Gruppe 1 · Fehler 1–3Licht und Sehen
1Der Sehstrahl: „Ich schicke meinen Blick hin“
„Ich schicke meinen Blick auf das Buch — deshalb sehe ich es.“
Im Sender-Empfänger-Modell gibt es drei Stationen: Sender → Übertragungsweg → Empfänger. Dein Auge ist der Empfänger, nicht der Sender. Wenn das Auge Licht aussenden würde, könntest du im völlig dunklen Zimmer lesen — kannst du aber nicht. Kein Licht heißt: keine Information.
So ist es richtigDie Lampe ist der Sender. Ihr Licht trifft das Buch, das Buch streut es in alle Richtungen zurück und wird dadurch selbst zu einem „zweiten Sender“. Nur der kleine Teil, der wirklich in dein Auge gelangt, macht das Buch sichtbar. Geh bei jeder Sehaufgabe die drei Stationen ab — dann kann dir der Sehstrahl nicht passieren.
Du schaust auf dein Heft. In welche Richtung läuft das Licht?
2„Der Rückstrahler leuchtet doch selbst“
„Der Rückstrahler an meinem Fahrrad leuchtet selbst — er ist doch so hell. Und der Mond leuchtet auch.“
Hell aussehen ist nicht dasselbe wie Licht erzeugen. Der Rückstrahler wirft nur das Licht des Autoscheinwerfers zurück. Beim Mond ist es genauso: Er ist kein Selbstleuchter, er reflektiert Sonnenlicht. Auch „der Mond hat sich tagsüber aufgeladen“ oder „der Mond glüht“ stimmt nicht.
So ist es richtigEs gibt eine einfache Testfrage: Sieht man den Körper im völlig dunklen Raum noch? Nur bei Selbstleuchtern lautet die Antwort Ja — Sonne, Sterne, Glühlampe, Kerzenflamme, LED, Bildschirm, Glühwürmchen. Rückstrahler, Mond, Spiegel, Straßenschild und Wand sind beleuchtete Körper: Sie werfen Licht zurück und werden dadurch zu zweiten Sendern.
Sortiere die vier Körper. Klicke eine Karte an, um sie weiterzuschieben — oder drücke bei ausgewählter Karte 1, 2 oder 0.
1Selbstleuchter (Sender)
2Beleuchteter Körper
Tastatur: Karte mit Tab ansteuern, dann 1 oder 2 zum Einsortieren, 0 zum Zurücklegen.
3„Den Lichtstrahl sieht man von der Seite“
„Den Lichtstrahl vom Laserpointer sieht man doch quer durchs Zimmer laufen.“
Ein Lichtstrahl ist nur ein Modell — eine Zeichenhilfe, ein gerader Strich mit Pfeilspitze für die Richtung. Er ist kein echter Gegenstand, den man herausgreifen könnte. Real ist das Lichtbündel. Und Licht, das an deinem Auge vorbeifliegt, siehst du nicht.
So ist es richtigSichtbar wird der Weg erst, wenn Teilchen — Staub, Rauch, Nebel, Kreidestaub — das Licht seitlich zu deinem Auge streuen. Genau deshalb ist im Weltraum der Himmel neben der Sonne schwarz: Dort gibt es keine Luft und keinen Staub, also nichts, was streut. Der Rauch macht das Licht dabei weder stärker noch lenkt er es in eine Kurve — er verrät nur, wo es entlangläuft.
Ein Laserpointer leuchtet quer durch ein sauberes, staubfreies Zimmer auf die Wand. Was siehst du?
Gruppe 2 · Fehler 4–7Schatten und Himmel
4Kern- und Halbschatten vertauscht
„Im Halbschatten kommt gar kein Licht an — das ist der dunkelste Teil des Schattens.“
Hier sind zwei Bereiche vertauscht. Im Halbschatten kommt ein Teil des Lichts an: Von dort siehst du die Lampe halb hinter dem Hindernis hervorlugen. Im Kernschatten erreicht dich dagegen kein einziger Strahl der Quelle — er ist der dunkelste Bereich.
