Ein Rätsel Von Perlen baut sich eine Brücke Hoch über einen grauen See, Sie baut sich auf im Augenblicke Und glänzend steigt sie in die Höh. Der höchsten Schiffe höchste Masten Zieh´n unter ihrem Bogen hin, Sie selber trug noch keine Lasten, Und scheint wie du ihr nahst zu fliehn. Sie wird erst mit dem Strom, und schwindet, So wie des Wassers Flut versiegt, So sprich, wo sich die Brücke findet, Und wer sie künstlich hat gefügt. Friedrich Schiller

Eine Präsentation von: Julia Eilert Andreas Maierl Kerstin Walkowiak Der Regenbogen Eine Präsentation von: Julia Eilert Andreas Maierl Kerstin Walkowiak

Inhalt Mythos Regenbogen Wie entsteht der Regenbogen? Didaktische Überlegungen für die Grundschule Fazit Literatur

1.Der Mythos Regenbogen 1.1 Rolle in Mythologie und Religion: - bei den Aborigines - in der chinesischen Mythologie - in der griechischen Mythologie - in der irischen Mythologie - in der germanischen Mythologie - im Alten Testament 1.2 Regenbogen als Symbol

1.1 Rolle in Mythologie und Religion bei den Aborigines Die australischen Ureinwohner verehren in ihrer Schöpfungs-geschichte eine Regenbogenschlange als den Schöpfer der Welt und aller Lebewesen.

1.1 Rolle in Mythologie und Religion in der chinesischen Mythologie Der Regenbogen als einen Riss im Himmel, der von der Göttin Nüwa mit farbigen Steinen versiegelt wurde. in der griechischen Mythologie Die griechische Mythologie sah den Regenbogen als Verbindungsweg, auf dem die Göttin Iris zwischen Himmel und Erde reist.

1.1 Rolle in Mythologie und Religion in der irischen Mythologie Nach der irischen Mythologie hat der Leprechaun seinen Goldschatz am Ende des Regenbogens vergraben.

1.1 Rolle in Mythologie und Religion in der germanischen Mythologie Hier war er die Brücke Bifröst, welche Midgard, die Welt der Menschen, und Asgard, den Sitz der Götter, miteinander verband. im Alten Testament Im Alten Testament der Bibel; 1.Mose 9 ist der Regenbogen ein Zeichen des Bundes, den Gott mit Noah und den Menschen schloss. Er ist ein Zeichen des Friedens zwischen Mensch und Gott.

1.2 Regenbogen als Symbol In Anlehnung an eine indianische Prophezeiung, in welcher nach der Verwüstung der Erde „Krieger des Regenbogens“ („Menschen vieler Farben, Klassen und Glaubensrichtungen“) die Welt bevölkern werden, erkor Greenpeace den Regenbogen zu seinem Erkennungszeichen.

1.2 Regenbogen als Symbol Die Regenbogenfahne ist ein in der Geschichte wiederkehrendes Symbol, das meist Vielfalt zum Ausdruck bringen soll. Sie war die Flagge der alten Hochkultur der Inkas. Während der Bauernkriege symbolisierte sie die Hoffnung auf Veränderung.

1.2 Regenbogen als Symbol In jüngerer Zeit, insbesondere seit den Demonstrationen gegen den Irak-Krieg 2003, führte die italienische Friedensbewegung eine Regenbogenfahne mit 7 Farben mit dem Aufdruck Pace, italienisch für Frieden, ein. Sie dient inzwischen der internationalen Friedensbewegung als Symbol. Heutige Homosexuelle sehen die Regenbogenfahne mit 6 Farben als Zeichen für Toleranz und sexuelle Freiheit.

