Hier findest du die Folien zur Unterrichtseinheit OPTIK
Lichtquellen
Gegenstände sehen
Lichtausbreitung
Optische Täuschungen
Lichtausbreitung: Lichtbündel
Die Lichtgeschwindigkeit
Licht und Schatten
Kern- und Halbschatten
Übergangsschatten
Sonnen- und Mondfinsternis
Der Mond und seine Gestalt
Reflexion von Licht
Das Spiegelbild
Gekrümmte Oberflächen
Wölbspiegel
Hohlspiegel
Brechung von Licht (1)
Brechung von Licht (2)
Abhängigkeit vom Einfallswinkel
Brechung von Licht (3)
Die Totalreflexion
Optische Abbildungen (1)
→ Die Lochkamera
→ Abbildung durch eine Linse
Teil 3:
Optische Abbildungen (2)
Abbildungen durch eine Linse
Optische Abbildungen (3)
Abbildungen durch die Sammellinse (1)
Optische Abbildungen (4)
Abbildungen durch die Sammellinse (2)
Optische Abbildungen (5)
Die Lupe
Linsen
Die Konvexlinse (Zerstreuungslinse)
Das Mikroskop
Das Fernrohr (1) [Kepler]
Das Fernrohr (2) [Galilei]
Farben
Die hier angebotenen Themenseiten fassen die grundlegenden Inhalte, Informationen und Hefteinträge zu den Unterrichtsinhalten von verschiedenen Themenbereichen der Fächer Mathematik, Physik und dem Wahlpflichtfach MINT/Technik zusammen. Diese sind online, kostenlos und ohne Registrierung verfügbar und sollen zur besseren Selbstorganisation der Schüler beitragen.
Die im Internet bereitgestellten Materialien bieten aber auch noch zusätzliche Möglichkeiten: Sie sollen den Schülern einen Leitfaden zur Vorbereitung auf Kursarbeiten, aber auch bei Fehlstunden zur Nacharbeit der versäumten Unterrichtsinhalte dienen und weiterhin den Eltern die Möglichkeit zur Unterstützung bei den unterrichtsbegleitenden Hilfestellungen geben. Die Zusammenfassungen zu den Unterrichtsinhalten auf den Themenseiten werden dabei jeweils ergänzt durch Lernvideos, Infotexten, Aufgaben, Bildergalerien und interaktiven Tools. Diese sollen dabei helfen selbstständig eigene Ergebnisse zu überprüfen oder zusätzliche Informationen zu den Inhalten erhalten. Bei den Lernvideos handelt es sich teilweise um die YouTube-Video des YT-Kanals Mathe-Physik-Technik. Weiterhin sind bei den einzelnen Folien zusätzliche Videovorschläge von anderen YouTube-Kanälen zugeordnet. Der jeweilige Link leitet dann ggf. direkt auf die YouTube-Video-Seite weiter.
Bei den klassischen physikalischen Themenbereichen sind die jeweiligen Folien für den digitalen Unterricht weitestgehend angepasst und optimiert worden. Insbesondere durch die Corona-Krise rückt der digitale und eigenverantwortliche Unterricht immer mehr in den Fokus. Zu den einzelnen Folien sind deshalb jeweils passende Videos zu den Inhalten zugeordnet und zu vielen Folien auch passende Aufgaben eingearbeitet worden. Dadurch sind die Themenbereiche in Teilabschnitten strukturiert und für die Arbeit mit Wochenplänen optimiert worden. Sie ermöglichen den Schülern so die selbstständige Arbeit daheim und geben jedem Schüler die Möglichkeit die Lernziele auch unter den gegebenen Umständen bestmöglich zu erreichen. Dabei können Schüler dann sogar die positiven Seiten des digitalen Unterrichts (Eigenes Lerntempo festlegen, optimale Anpassung von Lernzeit und Zeitpunkt an den eigenen Biorhythmus zum effizienten Lernen, etc.) für sich besonders gut nutzen.
Siehe hierzu auch: → Konzept - mathe-physik-technik.de
Skript → Publikationen
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Hinweis: Die Quellenangaben zu diesem Text sind am Ende dieser Internetseite zu finden.
1) → Optische Linsen in der Fotografie | alpha Lernen erklärt Physik
3) → Das Auge
5) → Kurzsichtig vs. Weitsichtig – Was ist der Unterschied?