So ist es richtigAn der Wand liegen die Bereiche immer in dieser Reihenfolge: hell — Halbschatten — Kernschatten — Halbschatten — hell. Der Kernschatten liegt in der Mitte. Einen Halbschatten gibt es nur bei einer ausgedehnten Lichtquelle (Sonne, Leuchtstoffröhre, Fenster). Eine punktförmige Lichtquelle erzeugt genau einen Schattenbereich mit messerscharfem Rand. Und: Licht geht nicht um das Hindernis herum.
Klicke den Bereich an, in dem ein Teil des Lichts ankommt — aber nicht alles. (Es gibt zwei richtige Antworten, eine genügt.)
5„Eine Lampe aus — dann wird der Kernschatten dunkler“
„Auf der Bühne stehen zwei Scheinwerfer. Wenn einer ausgeht, wird der Kernschatten noch dunkler.“
Im Kernschatten kommt schon vorher gar kein Licht der Quellen an. Dunkler als „gar kein Licht“ geht nicht. Die Vorstellung, es könne noch dunkler werden, verwechselt „weniger Lampen“ mit „weniger Licht an dieser Stelle“.
So ist es richtigZwei getrennte Lampen erzeugen zwei vollständige Schatten. Echter Kernschatten ist nur dort, wo beide Lampen blockiert sind — dieser Bereich ist deutlich dunkler als die Überlappungszonen daneben. Schaltest du eine Lampe aus, verschwindet ihr Schatten. Der Kernschatten wird dadurch nicht dunkler, sondern der Schatten insgesamt schärfer, weil die aufgehellten Zwischenbereiche wegfallen.
Von zwei Scheinwerfern wird einer ausgeschaltet. Was passiert mit dem Kernschatten?
6Mondfinsternis bei Neumond?
„Eine Mondfinsternis gibt es bei Neumond — da steht der Mond doch zwischen Sonne und Erde.“
Die zweite Hälfte des Satzes beschreibt in Wahrheit die Sonnenfinsternis. Wer die Reihenfolge der drei Himmelskörper nicht sortiert, verwechselt am Ende auch die Mondphase.
So ist es richtigMerkregel: Der Körper in der Mitte wirft den Schatten.
Sonnenfinsternis: Reihenfolge Sonne – Mond – Erde. Der Mond steht in der Mitte, sein Schatten landet auf der Erde. Das geht nur bei Neumond. Sichtbar ist sie nur in einem schmalen Streifen von etwa 100 bis 270 km Breite.
Mondfinsternis: Reihenfolge Sonne – Erde – Mond. Die Erde steht in der Mitte, ihr Schatten landet auf dem Mond. Das geht nur bei Vollmond. Sie ist global: Jeder, der den Mond gerade sehen kann, sieht sie mit.
Sortiere die sechs Steckbrief-Karten. Klicken schiebt eine Karte weiter — oder drücke 1, 2 beziehungsweise 0.
1Sonnenfinsternis
2Mondfinsternis
Tastatur: Karte mit Tab ansteuern, dann 1 oder 2 zum Einsortieren, 0 zum Zurücklegen.
7Mondphasen durch den Erdschatten
„Die Mondphasen macht der Erdschatten — bei Neumond liegt der Mond komplett im Schatten und wird gar nicht beleuchtet.“
Das ist die häufigste Fehlvorstellung des ganzen Kapitels — und sie enthält gleich zwei Fehler. Erstens: Wäre der Erdschatten schuld, müsste es bei jedem Vollmond eine Mondfinsternis geben. Tatsächlich passiert das nur ein paar Mal im Jahr. Zweitens: Die Sonne beleuchtet den Mond immer, auch bei Neumond.
So ist es richtigDer Mond wird von der Sonne immer genau zur Hälfte beleuchtet. Was sich ändert, ist allein dein Blickwinkel auf diese helle Hälfte. Bei Neumond zeigt die beleuchtete Seite von uns weg — deshalb sehen wir nichts. Im Modellversuch mit Lampe, Styroporball und deinem Kopf ist der Ball auch hinter dem Kopf noch voll beleuchtet; der Ball selbst verändert sich nie.
