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Physik

Teleskope, Raumsonden und Spektrallinien

Teleskope sammeln Licht, Raumsonden fliegen zu den Zielen, Spektrallinien verraten die Zusammensetzung. Du vergleichst Beobachtungen von der Erde und aus dem All.

  • ca. 13 Minuten
  • Klasse 10
  • Niveau: Standard

Das lernst du heute

  • Ich kann Aufbau und Einsatz von Teleskopen und Raumsonden beschreiben.
  • Ich kann erklären, was Fraunhofer-Linien verraten.
  • Ich kann Vor- und Nachteile von Beobachtungen von der Erde und aus dem Weltall abwägen.

Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst eine dieser Lektionen: Das Fernrohr, Weißes Licht zerlegen: das Prisma

Teleskope sammeln Licht von schwachen und fernen Objekten. Ein Linsenteleskop hat vorn eine Linse, das Objektiv, und hinten ein Okular zum Hineinsehen. Die Vergrößerung ist die Brennweite des Objektivs geteilt durch die des Okulars. Ein Spiegelteleskop sammelt das Licht mit einem Hohlspiegel. So lassen sich sehr große Spiegel bauen. Je größer der Durchmesser, desto mehr Licht kommt an: Doppelter Durchmesser gibt die vierfache Fläche. Radioteleskope empfangen Radiowellen aus dem All mit einer großen Schüssel. Weltraumteleskope arbeiten außerhalb der Lufthülle. Sie sehen schärfer, weil die Luft kein Flimmern erzeugt, und sie erfassen Strahlung, die die Atmosphäre sonst schluckt. Dafür sind sie teuer und schwer zu reparieren. Teleskope auf der Erde sind günstiger und können gewartet werden. Raumsonden sind unbemannte Raumfahrzeuge, die direkt zu Planeten, Monden oder Kometen fliegen und dort messen. Sonnenlicht, das man mit einem Prisma zerlegt, zeigt ein Spektrum mit dunklen Linien. Das sind die Fraunhofer-Linien, benannt nach Joseph von Fraunhofer, der sie 1814 sorgfältig katalogisierte. Die Gase in der Sonnenatmosphäre schlucken bestimmte Farben. Jeder Stoff schluckt eigene Farben. So erkennt man, woraus ein Stern besteht. Helium wurde 1868 zuerst im Licht der Sonne entdeckt.

Beobachten von der Erde und aus dem Weltall.
MerkmalTeleskop auf der ErdeTeleskop im Weltall
Bildschärfedurch Luft gestörtsehr scharf
StrahlungTeil wird von der Luft geschlucktauch Strahlung, die die Luft schluckt
Kostengeringerhoch
Wartungmöglichmeist nicht möglich

Vergrößerung und Lichtsammlung

  1. Vergrößerung = Brennweite Objektiv : Brennweite Okular.
  2. Beispiel: 1000 mm : 20 mm = 50. Das Teleskop vergrößert 50-fach.
  3. Lichtsammlung: Durchmesser 5 cm gegen 10 cm. Der Durchmesser verdoppelt sich.
  4. Die Fläche wird (10 : 5)² = 4-mal so groß.
  5. Ergebnis: Das größere Teleskop sammelt viermal so viel Licht.

Ich verstehe das noch nicht

Such dir aus, was dir hilft.

Noch einfacher erklärt

Teleskope sammeln Licht.

Raumsonden fliegen hin.

Dunkle Linien im Spektrum verraten Stoffe.

Ein Beispiel

Beispiel

Ein Eimer sammelt Regen. Ein größerer Eimer sammelt mehr. Ein Teleskop sammelt Licht: Ein größerer Spiegel fängt mehr davon.

Schritt für Schritt

Du liest ein Spektrum in drei Schritten.

  1. Zerlege das Licht mit einem Prisma.
  2. Suche dunkle Linien.
  3. Vergleiche ihre Lage mit Linien bekannter Stoffe.

Mit einem Bild erklärt

Linie im SpektrumBedeutung
dunkel an bestimmter Farbedort schluckt ein Gas Licht
Lage der Liniezeigt, welcher Stoff
Linien mehrerer Stoffemehrere Stoffe in der Atmosphäre

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Ausprobieren

Jetzt zusammen

Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.

Ein Teleskop hat ein Objektiv mit 1000 mm Brennweite und ein Okular mit 20 mm. Wie stark vergrößert es?