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Optik: [13:42]
Bildentstehung bei der Sammellinse (1)
(Bildkonstruktion mit den Hauptstrahlen)
Die Bildentstehung/Konstruktion an einer Sammellinse wird dargestellt. Durch die vereinfachte Konstruktion mit den Hauptstrahlen erhält man auf einfache Weise die gesuchten Zusammenhänge.
(siehe auch: Bildentstehung bei der Sammellinse - Teil 2, 3 und 4)
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Hinweis: Die Quellenangaben zu diesem Text sind am Ende dieser Internetseite zu finden.
1) → Linsen und Brillen | alpha Lernen erklärt Physik
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Optik: [8:27]
Bildentstehung bei der Sammellinse (2)
Zweiter Teil zur Bildkonstruktion bei der Sammellinse: Es wird die Konstruktion der Abbildung mit einer Sammellinse für verschiedene Gegenstandsweiten gezeigt. Dabei wird an drei Beispielen die unterschiedliche Auswirkung verschiedener Gegenstandsweiten auf die Bildgröße gezeigt. Weiterhin wird abschließend kurz auf die Linsengleichung hingewiesen. (siehe auch: Bildentstehung bei der Sammellinse - Teil 3 und 4 - verschiedene Gegenstandsweiten)
Optik: Die Lupe [6:52]
Bildentstehung bei der Sammellinse (3)
Im dritten Teil zur Bildentstehung bei der Sammellinse wird die Konstruktion der Abbildung eines Gegenstands für Gegenstandsweiten kleiner und gleich der Brennweite der Sammellinse demonstriert. Hierbei entsteht ein virtuelles Bild. Diese Bedingungen entsprechen der Funktionsweise einer Lupe.
(siehe auch: Bildentstehung bei der Sammellinse - Teil 4 - Das Mikroskop)
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Hinweis: Die Quellenangaben zu diesem Text sind am Ende dieser Internetseite zu finden.
Geschichtliche Hintergründe
Antike
Archäologen berichten, dass bereits viele von Menschenhand geschliffene Linsen in der Antike entdeckt wurden, die aus Kristall (meist Quarz) gefertigt wurden, jedoch ist
mangels schriftlicher Quellen nicht überliefert, ob diese jeweils als Sehhilfe oder lediglich als Brennglas zum Feuermachen verwendet wurden. Bei dem ältesten Artefakt handelt sich dabei um
die sogenannte Nimrud-Linse, die aus dem Assyrien des 7. vorchristlichen Jahrhunderts stammt (1850 von Austen Henry Layard im assyrischen Palast von Nimrud im heutigen Irak ausgegraben). Bei
archäologischen Ausgrabungen wurden darüber hinaus ägyptische Wandmalereien aus dem 8. vorchristlichen Jahrhundert entdeckt, die möglicherweise die vergrößernde Eigenschaft
von Linsen darstellen, jedoch ist diese Deutung umstritten.
Die älteste eindeutige schriftliche Beschreibung von Brenngläsern, über die wir verfügen, ist das Theaterstück „Die Wolken“ des griechischen Dichters Aristophanes, das 423 v.
Chr. uraufgeführt wurde. Plinius der Ältere berichtet, dass Kaiser Nero zur Korrektur seiner Kurzsichtigkeit einen Smaragd benutzte, durch den er die Gladiatorenspiele in der
Arena von seiner Loge aus betrachtete. Sowohl Plinius als auch Seneca beschrieben das Phänomen, wonach Gegenstände, die durch mit Wasser gefüllte Glaskugeln betrachtet
werden, vergrößert erscheinen. Allerdings gingen die meisten antiken Philosophen nicht davon aus, dass Licht von Objekten ins Auge fällt, sondern sie folgten noch der aus dem fünften
vorchristlichen Jahrhundert stammenden Lehre des Empedokles (antiker griechischer Philosoph und Naturforscher), wonach das Auge aktiv die Gegenstände fixieren und
abtasten würde, so dass noch kein adäquates Verständnis der Brechungsoptik entwickelt werden konnte.
