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Farbe und Spannung bei LED

Foto:Die Betriebsspannung bei LED hängt von der Farbe ab. Dies ist ein Hinweis auf diskrete Energieniveaus und den Photonencharakters des Lichts.Welche Farbe eine LED abstrahlt, hängt vom Energieniveau des Ladungsübergangs vom Nichtleitungsband ins Leitungsband ab. Je nach Grundmaterial (Si, GaAs, GaN usw.) und Dotierung, sowie innerem Widerstand besitzt jede LED eine typische Betriebsspannung (Spannung = Potential = Energiedifferenz). Die wird zwar von Bauform (innerem Widerstand usw.) modifiziert, ist aber letztlich vom diskreten Energieniveau des Ladungsübergangs zwischen Nichtleitungs- und Leitungsband bestimmt.Hinweise und Ideen:Das abstrakte Prinzip der Quantisierung von Energie in Form von Photonen wird in einem extrem einfachen Experiment mit vier LED und einem Netzgerät deutlich. Rote LED leuchten ab ca. 1,5 Volt, gelbe ab ca. 1,9 Volt, grüne ab ca. 2,3 Volt und blaue ab ca. 3,3 Volt.Eine Anleitung für den Bau eines geregelten LED-Farbmischers findet man in der Experimentieranleitung “Experimente - Energiequantisierung mit LEDs” auf dem Medienportal der Siemens Stiftung.

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Sinnesschulung

Foto: Mädchen schüttelt eine Filmdose, um anhand des Geräuschs das in der Filmdose enthaltene Material zu identifizieren.Das Foto zeigt eine Situation aus einem Hörgedächtnisspiel. Dabei geht es um das Erinnerungs- und Wiedererkennungsvermögen. Hinweise und Ideen:So wird das Hörgedächtnisspiel gemacht:Verschiedene Materialien wie Sand, Reis, Erbsen, Steine, Mehl etc. werden in leere Filmdöschen gefüllt, jeweils zwei Döschen pro Material. Jetzt gilt es für die Spieler, die jeweils gleichen Geräusche durch Schütteln der Dosen zu erraten. Mithilfe der Dosen lässt sich das Ganze auch als Partnerspiel verwenden: Jeder kriegt eine Dose, durch Herumgehen und Vergleichen muss jeder seinen Geräuschpartner finden.(Tipp: Alle Behälter auf der Unterseite beschriften, z. B. durch farbige Punkte, so dass die Paare wieder zu erkennen sind.)Unterrichtsbezug:Der menschliche KörperBau und Leistung eines SinnesorgansSinne erschließen die Umwelt

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Sinnesorgan Zunge

Foto: Sinnesorgan Zunge. Sie lässt uns schmecken - süß, sauer, salzig oder scharf?Mit der Zunge können wir Geschmack wahrnehmen. Dazu gibt es Rezeptoren, die sich auf unterschiedlichen Bereichen der Zunge befinden.Jede Region erkennt eine andere Geschmacksrichtung. Die ganz feinen Unterschiede kann man jedoch erst in Kombination mit dem Riechsinn erkennen!Hinweise und Ideen:Die Schüler können die verschiedenen Regionen erforschen und austesten:- bitter: hinterer Zungenbereich- sauer: hinten seitlich, rechts + links- salzig: Mitte seitlich, links + rechts- süß: ZungenspitzeUnterrichtsbezug:Der menschliche KörperBau und Leistung eines SinnesorgansReizaufnahme und InformationsverarbeitungSinne erschließen die Umwelt

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Schnecke - Übersicht

Grafik, beschriftet: Die Hörschnecke mit Lage von Vorhof, ovalem Fenster und rundem Fenster. Zur Zuordnung der Ein- und Austrittsöffnungen für den Schall.Die Cochlea besteht aus einem gewundenen Gang, der im Querschnitt dreiteilig erscheint. Der aufwärts führende Teil heißt Vorhoftreppe und beginnt am ovalen Fenster. Zwischen den beiden Treppen befindet sich ein häutiger Schlauch, der mit Flüssigkeit gefüllt ist. In diesem befindet sich das eigentliche Hörorgan, das cortische Organ.Hinweise und Ideen:Einsetzbar in einem Arbeitsblatt, zur gemeinsamen Erarbeitung über den Beamer oder als Overhead-Folie.Weitere inhaltliche Informationen zu dieser Grafik gibt es als Sachinformation auf dem Medienportal der Siemens Stiftung.Unterrichtsbezug:Bau und Leistung eines SinnesorgansReizaufnahme und InformationsübermittlungSinnesleistungen.

