Bildentstehung bei Linsen und im menschlichen Auge

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Bildentstehung bei Linsen und im menschlichen Auge
Heike Hofmann
Bildentstehung bei Linsen
und im menschlichen Auge
Unterrichtsstunden zum Bereich optische Geräte
odik
Lernmeth
Nach der einz Klippert
von Dr. H
Downloadauszug
aus dem Originaltitel:
Physik
Optik
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Geräte
› Optische
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Verstöße gegen diese Lizenzbedingungen werden strafrechtlich verfolgt.
LS 02
Optische Geräte
LS 02 Die Eigenschaften der Lichtbrechung an Konvexlinsen untersuchen
Zeit Lernaktivitäten
Material
1
PL
5’
L erklärt den methodischen und inhaltlichen Verlauf der
Doppelstunde.
2
EA
10’
S vollziehen den Versuchsaufbau in EA nach.
3
PA
15’
S besprechen ihr Vorgehen mit einem Partner.
4
PL
10’
Ein ausgelostes Tandem erklärt im PL den Versuch.
5
EA
30’
Der Versuch wird durchgeführt.
6
GA
10’
Die Ergebnisse werden in der Gruppe ausgetauscht.
7
PL
5’
Eine ausgeloste Gruppe stellt ihre Ergebnisse vor.
8
PA
5’
Reflexion der gemeinsamen Arbeit.
Kompetenzen
– Vorwissen einsetzen, um einfache Experimente zu planen
und durchzuführen
M1
– sich absprechen und auf einheitliches Vorgehen einigen
– Ergebnisse
g
auswerten
Sammellinsen – Arbe
Arbeitsweise reflektieren
(verschiedene
Dicken), Lichtquelle
M1 auf Folie
M2
Merkposten
Merkpost
Erläuterungen zur Lernspirale
Heike Hofmann: Grundlagen der Optik/Optische Geräte © Klippert-Medien – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth
Ziel der Doppelstunde ist die Erarbeitung d
des
es
Strahlengangs an konvexen Linsen. Dazu sollen d
die
h durchführen
Schüler in Partnerarbeit einen Versuch
durchführen.
Zum Ablauf im Einzelnen:
hülern der Abl
Im 1. Arbeitsschritt wird den S
Schülern
Ablauf
ppelstun
erläutert. Dab
der Doppelstunde
Dabei wird auf den
erantwortungsvo en Umgang m
verantwortungsvollen
mit Experimentierhingewiesen.
geräten hingewiesen.
Im 2.. Arbeitsschritt erhalten die Schüler M1. Das Problatt ist au
tokollblatt
aufmerksam zu lesen. Im ersten Teil
n di
onen zu den
erhalten
die Schüler einige Informationen
nkt. Dara
Begriffen Brennweite und Brennpunkt.
Daraus ergeas Sc
ülerex
ben sich die Aufgaben für das
Schülerexperiment.
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Die dritte Aufgabe wird
leistungsstärkeren
se aaufgrund
ufgrund ihrer Ke
ntniss über
Schülern der Klasse
Kenntnisse
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beantwortet
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Im 3. Arbeitsschritt
hritt besprechen
besp
die Schüler paarenntnisse und klären offene Fragen.
weise ihre Erkenntnisse
en sich durch die auf der RückseiDie Partner finden
te der Materialien gemachten Nummerierungen
(Merkposten). Sie notieren anschließend, welche
Geräte und Materialien sie für den Versuch benötigen und zeichnen einen Versuchsaufbau.
Arb tsschr gibt ein ausgelostes Tandem
dem
Im 4. Arbeitsschritt
Über
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eseine Überlegungen
im Plenum
wieder und b
beh. So
oll
jetzt noch
schreibt den geplanten Versuch.
Sollten
Frag
e geklärt
gek rt werden,
Fragen
offen sein, können diese
hritt den
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bevor die Tandems im 5. Arbeits
Arbeitsschritt
durchführen. Falls nichtt genügend Exper
Experimentiergung st
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experimentiert
Späteste für den 6. Arbe
Spätestens
Arbeitsschritt finden sich die
zum Beisp
Gruppen, zum
Beispiel durch die Nummerierungen
Rückse t zusammen. Sie gleichen Ihre Erauf der Rückseite,
a und besprechen die Auswertung. Gegebnisse ab
me
meinsam
suchen sie nach einer Begründung für die
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dritte
Aufgabe.
Besch en Sie das
Beschriften
Material M11 auf der
Materia
Rückseite
ckseite mit 1a,
2a, 2b usw. Jede
1b, 2a
Kombination sollte
K
zweimal vorkommen.
So können im 2.
Arbeitsschritt gleiche
Nummerierungen
(1a/1a und 1b/1b
usw.) zusammenarbeiten und im 6.
