Der Bau eines Spiegel-Kopiergeräts
Zielsetzung:
Schülerinnen und Schüler verwenden eine Glasscheibe oder (sicherer!) eine CD-Hülle als halbdurchlässigen Spiegel und lernen dabei die Lage des Spiegelbildes kennen. Sie zeichnen das Spiegelbild hinter der Glasscheibe auf Papier nach. Fünf Schritte führen zum Ziel:
1. Anwärmen
Einleitende Fragen knüpfen am Alltagswissen der Schülerinnen und Schüler an:
a) Wo liegt ein Spiegelbild? Im Spiegel oder dahinter? Sieht ein Kind in einem Spiegel eher aus wie hinter einem Fenster oder wie auf einem Foto?
b) Ein Spiegel „kopiert" eine Zeichnung. Kann man diese Kopie als reellen Gegenstand erhalten?
2. Erkunden
Die Arbeitsmaterialien werden verteilt und die Schülerinnen und Schüler können das nachfolgende Experiment alleine durchführen. (Die Lehrkraft hilft ggf. beim Versuchsaufbau.)
Benötigte Materialien: Kleine Glasplatte (Rand ggf. mit Krepppapier sichern) oder CD-Hülle, Bildvorlage, ein Blatt Papier, Bleistifte, Lichtquelle.
Durchführung: Die Schülerinnen und Schüler stellen die geöffnete CD-Hülle oder die Glasplatte senkrecht auf den Tisch, eventuell mit zwei Klötzen oder mit einem Pappwinkel als Halterung. Sie legen auf eine Seite davon die hell beleuchtete Zeichnung als Vorlage und auf die andere Seite das leere Blatt Papier. Sie sehen durch die Glasplatte das Spiegelbild der Zeichnung scheinbar genau auf dem leeren Blatt.
3. Erklären
Das Spiegelbild scheint hinter dem Spiegel, also auf dem leeren Blatt zu liegen. Wenn ein Punkt der Vorlage weiter vom Spiegel entfernt liegt, dann liegt auch dessen Bildpunkt weiter vom Spiegel entfernt. Die ursprüngliche Zeichnung und ihr Bild sind gleich groß.
Genauer: Ein Bildpunkt erscheint gleich weit vom Spiegel entfernt wie der Ausgangspunkt; die Verbindungslinie zwischen beiden steht senkrecht auf der Spiegelfläche.
4. Erweitern
Die Schülerinnen und Schüler untersuchen, bei welcher Beleuchtung das Spiegelbild besonders deutlich zu sehen ist: Die Vorlage muss hell beleuchtet sein, das leere Zeichenblatt im dunkleren Bereich liegen.
Die Schülerinnen und Schüler brauchen etwas Hilfe beim optimalen Justieren der Einzelteile, damit das Spiegelbild genau auf dem Zeichenblatt zu liegen kommt. Vorlage und Zeichenpapier müssen gleich hoch, am besten in einer Ebene, liegen. Die Vorlage sollte möglichst nahe an den halbdurchlässigen Spiegel geschoben werden. Dieser muss genau senkrecht stehen, andernfalls scheint das Spiegelbild nicht waagerecht auf dem Papier zu liegen. Bereits eine Abweichung von 1 Grad lässt das Spiegelbild in 10 cm Entfernung um ca. 4 mm über oder unter dem Papier schweben.
Linkshänder bauen evtl. seitenverkehrt auf.
5. Zeichnen
Schülerinnen und Schüler zeichnen das Bild mit ihrem selbstgebauten Kopiergerät ab.
Quelle: Science on stage Deutschland e.V. (Hrsg.): Teaching science in Europe, Berlin 2006. (Dort wird als Quelle www.turmdersinne.de angegeben)