Technikspiele (10) selbst gemacht ... E-Book

Dr. Hans Gruber

• Herausgeber: BookRix
• Kategorie: Für Kinder und Jugendliche
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2016

Beschreibung

Klang und Ton, Licht und Farbe sind physikalisch betrachtet Schwingungen. Diesen Schwingungen sind die Ausgaben (9) und (10) der 'Technikspiele selbst gemacht ...' gewidmet. Im vorliegenden Teil 2 'Licht und Farbe' werden Experimente mit Lichtbrechungen und Farbmischungen durchgeführt: In einem 'Regenbogenhaus' bricht sich Licht der Sonne und von Lampen zu den Regenbogenfarben. Dieses Spiel ist mit wenig Aufwand mit und für Kinder im Kita-Alter geeignet. Im zweiten Spiel wird ein 'Regenbogen-Kaleidoskop' gebastelt, in dem die Regenbogenfarben sich zu interessanten Mustern fügen (Kita- und Hort-Alter). Dann geht es weiter mit 'Regenbogenrohren' in 3 handwerklich unterschiedlich aufwendigen Varianten (Hort-Alter). Als viertes Spiel wird aus einer Pappfaltschachtel ein 'Handspektroskop' gebaut, mit dem zwischen Sonnenlicht- und Lampenlicht-Spektren unterschieden werden kann. Das fünfte und sechste Spiel ist handwerklich anspruchsvoller: Aus CDs und LEDs werden Leuchten gebaut, in dem sich Licht von Farb-LEDs in seine Bestandteile 'trennt'. Im 7. Spiel drehen sich selbst gebastelte Farbsterne auf Farbscheiben und bilden ästhetische Farbmischungen, die zum Nachmalen mit z.B. Wasserfarben einladen. Etwas Theorie zu Licht und Farbe gibt es im Anhang 'Spannendes zu Licht'. Mit den Experimenten der Anhängen 'Lichtmusik', 'Lichtflimmern' (Grundschule) und 'Die krummen Wege des Lichts' geht dieser 2. Teil der 'Schwingungen' zu Ende.           Zielgruppe dieser Technikspiele-Ausgabe 'Licht und Farbe' sind neben experimentierfreudigen Kindern und Jugendlichen insbesondere Erzieher(innen) / Betreuer(innen) und Lehrer(innen) in Kita, Hort und Grundschule. Der Autor - Jahrgang 1943 - hat als Chemiker selbst das meiste durch Experimentieren gelernt und verfasst seit seiner Pensionierung die Jugendsachbuchreihe 'Technikspiele selbst gemacht ...', um in (nicht nur) Kindern und Jugendlichen die Liebe zu Naturwissenschaft und Technik zu wecken und zu pflegen. So sind mittlerweile (2015) zwölf Ausgaben der 'Technikspiele selbst gemacht (von und für kleine und große Leute)' entstanden. Wer mehr dazu wissen will: Ein 'Auswahlheft' zu den bisher erschienen 'Technikspiele selbst gemacht ...' kann kostenlos beim Verlag sowie als PDF-Version - ebenfalls kostenlos - bei ihm angefordert werden  ([email protected]). Das Gleiche gilt für die Sonderausgabe 'Nageltronik' zu den beiden Elektronikausgaben der Technikspiele 'Einstieg in die Elektronik (auch) ohne Löten Teile 1 und 2.       

Leseprobe

Dr. Hans Gruber

Technikspiele (10) selbst gemacht ...

Schwingungen: Licht und Farbe

BookRix GmbH & Co. KG80331 München

Vorwort zu den 'Technikspielen selbst gemacht ...':

Die 'Technikspiele selbst gemacht von und für kleine und große Leute' bestehen aus Anleitungen zum Bau von 'Spielen'. Sie wurden entwickelt und geschrieben für Eltern, Erzieher/innen, Lehrer/innen, die Kindern kreativ-spielerisch Grundlagen von Naturwissenschaft und Technik näher bringen (und selbst dabei etwas lernen) wollen. Sie eignen sich als Beschäftigung in (verregneten) Ferien (Eltern), zur Unterrichtsvorbereitung (Grundschule) sowie zur Bastelgestaltung in Kita-Gruppen. Ich selbst habe mit diesen Spielen - durch und mit Kindern gebaut - Stationen für 'Taschenbuch'-Ausgaben der ‚Miniphänomenta’ von Prof. Lutz Fiesser gestaltet – als Beispiel im Bild unten den 'Energie(s)parcours' auf einem Energieforum.