Arbeitsschritt alle 1er,
2er usw. eine Gruppe
(1a/1a/1b/1b) bilden.
Im 7. Arbeitsschritt stellt eine Gruppe ihre Ergebnisse im Plenum vor. Dazu sollte der Lehrer eine Kopie des Protokolls auf Folie haben.
Im abschließenden 8. Arbeitsschritt reflektieren die
Partner ihre gemeinsame Arbeit anhand eines Reflexionsbogens (M2). Er sollte in ausreichender Menge
kopiert werden. Hier sollen sie ihre Arbeitsleistung
und Arbeitshaltung selbstkritisch einschätzen.
Notizen:
1
Klippert Zeitgemäß unterrichten
LS 02.M1
Optische Geräte
02 Die Eigenschaften der Lichtbrechung an Konvexlinsen
untersuchen
Protokollblatt
Vorwissen:
Betrachtest du eine Sammellinse, stellst du fest, dass
sie am Rand dünner ist als in der Mitte. Man sagt, sie
hat eine konvexe Form. Trifft Licht auf eine Sammellinse,
wird es so gebrochen, dass die Strahlen auf der anderen
Seite einen Punkt durchlaufen, den Brennpunkt F. Der
Abstand von der Linsenebene zu diesem Brennpunkt
wird Brennweite genannt. Die Brennweite f hängt von
der Dicke der Sammellinse ab.
Aufgabe:
den di
ker Sa
mmellin
1. Bestimme die Brennweiten drei verschieden
dicker
Sammellinsen.
hang von Bre
nnwe und Dicke der Linse aussagen?
2. Was kannst du über den Zusammenhang
Brennweite
3. Begründe deine Ergebnisse.
Heike Hofmann: Grundlagen der Optik/Optische Geräte © Klippert-Medien – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth
Benötigtes Material:
Versuchsaufbau:
Durchführung:
Linse
Brennweite f in cm
Auswertung:
2
Klippert Zeitgemäß unterrichten
Optische Geräte
LS 02.M2
Reflexionsbogen zur Partnerarbeit
Namen der Partner/
Gruppe:
stimmt
stimmt teilweise
stimmt kaum
stimmt nicht
Wir wussten nach der Besprechung, was zu tun ist.
Wir haben den Versuch
gemeinsam geplant und
durchgeführt.
Heike Hofmann: Grundlagen der Optik/Optische Geräte © Klippert-Medien – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth
Unser Ergebnis war richtig.
Was lief währe
während
d der
artnerarbeit gut?
Partnerarbeit
Was kann das nä
nächste
chste
Mal verbessert
bessert werden?
w rden?
3
Klippert Zeitgemäß unterrichten
LS 03
Optische Geräte
LS 03 Die Bildentstehung im menschlichen Auge beschreiben
Zeit Lernaktivitäten
1
PL
5’
L erklärt den methodischen und inhaltlichen Verlauf der
Doppelstunde.
2
EA
15’
S wiederholen den Aufbau des Auges.
3
PA
20’
S tauschen sich im Doppelkreis über das Auge aus.
4
LV
15’
S folgen einem Lehrervortrag und schreiben mit.
5
PA
20’
Die Aufzeichnungen werden verglichen und ergänzt. Am
Modell eines Auges wird die Bildentstehung besprochen
und geprobt.
6
PA
15’
Ausgelostes Tandem präsentiert im Plenum.
Merkposten
Die Schüler sollten
den Aufbau des
Auges grundsätzlich
aus dem Biologieunterricht kennen.
Heike Hofmann: Grundlagen der Optik/Optische Geräte © Klippert-Medien – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth
Im 4. Arbeitsschritt
kann der Lehrer auch
auf einen Lehrfilm
zurück greifen.
Material
M1
M2
Kompetenzen
– Modell zur Beschreibung eines
physikalischen Sachverhaltes
nutzen
– Grundprinzipien wiedergeben
– sich über physikalische Sachverhalte austauschen
– Arbeitsergebnisse diskutieren
und sich einigen
Modell des
Auges
Erläuterungen zur Lernspirale
Ziel der Doppelstunde ist die Erarb
Erarbeitung
ng des
hung am
m Aug
Strahlengangs und der Bildentstehung
Auge.
griffen
Die Schüler sollen dabei neben den B
Begriffen
punkt ihre Vorkenntnisse
orkenn isse
Brennweite und Brennpunkt
ges nutzen
zum Aufbau des Auges
nutzen.
uf im Einzelne
Zum Ablauf
Einzelnen:
wir der
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Im 1.. Arbeitsschritt wird
zweistündige Verlauf
ch den Lehrer erläut
durch
erläutert. Dafür kann der Sozialformw
echsel sowie die durchzuführenden Aktiviformwechsel
äten d
täten
der Schüle
Schüler in Kurzform dargestellt werden.