Mittelalter
Um 1050 vergruben Wikinger auf Gotland einen Schatz, unter dem sich die eingefassten, reichverzierten, aus Bergkristall gefertigten asphärischen sog. Visby-Linsen befanden,
deren Alter selber bis heute nicht bestimmt wurde und die eine mit Mitte des 20. Jahrhunderts industriell hergestellten Hochpräzisionslinsen vergleichbare Verarbeitungs- und
Abbildungsqualität besitzen. Es wird angenommen, dass die Visby-Linsen über Handelsverbindungen der Waräger aus Byzanz stammen könnten.
Die moderne Optik beginnt mit dem arabischen Philosophen al-Kindī, der im 9. Jahrhundert die heute gültige Theorie entwickelte, wonach nicht das Auge die Gegenstände
abtastet, sondern umgekehrt das Licht ins Auge fällt.
Ein Schüler al-Kindis war Alhazen, der im 11. Jahrhundert in seinem siebenbändigen Schatz der Optik schließlich alle überlieferten antiken griechisch-römischen, aber auch
neuere arabische Erkenntnisse zur Optik zusammenfasste. Durch Übersetzung dieses Grundlagenwerks ins Lateinische (ab dem mittleren 13. Jahrhundert) erfuhr das mittelalterliche Europa erstmals
von der Theorie einfallender Lichtstrahlen. Ende des 13. Jahrhunderts wurden erstmals Sammellinsen in Lesebrillen zur Korrektur von Weit- oder Alterssichtigkeit verwendet.
Zentrum dieser Linsenfertigung war zunächst Italien, später auch Frankreich und Holland.
Die ersten optischen Apparate, die mehrere Linsen hintereinander kombinierten, waren das Mikroskop und das Fernrohr, die Ende des 16. Jahrhunderts bzw. Anfang des 17.
Jahrhunderts erfunden wurden.
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Hinweis: Die Quellenangaben zu diesem Text sind am Ende dieser Internetseite zu finden.
2) → Wie funktioniert eine Lupe | Was sind Linsen?
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Ein Mikroskop (griechisch mikrós „klein“; skopeín „betrachten“) ist ein Gerät, das es erlaubt, Objekte stark vergrößert anzusehen oder bildlich darzustellen. Dabei handelt es sich meist um Objekte bzw. die Struktur von Objekten, deren Größe unterhalb des Auflösungsvermögens des menschlichen Auges liegt. Eine Technik, die ein Mikroskop einsetzt, wird als Mikroskopie bezeichnet. Mikroskope sind ein wichtiges Hilfsmittel in der Biologie, Medizin und den Materialwissenschaften.
Funktionsweise
Zusammengesetzte Mikroskope bestehen aus mindestens zwei hintereinander geschalteten optischen Systemen. Das sind im einfachsten Fall normale Linsen mit jeweils eigener
Vergrößerung. Die vordere Linse (Objektivlinse) erzeugt in einem ersten Schritt ein vergrößertes reelles Bild, das Zwischenbild. Dieses Zwischenbild wird dann in einem
zweiten Schritt vom Okular ein zweites Mal vergrößert. Das Okular funktioniert dabei wie eine Lupe, man betrachtet damit direkt das virtuelle Abbild des
Zwischenbildes. Dadurch lassen sich deutlich bessere Vergrößerungen erreichen als mit einer einzelnen Linse.
Die ersten zusammengesetzten Mikroskope bestanden aus nur zwei Einzellinsen. Ein Problem ist dabei, dass trotz guter Verarbeitung und guter Qualität der Linsen
Abbildungsfehler entstehen. Sehr bald wurde deshalb das Okular zur Vergrößerung des nutzbaren Bildfeldes und Verringerung der Abbildungsfehler aus zwei Linsen
zusammengesetzt. In modernen Mikroskopen bestehen Objektive und Okulare jeweils aus mehreren Linsen, um verschiedene optische Abbildungsfehler auszugleichen. Die Objektive
und Okulare sind in der Regel wechselbar, so dass die Vergrößerung der jeweiligen Aufgabenstellung angepasst werden kann.