Mondphase ist nicht Mondfinsternis. Der Erdschatten erklärt die Mondfinsternis — die Phasen erklärt er nie.
Wie viel vom Mond wird bei Neumond von der Sonne beleuchtet?
Gruppe 3 · Fehler 8–10An den Grenzflächen
8Winkel zur Spiegelfläche statt zum Lot
„Der Einfallswinkel ist der Winkel zwischen dem Strahl und der Spiegelfläche.“
Das ist der häufigste Fehler in Klassenarbeiten zur Reflexion. Er ist besonders tückisch, weil das Reflexionsgesetz trotzdem noch zu stimmen scheint: Man rechnet nur eben durchgehend mit dem Fehlbetrag zu 90° und liegt bei jedem einzelnen Winkel daneben.
So ist es richtigAlle Winkel werden gegen das Lot gemessen — das ist die senkrechte Linie zur Spiegeloberfläche. Es gilt: Winkel zur Fläche + Winkel zum Lot = 90°. Erst dann stimmt das Reflexionsgesetz Einfallswinkel = Ausfallswinkel. Der Winkel zwischen einfallendem und reflektiertem Strahl ist doppelt so groß wie der Einfallswinkel.
Ein Strahl trifft den Spiegel 25° über der Spiegelfläche. Wie groß ist der Einfallswinkel zum Lot?
9„Oben und unten sind vertauscht“
„Im Spiegel sind oben und unten vertauscht — und hinter dem Spiegel steht wirklich ein zweites Ich.“
Zwei Fehler in einem Satz. Erstens: Oben bleibt oben. Zweitens: Hinter dem Spiegel ist gar nichts — dort steht kein Gegenstand, den man anfassen oder auf einem Schirm auffangen könnte.
So ist es richtigVertauscht wirken links und rechts — das nennt man seitenverkehrt. Selbstkontrolle: Stell dich vor den Spiegel und hebe die rechte Hand; dein Spiegelbild hebt scheinbar die linke. Das Bild ist virtuell: Es scheint nur hinter dem Spiegel zu liegen, und zwar genauso weit dahinter, wie du davor stehst.
Übrigens hängt damit auch die Spiegelgröße zusammen: Für einen Ganzkörperspiegel genügt die halbe Körpergröße — unabhängig davon, wie weit du weggehst.
Du stehst vor dem Spiegel und hebst die rechte Hand. Was stimmt?
10„Der Strohhalm ist wirklich geknickt“
„Der Strohhalm im Wasserglas ist wirklich geknickt — und den Fisch treffe ich genau da, wo ich ihn sehe.“
Der Strohhalm ist kerzengerade — nimm ihn heraus, dann siehst du es. Geknickt wird nicht der Halm, sondern der Lichtweg: Beim Austritt aus dem Wasser wird das Licht gebrochen, weil es den Stoff wechselt. Und dein Auge kennt keine Brechung: Es verlängert den ankommenden Strahl einfach geradlinig nach hinten und vermutet den Gegenstand am scheinbaren Ort.
So ist es richtigWasser lässt Dinge flacher und näher erscheinen: Die scheinbare Tiefe beträgt nur etwa drei Viertel der echten Tiefe. Der wirkliche Fisch liegt also tiefer und weiter vom Ufer entfernt als sein scheinbares Bild — man zielt unter den sichtbaren Fisch. Genau darum sind Nichtschwimmerbereiche oft tiefer, als sie aussehen: Springe nie ins Wasser, nur weil es flach aussieht.
Kein Knick gibt es übrigens in zwei Fällen: bei senkrechtem Einfall genau längs des Lots und wenn das Licht keine Grenzfläche überquert.
Du stehst am Ufer und siehst einen Fisch im klaren Wasser. Wohin muss der Speer zielen?