Im 2.
2 Arbeitsschritt beginnen
innen die
d Schüler
hüler mit der
nisse zum Au
Auffrischung ihrer Kenntnisse
Auge. Dazu erhalollen die Besta
dteile des
ten sie M1. Die Schüler sollen
Bestandteile
nschließend die FFunktion
Auges beschriften und anschließend
n Te
ern. Dazu soll der Text geder einzelnen
Teile erläutern.
nd Wichti
ert w
lesen und
Wichtiges markiert
werden. Anschließend
stelle die Sc
erstellen
Schüler einen S
Spickzettel, um sich auf
n Dopp
elkreis im 3. Arbeitsschritt vorzubereiten.
den
Doppelkreis
kann d
Alternativ kann
dazu auch entsprechende Software
od Smartboards verwendet werden.
für Aktiv- oder
Im 4. Arbei
Arbeitsschritt verfolgen die
e Schüle
Schüler einen
Leh
er Lehrer erläuLehrervortrag über das Sehen. Der
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m Auge u
tert dabei die Bildentstehung
und die
e an unterschie
ch entfern
Anpassung der Linse
unterschiedlich
entfernte
o odation). Unters
zend kkann
Gegenstände (Akkomodation).
Unterstützend
azu M2 auf Folie einsetzen.
e nsetzen. Zusätzl
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Zusätzlich kann der
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Lehrer
unterschiedlichen
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gehen sowie auf
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Netzhaut
eingehen
den Blinden Fleck.
Währ
rend
nd des Vortrags sol
Während
sollen sich die Schüler Notizen ma
hen.
machen.
m 5. Arbeitsschritt
Ar
Im
vergleichen und ergänzen die
Schül
Schüler ihre Aufzeichnungen. Zusätzlich planen und
proben sie ihre Präsentation zur Bildentstehung.
Den Schülern kann zusätzlich ein Modell des Auges
zur Verfügung gestellt werden.
Im 6. Arbeitsschritt wird mindestens ein Tandem
ausgelost, das die Bildentstehung am Auge vor der
Klasse präsentiert und dabei die Teile des Auges
benennt.
Info Doppelkreis
Die Schüler bilden einen Stehkreis, der aus einem Außen- und einem Innenkreis besteht. Dabei sollten
sich die Zufallspartner gegenüberstehen. Nun rückt der Innenkreis zwei Schüler weiter. Der Innenkreis
erzählt dem Vertreter des Außenkreises die Inhalte seines Infotextes und umgekehrt. Durch Rotation
des Innen- bzw. Außenkreises entstehen neue Partnerkonstellationen. Das Weiterrücken des Innenbzw. Außenkreises kann durch ein akustisches Signal bestimmt werden.
Notizen:
4
Klippert
Klippert Zeitgemäß unterrichten
Optische Geräte
LS 03.M1-2
03 Die Bildentstehung im menschlichen Auge beschreiben
LS 03.M1
A1
Das Auge
Ordne die Begriffe der Abbildung richtig zu!
Hornhaut
Iris
Linse
Netzhaut
Pupille
Ringmuskel
Sehnerv
Heike Hofmann: Grundlagen der Optik/Optische Geräte © Klippert-Medien – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth
A2
Lies den Text und markiere
e die w
wesentlichen
sentlichen In
Informationen über
ber die Funktion
unktion der Bestand
Bestandteile des
ßend einen Spickzettel
Spickz
krei
eisg präch an.
Auges. Fertige anschließend
für das Doppelkreisgespräch
Fällt Licht durch
urch die Hornhaut, die Pupille und die Linse auf
uf die Netzhaut
N tzhau in unser
uns Auge, können wir
Gegen
nde sehen. Die
ie Hornhaut
Horn
ge vor Fremdkörpern.
Fremdkörpern. Die
D Iris, die die Augenfarbe
Gegenstände
schützt das Auge
bestimm
t, regelt den Lichteinfall. Ist es besonders
ders hell, schließt
sch
hließt sich die Iris. Die Pupille, eine Öffnung
bestimmt,
Augeninnere, wird
wi verkleinert, sodass
odass nur
n wenig Licht ins
ins Auge
Aug kommt. Ist es dunkel, öffnet sich
ins Augeninnere,
die Iris un
ch. Jetzt kann
ka n mehr Licht
Lich ins Augeninnere eindringen. Die empund die Pupille vergrößert sich.
findliche
finde
ndlichen Sehzellen, die sich auf derr Netzhaut be
befi
nden, werden durch die Regulierung des Lichteinfa
as Licht
L
einfalls geschützt. Trifft das
auf die Linse im Auge, wird es gebrochen. Mit dem Ringmuskel ist
glich, die Brennweite
weit der Linse an die Objekte, die wir sehen, anzupassen. Aus
es unserem Auge möglich,
nn auf
auf der Netzhaut ein
ei Bild entstehen. Die Sehzellen, die auf der Netzhaut vom
diesem Grund kann
zt werden, senden
senden durch den Sehnerv Signale an unser Gehirn, welches die Informationen
Licht gereizt
sogenannten Sehrinde
Sehr nde verarbeitet.