Ein weiteres Problem ist die Beleuchtung des betrachteten Objekts. Je nachdem von welcher Seite das Licht auf das Präparat fällt, wird zwischen Auflicht- und
Durchlicht-Beleuchtung beziehungsweise zwischen Auflicht- und Durchlichtmikroskopie unterschieden. Bei der Durchlichtmikroskopie wird die Beleuchtung von
hinten durch das Präparat hindurchgeleitet, bevor es vom Objektiv des Mikroskops aufgefangen wird. Daher sind durchsichtige oder dünn geschnittene Präparate erforderlich. Bei
der Auflichtmikroskopie wird das Licht entweder vom Mikroskop kommend durch das Objektiv auf das Präparat geleitet oder von der Seite eingestrahlt. Das vom
Präparat reflektierte Licht wird wiederum vom Objektiv aufgefangen. Auflichtmikroskopie hat den Vorteil, dass diese Verfahren deshalb auch mit undurchsichtigen Präparaten möglich ist.
Geschichte
Die älteste bekannte Mikroskopietechnik wurde um 1600 vermutlich in den Niederlanden entwickelt. Bei ihr wird ein Objekt durch mehrere hintereinander kombinierte Glaslinsen
beobachtet. Anfang des 17. Jahrhunderts erhielt das mit einem Objektiv (Die dem Objekt zugewandte Linse) und einem Okular (Die
dem Betrachter zugewandte Linse) ausgestattete Mikroskop in Anlehnung an das Wort „Teleskop“ seinen Namen. Die physikalisch maximal mögliche Auflösung eines
klassischen Lichtmikroskops ist auf etwa 0,2 Mikrometer beschränkt.
Eine höhere Auflösung ermöglichen modernere mikroskopische Verfahren wie beispielsweise die Elektronenmikroskopie, die seit den 1930er Jahren entwickelt wurde. Dabei wird
kein sichtbares Licht verwendet. Eine andere Methode kommt bei Rasterkraftmikroskopen zum Einsatz. Sie arbeiten nach einem anderen Prinzip und haben sehr feine Nadeln, mit denen die
Oberfläche von Objekten abgetastet wird. Daneben gibt es noch weitere mikroskopische Verfahren.
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Hinweis: Die Quellenangaben zu diesem Text sind am Ende dieser Internetseite zu finden.
1) → Wie vergrößert ein Mikroskop? | frage-trifft-antwort.de | Planet Schule
2) → Lichtmikroskop - Bildentstehung
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Optik: Das Mikroskop [5:53]
Bildentstehung bei der Sammellinse (4)
Es werden die grundlegenden Eigenschaften der Bildentstehung am Mikroskop dargestellt. Dabei wird auf die optischen Grundlagen der Sammellinse aufgebaut. Diese wurden in den Animationen zur Bildentstehung bei der Sammellinse Teil 1 - 3 erläutert.
Ein Fernrohr (auch Linsenfernrohr oder Refraktor) ist ein optisches Instrument, bei dessen Nutzung weit entfernte Objekte um ein Vielfaches näher oder größer erscheinen. Dies wird durch eine Vergrößerung des Sehwinkels mit Hilfe von Linsen erreicht. Die Entwicklung leistungsfähiger Fernrohre spielte eine wichtige Rolle in der Geschichte der Astronomie. Fernrohre bilden zusammen mit Spiegelteleskopen die Klasse der optischen Teleskope.
Wortherkunft
Das Wort Fernrohr ist eine wörtliche Eindeutschung des lateinischen Tubus telescopius „Fern-seh-Röhre“, aus tubus „Rohr, Schlauch“. Das deutsche Wort gab es auch schon in dieser Zeit, die anfangs synonymen Wörter Fernrohr und Teleskop entwickelten sich jedoch auseinander. Heute ist Teleskop der Oberbegriff. Fernrohr steht für ein aus Linsen aufgebautes optisches Teleskop. Tubus bezeichnet den technischen Bauteil der Hülle, in dem die optischen Bauteile eingefasst werden.
Grundsätzlicher Aufbau
Fernrohre bestehen generell aus einer Kombination von Linsen, die von einer mechanischen Konstruktion gehalten werden. Je nach Strahlengang des Lichts durch die Linsen unterscheidet man dabei zwischen Galilei-Fernrohr und Kepler-Fernrohr.
Kepler-Fernrohr
Ein Kepler-Fernrohr (astronomisches Fernrohr), ist ein Fernrohr, das einer von Johannes Kepler 1611 beschriebenen Bauweise folgt und ähnelt dem prinzipiellen Aufbau eines Mikroskops. Danach wird sowohl für die Objektiv- als auch für die Okularlinse eine Sammellinse verwendet. Das Objektiv hat eine große und das Okular eine kleine Brennweite. Beide Linsen sind beim Keppler-Fernrohr im Abstand ihrer addierten Brennweiten aufgestellt. Das erste überlieferte Kepler-Fernrohr wurde vom Jesuiten Christoph Scheiner (Deutscher Jesuitenpater, Optiker und Astronom) um 1613 gebaut.