Gruppe 4 · Fehler 11–12Bilder und Farben
11„Größeres Loch — schärfer, größer, heller“
„Ich steche ein größeres Loch in die Alufolie, dann wird das Bild schärfer — und größer und heller wird es gleich mit.“
Drei Irrtümer auf einmal. Ein großes Loch wirkt wie viele kleine Löcher nebeneinander: Ihre leicht verschobenen Bilder überlagern sich zu einem verwaschenen Fleck. Die Bildgröße hat mit dem Loch gar nichts zu tun. Und „größer“ heißt bei der Lochkamera nie automatisch „heller“ — dieselbe Lichtmenge verteilt sich dann nur auf eine größere Fläche.
So ist es richtigJe kleiner das Loch, desto schärfer — aber auch dunkler. Die Bildgröße hängt allein von den beiden Abständen ab: Bildgröße : Gegenstandsgröße = Bildweite : Gegenstandsweite. Schiebst du den Schirm doppelt so weit weg, wird das Bild doppelt so groß, aber viermal dunkler. Das Bild steht in jedem Fall auf dem Kopf und seitenverkehrt, weil sich die Strahlen im Loch kreuzen.
Der Grundkonflikt der Lochkamera heißt also: scharf oder hell. Nur eine Sammellinse hebt ihn auf — große Öffnung, viel Licht und trotzdem scharf. Genau so arbeitet dein Auge: Die Pupille ist die Blende und regelt die Lichtmenge, die Augenlinse regelt die Schärfe, und auf der Netzhaut steht das Bild ebenfalls auf dem Kopf.
Du stichst ein größeres Loch in die Alufolie deiner Lochkamera. Was passiert mit dem Bild?
12„Das Prisma färbt das Licht ein“
„Cooles Glas — das Prisma färbt das Licht ein!“
Kein optisches Bauteil kann Farben erschaffen. Es kann sie nur trennen, mischen oder wegfiltern — farbige Folien nehmen sogar Farben weg. Wenn das Prisma Farbe hinzufügen könnte, müsste ein zweites Prisma alles noch bunter machen. Tut es aber nicht.
So ist es richtigWeißes Licht ist bereits ein Gemisch aller Regenbogenfarben. Das Prisma sortiert sie nur, weil die Brechung für jede Farbe unterschiedlich stark ist (Dispersion). Dafür gibt es zwei Beweise: Ein zweites Prisma oder eine Sammellinse setzt die Farben wieder zu weißem Licht zusammen. Und eine einzelne Farbe wird im zweiten Prisma nur abgelenkt, nicht weiter zerlegt — Grün bleibt Grün.
Die Reihenfolge ist immer dieselbe — im Prisma, im Regenbogen und in der Ölpfütze: rot – orange – gelb – grün – blau – indigo – violett. Rotes Licht wird am wenigsten abgelenkt, violettes am stärksten. Isaac Newton hat das um 1666 als Erster gezeigt.
Du blendest alle Farben ab und lässt nur den grünen Streifen in ein zweites Prisma fallen. Was passiert?
Die drei hartnäckigsten Fehler des Kapitels
Wenn du dir vor der Klassenarbeit nur drei Dinge merken kannst, dann diese hier. Sie tauchen jedes Jahr wieder auf — und sie kosten die meisten Punkte, weil sie gleich mehrere Aufgaben gleichzeitig kippen.
- 1Der Sehstrahl (Fehler 1). Licht läuft vom Gegenstand zum Auge, nie umgekehrt. Geh im Zweifel immer die drei Stationen ab: Sender — Übertragungsweg — Empfänger.
- 2Mondphasen durch den Erdschatten (Fehler 7). Beleuchtet ist immer genau die Hälfte; es ändert sich nur dein Blickwinkel. Der Erdschatten erklärt allein die Mondfinsternis.
- 3Winkel zur Spiegelfläche statt zum Lot (Fehler 8). Erst das Lot einzeichnen, dann messen. Winkel zur Fläche + Winkel zum Lot = 90°.