MINT 8. Klasse · Mikro- und Nanokosmos · 10–15 Minuten Präsentation
Worum geht es?
Nicht alle Farben in der Natur entstehen durch Farbstoffe. Schmetterlingsflügel, Pfauenfedern oder die schimmernde CD zeigen Farben, die sich verändern, je nach dem, aus welchem Winkel man schaut. Diese «Strukturfarben» entstehen durch Nanostrukturen, die Licht auf besondere Weise brechen, reflektieren oder interferieren lassen. Das Prinzip ist das gleiche wie bei einer Seifenblase: dünne Schichten auf Nanometerskala erzeugen Farbeffekte durch Interferenz.
Lernziele
Hintergrundinformationen für die Präsentation
Wenn Licht auf eine dünne Schicht trifft, wird es an der Ober- und Unterseite der Schicht reflektiert. Je nach Schichtdicke verstärken sich bestimmte Wellenlängen (Farben), während andere ausgelöscht werden – das nennt man Interferenz. Ist die Schicht etwa 200 nm dick, wird blaues Licht verstärkt; bei 300 nm eher grünes. Schmetterlinge der Gattung Morpho haben Flügelschuppen mit winzigen Nanostrukturen, die diese Interferenz erzeugen – obwohl die Schuppen selbst durchsichtig sind, erscheinen sie leuchtend blau. Technisch nutzt man Strukturfarben z.B. auf Banknoten (Hologramme), in optischen Beschichtungen und in der Nano-Optik.
Experiment: Seifenblase & CD-Regenbogen
Teil 1 – Seifenblase: Stellt Seifenwasser her (1 Teil Spülmittel, 5 Teile Wasser, etwas Glyzerin falls vorhanden). Blast eine Seifenblase auf einem dunklen Untergrund auf. Beobachtet die Farbmuster an der Oberfläche – sie zeigen, wo die Blasenwand unterschiedlich dick ist.
Teil 2 – CD: Haltet eine CD schräg unter eine Lampe oder ans Fenster. Bewegt sie langsam und beobachtet, wie sich die Farben verschieben. Erklärt: Hier sind es die Rillen der CD (Abstand ca. 1,6 µm), die Licht beugen.
Optional: Zeigt ein Bild oder Video des Morpho-Schmetterlings und seiner Nanostruktur.
Materialien
Gliederung der Präsentation
Fragen ans Publikum