2. Wie entsteht der Regenbogen? Einführung Der Hauptregenbogen Der Nebenregenbogen

Wie entsteht der Regenbogen Einführung

2.1. Einführung Ein Regenbogen ist eine optische Erscheinung in der Erdatmosphäre Voraussetzung dafür ist ein örtliches Regengebiet, das von der Sonne beschienen wird Um das farbenfrohe großartige Phänomen beobachten zu können, muss man mit dem Rücken zur Sonne stehen und in Richtung des Sonnengegenpunktes schauen. Auch bei Wasserfällen oder Fontänen ist dieses Phänomen beobachtbar. Sonnengegenpunkt: Punkt auf einer fiktiven Linie von der Sonne zum Betrachter/ Sonne, Beobachter und das gedachte Zentrum des Regenbogens – der Sonnengegenpunkt – bilden immer eine Linie

2.1. Einführung Die Farben des Regenbogens sind: die Spektralfarben (rot, orange, gelb, grün, blau und violett ) Ein Regenbogen entsteht durch die Brechung des weißen Lichtes im Regentropfen Die Ursache für die Entstehung der Farben des Regenbogens ist die Dispersion in einem Wassertropfen Also dessen Fähigkeit weißes Licht in die einzelnen Spektralfarben aufzuspalten. Dispersion: Abhängigkeit der Brechzahl n von der Wellenlänge λ. So ist für Glas die Brechzahl von langwelligem roten Licht kleiner als der von kurzwelligem blauem Licht

2.1. Einführung Der Regenbogen ist bei hochstehender Sonne flach gewölbt, bei tiefstehender Sonne dagegen hoch gewölbt. Seine höchste Wölbung erreicht er genau bei Sonnenuntergang (wenn also die Sonne am Horizont steht) Er hat dann die Form eines Halbkreises. Nur auf sehr hohen Bergen oder aus einem Flugzeug kann der Regenbogen als voller Kreis wahrgenommen werden.

2.1. Einführung Die Größe eines Regenbogens kann nur in Winkelmaßen angegeben werden, seine Länge ist nicht messbar. Kein Teil des Regenbogens befindet sich an einem bestimmten Ort. Er verändert sich sobald man sich bewegt, das Bild setzt sich immer neu zusammen. Jeder Betrachter sieht einen etwas anderen Regenbogen, da er einen anderen Abstand zu den einzelnen Regentropfen hat. Es gibt den Regenbogen nur in Beziehung zum Auge des Betrachters. Ohne Beobachter gibt es auch keinen Regenbogen. Es gibt einen Haupt- und einen Nebenregenbogen

Wie entsteht der Regenbogen Der Hauptregenbogen

Wie entsteht der Hauptregenbogen? Versuch: Farbzerlegung des Sonnenlichts durch ein Prisma Material: Prisma, Sonne oder Lampe, Stromquelle, Stativ Beobachtung: Das weiße Licht wird durch Lichtbrechung in die Spektralfarben zerlegt Das Prisma zeigt zwar, die Zerlegung des Lichts, allerdings kann man die Brechung hier nicht direkt nachvollziehen Außerdem hat ein Prisma nicht die „runde“ Form eines Tropfens

Wie entsteht der Hauptregenbogen? Wie wird das Licht im Tropfen gebrochen? Versuch: Lichtbrechung an einem „Tropfen“ Material: Reuterlampe, Schlitzblende, Spannungsquelle, Laborboy, Rundscheibe

Wie entsteht der Hauptregenbogen? Jeder Lichtstrahl wird an der vorderen Kugelfläche gebrochen und in die einzelnen Farbanteile aufgespalten An der Rückwand des Tropfens tritt der größte Teil des Lichtes aus Ein kleiner Teil wird reflektiert und tritt an einer anderen Stelle wieder auf die Tropfenwand Wird das Licht im Regentropfen nur einmal reflektiert, so kommt es zur Entstehung des Hauptbogens.

Wie entsteht der Hauptregenbogen? Die Brechung geschieht unter einem Maximalwinkel von 42° Den Strahlengang kann man auch nochmal mithilfe eines Computerprogramms simulieren: Bild verlinkt!!!!! Bei der Simulation auf jeden Fall Verlauf von mehreren Strahlen zeigen!

