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Optics with GeoGebra. (Optik mit GeoGebra.) (German) Zbl 06671038

De Gruyter Studium. Berlin: De Gruyter (ISBN 978-3-11-049127-2/pbk; 978-3-11-049134-0/ebook). xiv, 171 p. (2017).
Publisher’s description / from the text: Optik mit GeoGebra verdeutlicht die Anwendung der frei erhältlichen Software >GeoGebra<, um physikalische und geometrische Zusammenhänge experimentell zu begreifen. Vom Autor entwickelte Modelle ermöglichen das selbstständige Arbeiten an Problemstellungen in der Optik von einfachen Strahlenkonstruktionen über Beugungsphänomene bis hin zur Lichtausbreitung in einfachen Beispielen aus der Speziellen Relativitätstheorie.
GeoGebra ist eine Geometrie-Software, die als Lern- und Arbeitsmittel in der Mathematik und im Mathematikunterricht verbreitet ist. Neben den Möglichkeiten zur Modellierung in der Geometrie besitzt sie eine Reihe von Werkzeugen, die sie zu einer mächtigen, intuitiv bedienbaren Software machen und auch eine Verwendung in der Physik nahelegen. GeoGebra gibt es kostenfrei für nicht-kommerzielle Nutzung in Versionen für Windows, MacOS und Linux und liegt auch in Versionen für Tablets mit den Betriebssystemen iOS, Android und Windows vor. Von anderen Nutzerinnen und Nutzern erstellte Materialien können aus einem webbasierten Angebot geladen und weiterbearbeitet werden (http://www.geogebra.org).
Die Modellierung erfolgt bei einer Geometrie-Software auf der zunächst leeren Zeichenoberfläche. Es lassen sich Objekte auswählen, auf der Zeichenoberfläche anordnen und verschieben. Punkte können durch Geraden oder Strecken verbunden werden, und es gibt eine Vielzahl weiterer Konstruktionswerkzeuge, beispielsweise für Winkel, Schnittpunkte zweier Geraden oder senkrechte und parallele Geradenkonstruktionen. Schieberegler erlauben die Manipulation von Objekten, ohne sie direkt anzufassen, Verschiebungen und Drehungen lassen sich auf einfache Weise erledigen. Zur Erstellung und Bearbeitung steht eine Menüleiste zur Verfügung, die Kategorien der verwendbaren Elemente vorgibt. Beim Anklicken öffnet sich ein Untermenü, aus dem das zu konstruierende Element ausgewählt werden kann.
GeoGebra besitzt noch andere Darstellungsformen. So können Funktionen mit einer Tabellenkalkulation ausgewertet und die Ergebnisse in der Graphikdarstellung interpretiert werden. Besonders mächtig ist die Verknüpfung der graphischen Ausgabe mit einem Algebrafenster, da hier die geometrischen Objekte nicht nur durch die Bedienung mit der Maus, sondern auch im Funktionsterm direkt manipuliert werden können. In dieser Ansicht werden die Daten der erstellten Elemente angezeigt; nach doppeltem Anklicken können Veränderungen vorgenommen werden. Mit einem Rechtsklick öffnet sich ein Kontextmenü, das erlaubt, die Objekte oder ihre Beschriftung auf der Zeichenoberfläche zu verstecken, sie umzubenennen und zu löschen. Eine tiefere Einflussnahme erlaubt der Menüpunkt Eigenschaften: Hier lassen sich Werte, Konstruktionszusammenhänge und auch Darstellungsoptionen verändern.
Im Menü Ansicht können auch die Darstellungselemente, wie Tabellen- oder die Algebraansicht ein- und ausgeschaltet werden. Die dort ebenfalls zuschaltbare Eingabezeile erscheint am unteren Fensterrand und erlaubt, dass Objekte direkt durch Eingabe des Funktionsterms erstellt werden.

MSC:

78-04 Software, source code, etc. for problems pertaining to optics and electromagnetic theory
78A02 Foundations in optics and electromagnetic theory
00A79 Physics
68N15 Theory of programming languages
97M50 Physics, astronomy, technology, engineering (aspects of mathematics education)
78A05 Geometric optics
97-02 Research exposition (monographs, survey articles) pertaining to mathematics education
78A25 Electromagnetic theory (general)
83A05 Special relativity

Software:

GeoGebra
Full Text: DOI