In den Bauanleitungen - sie sind mit einfachen Mitteln auszuführen - vereinigen sich Handwerkliches (Werken) mit Technischem (Sachkunde) - Ästhetisches mit Zweckmäßigem. Und wenn in Gruppe gebastelt, experimentiert und ausgewertet wird, kommt noch das soziale Element hinzu ... Da sich die Texte ursprünglich als Bauanleitungen zur Ausführung durch Kinder und Jugendliche richteten, sind sie in der ‚Zweiten Person’ verfasst. Wenn ich also in den Texten meine Leser/innen ‚dutze’, beruht das auf dieser Tradition und nicht auf Respektlosigkeit. Bisher (2015) gibt es Bauanleitungen zu Spielen aus dem Bereich des Magnetismus, der Elektrik, der Elektronik, des Sonnenstroms, der Sonnenwärme; es werden kondensator- und solar-betriebene Fahrzeuge gebaut und in der Serie "Ich war einmal ein ...." verwandeln sich ausgediente Geräte zu interessanten Spielen. Die 'Technikspiele selbst gemacht' gibt es als E-Books im Internethandel (Amazon, Weltbild ...).

Einleitung zur Ausgabe 'Schwingungen (2): Licht und Farbe'

Im ersten Teil der 'Schwingungen' experimentierten wir mit Schall: Wir erzeugten Klänge mit Klangschalen und selbst zugeschnittenen Rohren und Metallzungen. Wir lernten Obertöne und Resonanzen kennen und wie man durch 'Oktavieren' Tönen in Farben und Bewegungen in Töne 'umrechnet'... In vorliegendem zweiten Teil der 'Schwingungen' beschäftigen wir uns mit (sichtbarem) Licht und somit letztlich mit Farben: 'Weißes' Licht gibt es eigentlich (sagt der Physiker) nicht, es besteht aus farbigem Licht - den Regenbogenfarben - dem eigentlichen Thema dieses zweiten Teils.

In diesem zweiten Teil gibt es Anleitungen zum Bau mit einfachen Mitteln eines 'Regenbogenhauses', eines 'Regenbogen-Kaleidoskops' und von 'Regenbogen-Rohren' (Prinzip: Reflexionsgitter). Dann untersuchen wir die 'Qualität' von Lichtquellen (Sonne, Glühlampen, LED-Leuchten, 'Energiesparlampen') mit Hilfe eines selbst gebauten Spektroskops (Prinzip: Transmissionsgitter). Weiter geht es mit dem Bau von kleinen LED-Leuchten und wir lernen die Art der Farben (Farbzusammensetzungen) von Leuchtdioden kennen. Anschließend experimentieren wir mit Farbscheiben und Farbsternen, die beim Drehen ihre Farben 'mischen'. Dann verwandeln wir Musik in Lichtimpulse und die wieder zurück in Musik ('Lichtmusik') und wir machen das geheime Flackern und Flimmern von Lampen hörbar ('Lichtflimmern') - wer will kann dafür sogar einen kleinen Verstärker selber bauen. Langeweile kommt bestimmt nicht auf und wer es mit der Theorie 'nicht so hat', liest einfach nicht das ausführliche Kapitel 'Spannendes zu Licht' im Anhang 1.

Zielgruppe dieser Spiele und Experimente sind Kinder und Jugendliche ab 10 Jahre und Erwachsene, die als Eltern mit ihren Kindern spielen - und selbst dabei Spaß haben wollen - bzw. die als Betreuer/innen in Kita und Hort zum Thema Licht und Farbe mit Kindern basteln und experimentieren wollen. Die meisten der eingesetzten Materialien sind leicht zu beschaffen (Haushalt, Baumarkt, Bürobedarf) - so werden 'ausgediente' CDs statt teurer Transmissons- bzw. Reflexionsgitter eingesetzt. Und die wenigen elektronischen Teile - wie z.B. Leuchtdioden - können problemlos über den Internet-Versandhandel bezogen werden - siehe Anhang 5: Materialliste.