Funktionsweise
Das Objektiv erzeugt ein auf dem Kopf stehendes und seitenverkehrtes reelles Zwischenbild des betrachteten Gegenstands (also insgesamt um 180 Grad gedrehtes). Dieses Zwischenbild wird dann mittels des Okulars (Prinzip der Lupe) vergrößert betrachtet.
Seitenvertauschung
Keplersche Fernrohre erzeugen für den Beobachter also ein um 180° gedrehtes Bild. Bei einem Schwenk des Fernrohrs bewegt sich das Bild im Bildfeld daher umgekehrt als wenn man durch eine leere Röhre blickt. Entsprechendes gilt für Schwenks nach oben und unten. Bei astronomischen Anwendungen spielt das allerdings keine Rolle, man spricht deshalb von einem „astronomischen Fernrohr“. Um das Bild umzukehren und gleich dem Original auszurichten, gibt es mit zusätzlichen optischen Komponenten verschiedene Möglichkeiten, sog. „terrestrische Umkehrsätze“. Man spricht dann von einem „terrestrischen Fernrohr“.
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Hinweis: Die Quellenangaben zu diesem Text sind am Ende dieser Internetseite zu finden.
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Galileo Galilei (1564-1641) war ein italienischer Universalgelehrter. Er war Philosoph, Physiker, Mathematiker, Ingenieur, Astronom und Kosmologe. Viele seiner Entdeckungen – vor allem in der Mechanik und der Astronomie – gelten als bahnbrechend. Er entwickelte die Methode, die Natur durch die Kombination von Experimenten, Messungen und mathematischen Analysen zu erforschen, und wurde damit einer der wichtigsten Begründer der neuzeitlichen exakten Naturwissenschaften. Berühmt wurde er auch dadurch, dass die katholische Kirche ihn verurteilte, weil einige seiner Theorien der damaligen Weltsicht widersprachen; 1992 rehabilitierte sie ihn.
Galileo Galilei erfuhr im April oder Mai 1609 von der Erfindung des Fernrohrs in den Niederlanden durch Hans Lipperhey (deutsch-niederländischer Brillenhersteller). Es hat als Objektiv eine konvexe Sammellinse und als Okular eine konkave Zerstreuungslinse kleinerer Brennweite. Für Galileo Galilei als wissenschaftlichen Instrumentenbauer war die Nachricht von der Erfindung des Fernrohrs ein Glücksfall und so baute er mit käuflichen Brillenlinsen zunächst ein kleines Fernrohr mit zwei- bis dreifacher Vergrößerung, indem er verschiedene Entfernungskombinationen mit konvexen Objektivlinsen und konkaven Okularlinsen ausprobierte. Kurz darauf war er in der Lage, bessere Instrumente mit etwa achtfacher und dann sogar dreißigfacher Vergrößerung zu bauen. Eines dieser leistungsstarken Fernrohre führte er im August 1609 auf dem Turm von San Marco einigen Patriziern der Stadt Venedig vor. Der Wert des 60 cm langen Fernrohres wurde sofort von den Zuschauern erkannt. So konnte man mit dem Galilei-Fernrohr die Schiffe auf hoher See bereits zwei Stunden vor der Ankunft im Hafen erkennen.
Dies barg vor allem militärische und handelstechnische Vorteile. Wissenschaftliche Erkenntnis war für die venezianischen Staatsmänner zweitrangig. Ein noch besseres Fernrohr
schenkte er dem Dogen von Venedig, ein anderes dem Großherzog von Toskana. Galilei wurde dementsprechend mit einer Gehaltserhöhung von 1000 Florentinern und einer Professur auf
Lebenszeit gedankt. Bezeichnend für Galilei als Physiker sind die Bemühungen, das Fernrohr zum Messen zu benutzen. Dazu bestimmte er beispielsweise die Abstände der
Jupitermonde.
