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H i n t e r g rund/Lösungen Treibhauseffekt von unterschiedlicher Art sind und deshalb beim Durchgang durch die Atmosphäre unterschiedlich stark absorbiert werden. Besondere Beachtung verdient auch das Modell B. Es handelt sich dabei um eine Vermischung der Vorstellungen zum Ozonloch und zum Treibhauseffekt (Reinfried 2008). Die Schülerinnen und Schüler der Gruppe B nehmen an, dass durch das Loch in der Atmosphäre (Ozonloch) mehr Strahlung auf die Erdoberfläche trifft, was zu einer Erwärmung führt. Es lohnt sich, im Unterricht diese zwei Phänomene sauber auseinanderzuhalten und einer möglichen Vermischung der Modelle entgegenzuwirken. Das Verständnis des Treibhauseffektes ist für Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe I also recht anspruchsvoll. Im Zusammenhang mit den Diskussionen um Klimawandel und CO2-Ausstoss sind aber Grundkenntnisse des Treibhauseffekts nötig. Die Arbeitsblätter in diesem Teil versuchen schrittweise an ein Verständnis des Treibhauseffekts heranzuführen, indem die zwei zentralen Aspekte eingeführt werden. Erstens: es gibt unterschiedliche Strahlungsarten, welche zweitens: auf unterschiedliche Weise mit Materie in Wechselwirkung treten. Sind diese beiden Aspekte geklärt ist das Verstehen des Treibhauseffektes möglich. Zusatzinformationen und Lösungen zu den Arbeitsblättern Aufgabe 1: Strahlungsarten − Licht (grünes Licht, blaues Licht, gelbes Licht, weisses Licht, etc.) − Wärmestrahlung (Infrarotstrahlung, Mikrowellenstrahlung) − Röntgenstrahlung − Radioaktive Strahlung − Ultraviolette Strahlung − [Materiestrahlen (Wasserstrahl)] Nennungen folgender Art können als Variante/Aspekt/Oberbegriff einer oben genannten Strahlungsart zugeordnet werden: Sonnenstrahlung, Laserstrahlen, Strahlung einer Glühbirne/Leuchtstoffröhre, Strahlung einer Kerze, Energiestrahlen, etc. Möglicherweise werden Begriffe genannt, die in unserem Sprachgebrauch vorkommen, jedoch nicht Untersuchungsobjekte der Physik sind. Diese sollen nicht als falsch taxiert werden, sondern als nicht zum Untersuchungsgebiet der Physik gehörig gekennzeichnet werden. Beispiel: Ausstrahlung (eines Menschen, eines Schmerzes). Aufgabe 2: Besonderheiten und Wirkungen unterschiedlicher Strahlungsarten Licht: - Kann das menschliche Auge detektieren (sehen). - Durchdringt Glas, gewisse Kunststoffe, Kristalle und die meisten Flüssig- keiten, nicht aber Holz, Metall, Gestein etc. - Kann in die Farben des Regenbogens "aufgefächert" werden. Wärmestrahlung: - Kann das menschliche Auge nicht detektieren (sehen). - Kann Gegenstände aufheizen (Mikrowelle). - Kann mit Wärmebildkameras erfasst werden. - Kann Glas oder durchsichtige Kunststoffe nicht durchdringen. Röntgenstrahlung: - Kann das menschliche Auge nicht detektieren (sehen). - Kann Körpergewebe durchdringen. Vorb. Sek I / Version: 28.6.2010 16
H i n t e r g rund/Lösungen Treibhauseffekt - Kann Knochen und Metalle nicht durchdringen und kann durch Bleiab- schirmungen aufgehalten (absorbiert) werden. - Ist schädlich für den Menschen. - Ist sehr energiereich. Radioaktive Strahlung: - Kann das menschliche Auge nicht detektieren (sehen). - Kann die meisten Materialien durchdringen. - Kann durch Bleiabschirmungen aufgehalten (absorbiert) werden. - Ist schädlich für den Menschen. - Ist sehr energiereich. Ultraviolette Strahlung: - Kann das menschliche Auge nicht detektieren (sehen). - Können Bienen detektieren (sehen). - Bräunt die Haut; verantwortlich für Sonnenbrand; schädigt die Augen. - Kann durch Sonnenbrillen aufgehalten (absorbiert) werden. [Materiestrahlen: Sind im aktuellen Kontext nicht von Bedeutung, gehören aber auch zum Gegenstand physikalischer Untersuchungen (Strömungslehre). Im Gegensatz zu den anderen Strahlungsarten wird hier nicht Energie, sondern Materie (z.B. Wasser) durch den Raum transportiert.] Bemerkung: Zur Erläuterung einiger Besonderheiten oder Wirkungen können folgende Bilder hilfreich sein. Falls die Schülerinnen und Schüler bei Aufgabe 1 nur wenige Beispiele nennen können, kann durch geschicktes Nachfragen (z. Bsp. "Wie macht ihr zu Hause das Essen heiss?") oder durch das Zeigen folgender Bilder etwas nachgeholfen werden. Röntgenbild (Quelle: www.rp-online.de) 1 Wärmebild eines Hauses Aufgabe 3: Verhalten von Strahlung beim Kontakt mit Materie Zur Bearbeitung dieser Aufgabe sollten vier Experimente vorgeführt werden. Falls möglich, kann man die Schülerinnen und Schüler die Versuche auch selber durchführen lassen. Einige Hinweise zu den Experimenten: Bei allen Experimenten wird der Raum leicht abgedunkelt. Beim Experiment c) mit dem Glasprisma lohnt es sich den Lichtstrahl vor dem Prisma zu bündeln. Zudem sollte nach dem Prisma eine Projektionsebene montiert werden. Darauf sind die Spektralfarben besser zu erkennen. Nicht alle Folien eignen sich gleich gut für das Experiment d). Es lohnt sich das Experiment vorher auszuprobieren. Besonders gut eignen sich Folien mit einer etwas aufgerauten Oberfläche (für Kopiergeräte). Mit etwa zehn Folien kann man einen deutlichen Effekt erzielen. Wenn man die Folien 1 Durch einen Arbeitsunfall gelangte der Nagel in den Kopf des Patienten. Der Nagel konnte operativ entfernt werden und der Patient ist wieder völlig gesund. Vorb. Sek I / Version: 28.6.2010 17
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