Wie entsteht der Hauptregenbogen? Größere Ablenkwinkel treten bei einfacher Reflexion nicht auf Der Mittelstrahl wird in sich selbst reflektiert Mit zunehmenden Abstand zwischen den weiteren einfallenden Strahlen und dem Mittelstrahl nimmt der Winkel zwischen austretendem Strahl & Mittelstrahl zu Für Strahlen, die oberhalb des Maximalwinkels einfallen, wird der Austrittswinkel wieder kleiner. Deshalb häufen sich dort die Beiträge verschiedener Auftreffpunkte Die Intensität des reflektierten Lichtes ist deshalb unter dem Maximalwinkel besonders hoch. Der Mittelstrahl 1 wird in sich selbst reflektiert. Mit zunehmendem Abstand zwischen den weiteren einfallenden Strahlen (2, 3, 4, 5, 6) und dem Strahl 1 nimmt der Winkel zwischen austretendem Strahl und Strahl 1 zu. Der maximale Austrittswinkel ist mit Strahl 7 erreicht. Für Strahlen, die oberhalb von Strahl 7 einfallen, wird der Austrittswinkel wieder kleiner. Es kommt insgesamt zu einer Häufung der austretenden Strahlen etwa beim Winkel 42°. Würde dieses besondere Phänomen nicht auftreten und die austretenden Strahlen einigermaßen gleichverteilt sein, so könnten wir gar keinen Regenbogen beobachten.

Wie entsteht der Hauptregenbogen? Der Maximalwinkel ist wegen der Dispersion von der Wellenlänge des auftreffenden Lichtes abhängig. Jede Wellenlänge und somit Farbe hat also ihren eigenen Maximalwinkel An der Simulation wird deutlich, dass das rote Licht dabei am wenigsten, das blaue Lichte am stärksten gebrochen wird. Es kommt zu einer Verteilung von Rot bei etwa 42° bis Blau bei ungefähr 40°. Die einzelnen Wellenlängen werden also beim Durchtritt des Sonnenlichts durch den Wassertropfen aufgefächert. Dispersion: Abhängigkeit der Brechzahl n von der Wellenlänge λ. So ist für Glas die Brechzahl von langwelligem roten Licht kleiner als der von kurzwelligem blauem Licht

Wie entsteht der Hauptregenbogen? Wie in der nebenstehenden Skizze zu sehen ist, fällt vom obersten Tropfen rotes Licht, vom untersten Tropfen blaues Licht in das Auge. Deshalb sehen wir beim Hauptregenbogen außen rot und innen blau.

Wie entsteht der Hauptregenbogen? Dass z.B. rotes Licht in das Auge des Betrachters fällt, gilt für alle Regentropfen, die er unter dem gleichen Winkel sieht. Diese Tropfen liegen auf einem Kreisbogen Innerhalb des Bogens ist der Himmel in charakteristischer Weise oft heller. Dieser Helligkeitskontrast entsteht, weil bei Winkeln unterhalb des Maximalwinkels beim Hauptregenbogen sich die Farben überlagern und so weißes Licht erzeugen Man kann also keine „Regenbogenwand“ sehen Sonnengegenpunkt:

Wie entsteht der Regenbogen Der Nebenregenbogen

Der Nebenregenbogen

Der Nebenregenbogen Versuch: Erzeugung eines Regenbogens mithilfe eines Rundkolbens: „1- Tropfen- Modell“ Material: Reuterlampe mit Fuß Laborboy Rundkolben mit Wasser Spannungsquelle evtl. Schirm

Der Nebenregenbogen Wenn die Sonne hell genug auf eine Regenwand scheint und der Hintergrund dunkel genug ist, kann man noch einen 2. Regenbogen oberhalb des 1. Regenbogens sehen Bei ihm ist die Farbreihenfolge genau umgekehrt zum Hauptregenbogen Entsteht durch die 2 Reflexionen an der Tropfenwand Nochmals an Programm verdeutlichen! Bild verlinkt!!!

Der Nebenregenbogen Er ist deutlich lichtschwächer als der Hauptregenbogen, da bei jeder Reflexion ein Teil des Sonnenlichtes unreflektiert den Regentropfen verlässt. das verbleibende Licht verteilt sich auf einen größeren Winkelbereich, da der Nebenbogen breiter als der Hauptbogen ist und sich die Farben zudem stärker überlagern. Er kann daher nur bei sehr guten Sichtverhältnissen beobachtet werden.