Medientypen

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Lernalter

11-18

Schlüsselwörter

Anatomie (Mensch) Diagramm Ohr

Sprachen

Deutsch

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Schallreflexion

Grafik:Wenn Schallwellen auf ein Hindernis treffen, können sie ähnlich wie Licht reflektiert werden.Wenn eine Schallwelle auf eine große, harte Oberfläche trifft, tritt eine Schallreflexion auf:Der Schall wird von der Oberfläche reflektiert, wie Licht von einem Spiegel. Hinweise und Ideen:Bezug zur Alltagswelt der Schüler: Echo im Gebirge.Kann gemeinsam mit den Schülern im Versuch nachgeprüft werden.Unterrichtsbezug:Schall/Akustik: KenngrößenSchwingungen und Wellen

Medientypen

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Lernalter

11-18

Schlüsselwörter

Schall Welle (Physik)

Sprachen

Deutsch

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Beugung

Grafik: Beugung von Wellen beim Auftreffen auf ein Hindernis.Die Grafik zeigt die möglichen Beugungseffekte in Abhängigkeit von Blendenöffnung und Wellenlänge.Hinweise und Ideen:Auch bei Schallwellen kommt es zur Beugung, zum Beispiel an Hausecken.Weitere inhaltliche Informationen zu dieser Grafik gibt es als Sachinformation auf dem Medienportal der Siemens Stiftung.Unterrichtsbezug:Schall/Akustik: KenngrößenSchwingungen und Wellen

Medientypen

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Lernalter

13-18

Schlüsselwörter

Licht Optik Schall Welle (Physik)

Sprachen

Deutsch

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Außenohr im Schnitt - Beschriftungspfeile

Grafik, unbeschriftet: Die Grafik zeigt in einer Schnittansicht des Gesamtohrs, welche Teile des Ohrs zum äußeren Ohr gehören. Diese Teile sind farblich hervorgehoben.Zum äußeren Ohr gehören die Ohrmuschel und der Gehörgang. Der Gehörgang endet am Trommelfell. In der häutigen Wand des Gehörgangs befinden sich Drüsen, die das Cerumen, das Ohrenschmalz, bilden. Am Rand des Gehörgangs befinden sich kleine Härchen, die Haarbälge, welche dem Schutz vor Fremdkörpern dienen.Hinweise und Ideen:Hilfreich, um Außen-, Innen-, Mittelohr voneinander abzugrenzen. Einsetzbar in einem Arbeitsblatt, zur gemeinsamen Erarbeitung über den Beamer, als Overhead-Folie.Unterrichtsbezug:Der menschliche KörperBau und Leistung eines Sinnesorgans

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Blitz - elektrische Energie vom Himmel

Foto:Blitzschlag zwischen Erde und Wolke - ein schönes Beispiel für elektrische Energie in der Natur.Aufsteigende Luftströme erzeugen aus mechanischer Energie durch Reibung Elektrizität in Form elektrisch aufgeladener Wolken bis zu einer Ladung von ca. 20 As (Amperesekunde). Wenn der Spannungsunterschied zwischen der Gewitterwolke und der Erde über 100 Mio. V beträgt, kommt es zu einer gewaltigen Entladung als Lichtbogen. Da die Entladung in Bruchteilen einer Sekunde erfolgt, können hohe Stromstärken bis 100.000 A auftreten. Bei einer Entladungszeit von z. B. 0,4 ms, beträgt die Stromstärke 50.000 A. Bei dieser Stromstärke liegt die Leistung eines Blitzes bei 5 Terawatt (TW). 1 TW entspricht einer Billion Watt. Dabei wird eine Energie von 560 kWh freigesetzt.Hinweise und Ideen: Zur Vertiefung könnte die Physik der Gasentladung angesprochen werden. Interessant ist es auch, den Energieinhalt eines Blitzes zu berechnen und mit dem Heizwert von Benzin zu vergleichen. Welcher Benzinmenge entspricht die Energie eines Blitzes? Ein weiteres Beispiel für das Vorkommen elektrischer Energie in der Natur sind Zitteraale, sie produzieren die elektrische Energie aus einer biochemischen Reaktion.

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Ampulle des Drehsinnorgans

Grafik, beschriftet: Eine Ampulle des Drehsinnorgans mit Gallertkappe, die von der Endolymphe umgeben ist. Die Bewegung der Lymphe verformt die Gallertkappe.Die Gallertkappe in der Ampulle eines Bogenganges wird durch die Strömung der Lymphe nach rechts oder links gedrückt. Die Sinneszellen am Grund der Gallertkappe werden gereizt.Hinweise und Ideen:Mit dieser Grafik kann sehr gut die Funktion des Drehsinns im Innenohr gezeigt werden.Unterrichtsbezug:Bau und Leistung eines SinnesorgansReizaufnahme und Informationsverarbeitung

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The Ear, Hearing and Hearing Impairment: Sound absorption

Graphic:
If sound waves strike an obstacle with a corresponding material structure, they are absorbed, i.e. the entire mechanical energy of the sound is converted into thermal energy.

This effect is enhanced by sound barrier walls made of porous materials. By means of multireflection and dispersion, the passage of sound in such materials is extended considerably. The sound peters out.

Information and ideas:
Reference to students' everyday world: silence after snowfall.
Can be checked with the students in an experiment.

Relevant for teaching:
Sound/acoustics: parameters
Vibrations and waves