Voranmerkung zu den Spielen dieser Ausgabe:

Als Ersatz teurer optischer Gitter werden in den folgenden ersten Spielen und Experimenten CD-Scheiben - am besten bereits 'beschriftete' bzw. bespielte - eingesetzt: Um Licht an optischen Gittern zu beugen, müssen die periodischen Gitterstrukturen zwischen 0.5 und 10 um (Mikrometer*) liegen. Die Spurenabstände auf CD's betragen 1.6 um - sie sind zur Lichtbeugung zwischen 400 nm (violett) und 700 nm (rot) geeignet (nm: Nanometer**).

* Mikrometer (um): Millionstel Meter (1/1000000 m)

** Nanometer (nm): Milliardstel Meter (1/1000000000 m)

Wenn du mehr über optische Gitter wissen willst, lies nach z.B. bei Wikipedia 'Optisches Gitter'.

'Echte' Regenbögen: Wenn du etwas über 'echte' Regenbögen erfahren und mit ihnen experimentieren willst, lies nach bei: Walter Lewin 'Es funktioniert - Vom Vergnügen endlich Physik zu verstehen' (Knaus-Verlag 2011), S. 118 - 139. Oder suche seine 'Regenbogenvorlesung' auf im Internet: http://ocw.mit.edu/courses/physics/8-03-physics-iii-vibrations-and-waves-fall-2004/video-lectures/lecture-22/.

1. Spiel: Regenbogenhaus

Grundlage: Licht fällt durch einen Spalt auf ein Reflexionsgitter und wird - in seine Spektralfarben zerlegt - reflektiert. Als Reflexionsgitter wird eine CD 'zweckentfremdet'.

So baust du das Spiel: Drucke die obige Vorlage in Din-4-Größe am besten auf leichtem Karton aus bzw. zeichne sie nach den eingezeichneten Maßen auf Karton ...

... und schneide sie aus (durchgehende Linien). Knicke den Karton an den gestrichelten Linien  ...

... um, falte und klebe das Ganze zu einem Häuschen.

Stelle es auf eine CD und lass Licht von hinten durch den horizontalen Spalt auf die CD fallen, stelle dich so vor die Öffnung des Häuschens bis du die 'Regenbogenfarben' (Spektralfarben) siehst. Du wirst merken, dass der Abstand zwischen den einzelnen Farben mal gar nicht vorhanden (Sonnenlicht, 'Glühbirnenlicht'), mal stark ausgeprägt ('Energiesparlampe') und mal geringausgeprägt (LED-Leuchte) ausfällt. Später dazu mehr!

Professioneller und weniger trivial sieht es aus, wenn du nicht - so offensichtlich - eine ganze CD unter das Häuschen sondern nur einen CD-Abschnitt legst (Bild oben). Das macht ein wenig mehr Arbeit und geht so:

Besorge dir

- eine (ausgediente) CD-Scheibe z.B. Daten-CD vom PC

- ein Holzbrettchen ca. 15 x 15 cm

- 1 Holzschraube in der Stärke des Holzbrettchens

- 1 oder 2 Unterlegscheiben, die größer sind als das Mittelloch der CD

- ein Cutter-Messer mit starker Klinge z.B. ein 'Stanley'-Messer

- etwas selbstklebende Aluminiumfolie

Zeichne wie im Bild vier Diagonalen auf die beschreibbare Seite der CD - es entstehen so acht Segmente.

Klemme die CD mittig mit einer Schraube und Unterlegscheibe(n) auf eine Holzplatte ...

... damit die CD-Scheibe beim Zerteilen mit einem Messer nicht verrutschen kann.

Ritze dann jede Diagonale mit dem Messer mehrmals kräftig ...

... drehe die CD-Scheibe um, schraube sie wieder fest ...

... und ritze sie erneut mehrmals kräftig längs der vier Diagonalen.

Lege sie zum Brechen auf eine Kante des Holzbrettchens ...

... und breche sie längs der Ritzen in die ...

... acht Segmente. Schneide mit einer starken Schere ...

... die nicht-verspiegelte Spitzen der Segmente ab. Da sich die 'Silberseite' (Rückseite) der CD leicht ablöst, überklebe zu ihrem Schutz die Rückseite jedes Segmentes mit einem geeignet großen Stück selbstklebender Aluminiumfolie. Schneide überstehende Folie ...