Der Nebenregenbogen Maximalwinkel von circa 50 Grad für rotes und 53 Grad für blaues Licht. Der aus einem Regenbogen austretende Lichtstrahl reflektiert beim Nebenregenbogen gegen den Uhrzeigersinn, statt mit dem Uhrzeigersinn wie beim Hauptregenbogen. Das ist ein Grund für die Farbumkehrung

3. Didaktische Überlegungen für die Grundschule Das Thema im Bildungsplan Intention der Stunde Didaktische Überlegungen

3.1 Das Thema im Bildungsplan Einordnung in den Sachunterricht / Natur und Technik „Wettererscheinungen beobachten“ Fächerübergreifend Kunst / Deutsch

3.2 Intention der Stunde Die Schüler sollen erkennen: dass Licht nicht nur weiß ist, sondern aus verschiedenen Farben besteht dass ein Regenbogen aufgrund des Phänomens der Lichtbrechung hervorgerufen wird dass ein Ursache- Wirkungszusammenhang besteht das Beobachtungen artikuliert und dokumentiert werden können dass mit Experimenten physikalische Phänomene erklärt werden können

3.3 didaktische Überlegungen Einführung in das Thema über die Geschichte des Regentropfens „Plitsch“ Erarbeitung durch selbstständiges Experimentieren Auswertung und Vertiefung Abschluss, Ende der Geschichte von Plitsch den Regentropfen

3.3.1 Einführung Hinführung zum Thema: „Was meint der alte Regentropfen?“ „Wie kann auch „Plitsch“ so bunt werden?“ Der Zusammenhang zwischen Sonnenstrahlen und Regentropfen soll verdeutlicht werden

3.3.2 Erarbeitung /Experimentieren Experimente mit Prisma und Taschenlampe Welche Veränderungen treten bei Bewegung des Prismas auf? Mit Wasser gefülltes Becherglas auf Overhead Projektor Durch das Experimentieren soll der Wirkungszusammenhang visualisiert werden.

3.3.3 Auswertung / Vertiefung Beschreiben der Beobachtungen Die Schüler sollen erkennen, dass das Licht vom Prisma reflektiert, und bunt, wird Licht ist demnach nicht weiß, sondern besteht aus verschiedenen Farben, die beim Auftreffen auf das Prisma sichtbar werden Frage nach ähnlichen Beobachtungen hinsichtlich dieses Phänomens (Gartenschlauch, Seifenblasen, CD)

3.3.4 Abschluss der Stunde Ende der „Plitsch“ Geschichte „Wann kann „Plitsch“ bunt leuchten?“ Das Ende der Geschichte schließt die Stunde als Einheit ab

FAZIT Der Regenbogen Ist eine optische Erscheinung in der Erdatmosphäre Voraussetzung ist ein von der Sonne beschienenes Regengebiet Betrachter muss zwischen der Sonne und der Regenwand stehen Das Sonnenlicht wird an den Wassertropfen gebrochen / in seine Spektralfarben zerlegt Generell sieht man die Farben : Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau und Violett

FAZIT Der Regenbogen der Winkel zwischen dem Eintrittspunkt des Sonnenstrahls und der Reflexion auf das Auge beträgt 42° Der Eindruck des Bogens entsteht dadurch, dass die einzelnen Tropfen nicht unterschieden werden können Die Länge eines Regenbogens ist nicht messbar Durch zweimalige Reflexion des Lichtstrahls im Inneren des Wassertropfens entsteht ein Sekundärbogen

LITERATUR http://leifi.physik.uni-muenchen.de/ http://de.wikipedia.org/wiki/Hauptseite http://www.4teachers.de/ http://www.didaktik.physik.uni-erlangen.de Lehrplan Sachunterricht Galileo 7, Das anschauliche Physikbuch, München: Oldenbourg http://www.astro.uni-bonn.de/~willerd/regenbogen.pdf