Äquator der Erde ist rund 40 000 km lang. Schätze: Wie oft könnte ein Lichtstrahl die Erde in einer einzigen Sekunde umrunden?

Schiebe den Regler auf deine Schätzung — Pfeiltasten bewegen ihn feiner. Nach dem Prüfen siehst du den Trefferbereich.
0-mal30-mal
300 000 km ÷ 40 000 km = 7,5. In der Zeit, in der du „einundzwanzig“ sagst, wäre das Licht siebeneinhalbmal um die ganze Erde gelaufen. Trotzdem braucht es zum nächsten Stern über vier Jahre — der Weltraum ist einfach unvorstellbar groß.
Teile die Strecke, die das Licht in einer Sekunde schafft, durch den Erdumfang.
300 000 ÷ 40 000 = 30 ÷ 4.