Zeig mir den ersten Schritt

Teile 1000 durch 20.

Lösung ansehen

Lösung: 50

1000 : 20 = 50. Das Teleskop vergrößert 50-fach.

Üben

Jetzt du

Jetzt probierst du es allein.

Wie viel mehr Licht sammelt ein Spiegel mit doppeltem Durchmesser?
Zeig mir den ersten Schritt

Die Fläche wächst mit dem Durchmesser zum Quadrat.

Lösung ansehen

Lösung: Viermal so viel

Ein Teleskop in einem Sachtext beschreiben. Für einen Sachtext über Funktion und Gebrauch eines Geräts gelten feste Kriterien. Zweck: Wozu dient es? Aufbau: Welche Teile hat es? Funktion: Wie läuft das Licht? Gebrauch: Wie bedient man es, und was ist für die Sicherheit wichtig? Grenzen: Was kann es nicht? Schreibe sachlich, im Präsens, und erkläre Fachbegriffe.

Beispiel Linsenteleskop: „Ein Linsenteleskop macht ferne und lichtschwache Himmelsobjekte sichtbar. Es besteht aus einem Rohr mit dem Objektiv vorn und dem Okular hinten. Das Objektiv sammelt das Licht und erzeugt ein Bild. Dieses Bild betrachtet man durch das Okular wie durch eine Lupe. Man stellt das Teleskop auf ein festes Stativ, beginnt mit kleiner Vergrößerung und stellt mit dem Fokussierrad scharf. Man richtet es nie ohne geprüften Sonnenfilter auf die Sonne. Die Luft lässt das Bild flimmern, deshalb sehen Weltraumteleskope schärfer.“

Kriterien für einen Sachtext über ein Gerät.
KriteriumBeispiel Linsenteleskop
Zweckferne, lichtschwache Objekte sichtbar machen
AufbauRohr, Objektiv vorn, Okular hinten, Stativ
FunktionObjektiv sammelt Licht und erzeugt ein Bild, Okular vergrößert es
Gebrauchkleine Vergrößerung zuerst, scharf stellen, nie ungeschützt in die Sonne
GrenzenLuftflimmern, Strahlung, die die Luft schluckt
Üben

Jetzt du: Ein Sachtext über ein Teleskop

Jetzt probierst du es allein.

Frage 1 Zu welchem Kriterium gehört der Satz: „Man beginnt mit kleiner Vergrößerung und stellt dann scharf.“?
Lösung ansehen

Lösung: Gebrauch

Frage 2 Welcher Hinweis darf in einem Sachtext über den Gebrauch eines Teleskops nicht fehlen?
Lösung ansehen

Lösung: Man richtet es nie ohne geprüften Sonnenfilter auf die Sonne.

Tipp: Schaue nie mit bloßem Auge oder durch ein Teleskop in die Sonne. Das schädigt die Augen dauerhaft. Nur spezielle, geprüfte Sonnenfilter schützen.

Merksatz: Vergrößerung = f(Objektiv) : f(Okular). Doppelter Durchmesser, vierfache Lichtmenge. Fraunhofer-Linien zeigen, welche Stoffe ein Stern enthält.

Typischer Fehler: Viele denken, ein Teleskop vergrößere vor allem. Wichtiger ist die Lichtsammlung. Sie macht schwache Objekte erst sichtbar.

Prüfen

Mini-Quiz

4 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.

Frage 1 Wofür sind Fraunhofer-Linien nützlich?
Lösung ansehen

Lösung: Um die Stoffe in einem Stern zu erkennen

Frage 2 Ein Weltraumteleskop sieht schärfer, weil keine Luft stört.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt

Frage 3 Welchen Nachteil haben Weltraumteleskope?
Lösung ansehen

Lösung: Sie sind teuer und schwer zu reparieren.

Frage 4 Was ist eine Raumsonde?
Lösung ansehen

Lösung: Ein unbemanntes Raumfahrzeug, das Ziele besucht und misst

Geschafft

Teleskope sammeln Licht, Weltraumteleskope sehen schärfer, Raumsonden messen vor Ort. Fraunhofer-Linien im Spektrum verraten die Stoffe eines Sterns.

Zum Schluss

Kannst du das schon?

Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.

Zum Ausdrucken

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