Funktionsweise des Fernrohrs: Das Okular ist innerhalb der Brennweite des Objektivs positioniert. Der Aufbau erfolgt so, dass die beiden Brennpunkte von Objektiv (reeller
Brennpunkt) und Okular (virtueller Brennpunkt) auf der Seite des Beobachters am gleichen Ort liegen. Durch das Linsensystem entsteht ein virtuelles, aufrechtes und seitenrichtiges
Bild (allerdings mit kleinem Sichtfeld). Das Galilei-Fernrohr wird heute beim Opernglas und bei der Fernrohrbrille eingesetzt.
Fernrohrbeobachtungen durch Galileo Galilei
Im Jahr 1609 begann Galilei das Fernrohr ausgiebig für astronomische Beobachtungen anzuwenden. Den Anfang der Beobachtungen bildet der Blick zum Mond. Die besondere Rauheit des Mondes hat ihn fasziniert. Außerdem beschreibt er in seinem Werk „Sidereus Nuncius“ (dt. „Sternenbotschaft“, 1610), dass die Oberfläche gebrochen und gezackt wirkt. Berge, tiefe Schluchten und flache Gebiete waren mit dem Fernrohr sichtbar geworden. Diese Beobachtungen entsprachen nicht dem klassischen Bild des Mondes, das ihn als glatten Ball präsentierte. Im Januar 1610 dominierte Jupiter den Nachthimmel und Galilei richtete sein Fernrohr auf den Planeten. Er bemerkt dabei unmittelbar bei Jupiter drei kleine „Sternchen“, zwei östlich vom Jupiter, einer westlich. Da sich in den nächsten Tagen die Stellung und Anzahl dieser „Sternchen“ veränderte, verstand Galilei, dass es immer die gleichen „Sternchen“ sind, die Jupiter umschwärmen. Galilei hatte die Monde des Jupiters entdeckt! Dies war als eindeutig als Bestätigung des kopernikanischen Weltsystems (heliozentrisches Weltbild, Sonne im Zentrum) aufzufassen.
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Hinweis: Die Quellenangaben zu diesem Text sind am Ende dieser Internetseite zu finden.
Das heliozentrische Weltbild (altgriechisch helios, deutsch ‚Sonne‘ und kentron ‚Zentrum‘), auch Kopernikanisches Weltbild genannt, ist ein Weltbild, in dem die Sonne als das ruhende Zentrum des Universums gilt. In seinen Anfängen geht das heliozentrische Weltbild auf die griechischen Astronomen Aristarchos von Samos (um 310 – 230 v. Chr.) und Seleukos von Seleukia zurück, es wurde aber erst im 16. Jahrhundert durch Nikolaus Kopernikus (1473 - 1543) detailliert ausgearbeitet und anschließend dann noch weiter verbessert. Insbesondere waren dabei Johannes Keppler (1571 – 1630) und Isaac Newton (1642 – 1726) beteiligt.
Nikolaus Kopernikus war ein Domherr des Fürstbistums Ermland in Preußen sowie Astronom und Arzt, der sich auch der Mathematik und Kartographie widmete. Nach seiner
Vorstellung bewegen sich beim heliozentrischen Weltbild die Planeten einschließlich der Erde um die Sonne im Zentrum herum, während die Fixsterne an einer ruhenden äußeren Kugelschale
angeheftet sein sollen. Dabei dreht sich die Erde täglich einmal um sich selbst und der Mond bewegt sich etwa jeden Monat einmal um die Erde.
Mit dieser grundsätzlich veränderten Vorstellung von der Welt in der wir leben, setzte sich das heliozentrische Weltbild gegen das seit der Antike vorherrschende
geozentrische Weltbild und auch gegen viele Widerstände durch. Sehr lange Zeit glaubte man, dass die Erde kein bewegter Planet ist, sondern ruht und das unbewegte
Zentrum der Welt darstellt, um das herum sich Sonne, Mond, Planeten und Fixsterne bewegen. Das geozentrische Weltbild entspricht zwar auf den ersten Blick der unmittelbaren
Wahrnehmung der Bewegungen der Gestirne. Es macht aber die Erklärung von kleinen, schon im Altertum beobachteten Unregelmäßigkeiten bei der Bewegung der Planeten
außerordentlich kompliziert. Das geozentrische Weltbild konnte im 18. Jahrhundert dann auch durch immer genauere Messungen eindeutig widerlegt werden.
Gegenüber dem geozentrischen Weltbild war das heliozentrische Weltbild wesentlich einfacher und ebnete erstmals den Weg zu einer erheblich genaueren Beschreibung und
Vorhersage der Positionen von Sonne, Sternen und Planeten. Es stand aber schon bei seiner Entstehung im Konflikt mit vielen religiösen Vorstellungen von der Rolle
des Menschen und seinem Platz im Universum. Dass die Erde nicht im Zentrum stehe und darüber hinaus selbst in Bewegung sei, erschien lange Zeit als ausgeschlossen. So traf das heliozentrische
Weltbild auch auf heftigen Widerstand seitens der christlichen Kirchen. Die Entstehung und Verbreitung des heliozentrischen Weltbilds sind eng verbunden mit dem Aufkommen der
modernen Naturwissenschaften und werden daher auch als kopernikanische Wende bezeichnet.
Weiterentwicklung des Weltbildes
Im strengen Sinn trifft die übliche Bezeichnung als heliozentrisches System nur auf den von Johannes Kepler erreichten Entwicklungsstand zu. Genauere Messungen und Beobachtungen machten im weiteren Verlauf der Entwicklung noch detailliertere Anpassungen notwendig. Dabei wurde aber der eigentliche Grundgedanke, dass nicht die Erde im Zentrum des Universums steht, beibehalten. Der Durchbruch zum heliozentrischen Weltbild in seiner heutigen Form vollzog sich in einer Vielzahl von Schritten. Dabei wurde oft ein vorher als unmöglich ausgeschlossener oder nicht einmal erwogener Gedanke zum neuen Ausgangspunkt der Überlegungen gemacht. Gleichzeitig reifte die moderne Vorstellung, dass das Weltall als Ganzes überhaupt keinen Mittelpunkt besitzt.
Diese Zeichnung im Manuskript des Werkes De revolutionibus orbium coelestium (1543) von Nikolaus Kopernikus veranschaulicht den Ausgangspunkt des kopernikanischen Weltbilds: Die Planeten bewegen sich auf kreisförmigen Bahnen um die Sonne.
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Hinweis: Die Quellenangaben zu diesem Text sind am Ende dieser Internetseite zu finden.
Optik: Das Kepler-Fernrohr [7:07]
Bildentstehung bei der Sammellinse (5)
(Keplersches/Astronomisches Fernrohr)
Es werden die grundlegenden Eigenschaften der Bildent-stehung am Keplerschen/Astronomischen Fernrohr dargestellt. Dabei wird auf die optischen Grundlagen der Sammellinse aufgebaut. Diese wurden in den Animationen zur Bildenstehung bei der Sammellinse Teil 1 - 3 erläutert. Weiterhin wird die Erweiterung zum terrestrischen Fernrohr erläutert.
Optik: Das Galilei-Fernrohr [7:03]
Bildentstehung bei der Sammellinse (6) / Linsenarten
Es werden die grundlegenden Eigenschaften der Bildentstehung am Galilei-Fernrohr dargestellt. Hierfür wird zunächst auf die verschiedenen, beide notwendigen Linsenarten eingegangen und speziell die Zerstreuungslinse genauer betrachtet. Anschließend wird die Funktion des Galilei-Fernrohrs animiert demonstriert. Dabei wird auf die optischen Grundlagen der Sammellinse aufgebaut. Diese wurden in den Animationen zur Bildenstehung bei der Sammel-
linse Teil 1 - 3 erläutert.
Infos zum Thema (planet-wissen.de):
Zu sehen sind hier drei verschiebbare Farbfolien. Im überlappenden Bereich wird jeweils eine neue Farbe sichtbar.
(Abbildungen mit freundlicher Genehmigung des DEUTSCHEN MUSEUMS München und des TECHNOSEUMS Mannheim)
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Dieser Text basiert auf den Artikeln Heliozentrisches Weltbild und Nikolaus Kopernikus aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der Lizenz Creative Commons CC-BY-SA 3.0 Unported (Kurzfassung). Der Text wurde von Andreas Rueff überarbeitet und auf der Grundlage didaktischer Überlegungen angepasst und gekürzt. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar. Die Abbildung zum heliozentrischen Weltbild wurde entnommen bei Wikimeda Commons (gemeinfrei)
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Hintergrundbild: Bild von Jürg Roth auf Pixabay (rainbow-456490.jpg)