in der sogenannten
LS 03.M22
5
B
Bildentstehung
Klippert Zeitgemäß unterrichten
LS 04
Optische Geräte
LS 04 Sich über die Kurz- und Weitsichtigkeit im Doppelkreis austauschen
Zeit Lernaktivitäten
1
PL
5’
L erklärt den methodischen und inhaltlichen Verlauf der
Doppelstunde.
2
EA
10’
S lesen entweder Text A (Kurzsichtigkeit) oder Text B (Weitsichtigkeit) und markieren Wichtiges.
3
PA
10’
Mit einem textgleichen Partner werden die Markierungen
verglichen und Schlüsselwörter festgelegt.
4
EA
10’
S fertigen einen Spickzettel mit maximal zehn Wörtern an.
5
PA
10’
Im Doppelkeis werden die Informationen ausgetauscht.
6
PA
15’
S entwerfen ein Arbeitsblatt für Kurz- und Weitsichtigkeit
sowie die Wirkung einer Brille.
7
EA
30’
S erstellen das Arbeitsblatt am Computer.
Material
M1, M2
Kompetenzen
– sich über physikalische Sachverhalte austauschen
– Fachsprache nutzen
– Phänomene der Kurz- und
Weitsichtigkeit verstehen und
beschreiben
– Texte am Computer formatieren
Erläuterungen zur Lernspirale
ale
Ziel der Doppelstunde ist die
e Bea
Beantwortung
twortu g der
n eine Brille
üler
Frage: Wann braucht man
Brille? Die Sc
Schüler
ormationen samm
n und ihre
sollen dazu selbst Informationen
sammeln
m Compu
er verbessern.
Fertigkeiten am
Computer
Heike Hofmann: Grundlagen der Optik/Optische Geräte © Klippert-Medien – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth
Zum Ablauf im Einzelnen
Einzelnen:
Im 1.. Arbeitsschritt wird der zweistündige Verlauf
durch den
en Lehrer erläu
erläutert.
schli
Anschließend
erhalten die Schüler im 2. Arbeitsschritt einen Text, der entweder
tweder IInformationen
mationen zur
gkeit (M2)
Kurzsichtigkeit (M1) oderr zur Weitsic
Weitsichtigkeit
ichtig
enthält. Mit Bleistift und Lineal soll das W
Wichtigste
unterstrichen werden.
beitsschri vergleichen
hen textgleiche Partner
Im 3. Arbeitsschritt
e Mar
kierung und entscheiden
ch
ihre
Markierungen
sich für Schlüswörter, die sie erst jetzt mit einem Textmarker
selwörter,
markieren. O
ffene Fragen zum Textverständnis könOffene
nen geklärt w
werden.
Im 4. Arbeitsschritt wird von jedem Schüler in Einzelarbeit ein Spickzettel erstellt. Als erschwerende
Bedingung erhalten die Schüler die Auflage, nicht
mehr als zehn Wörter aufzuschreiben. Symbole und
Bilder können sie unbegrenzt verwenden.
Im 5. Arbeitsschritt bilden die Schüler mit dem Text
M1 einen Außenkreis, die Schüler mit Text M2 den
Inn
det ei
siver Aus
Innenkreis. Jetzt findet
einen inten
intensiver
Austausch
über die Inhalte derr Texte statt. Ei
Ein mehrfache
mehrfaches
Rotieren ist ratsam. Ess ist auch möglich
möglich, nach je
jeder
tion zunächst
hst die Informationen d
Rotation
des jeweils
ren (v
((vorher
er ge
n) Textes w
anderen
gehörten)
wiederzugeben,
ne Text referi
ert w
bevor der eig
eigene
referiert
wird.
Für den 6.. Arbe
Arbeitsschritt sollten Paare mit jeweils
einem Tex
Text M1 u
und M2 zusammenarbeiten. In dieer Phas
ser
Phase können auch Vierergruppen gebildet
werde
werden. Es soll ein Arbeitsblatt entworfen werden,
d
das alle notwendigen Informationen zur Kurz- und
Weitsichtigkeit sowie zur Brillennutzung enthält.
Die Schüler können einen Lückentext entwerfen,
Fragen formulieren etc.
Erst wenn es einen schriftlichen Entwurf für das
Arbeitsblatt gibt, können die Schüler zum 7. Arbeitsschritt übergehen. In ihm sollen sie mithilfe
des Computers ein Arbeitsblatt erstellen. Durch die
Arbeit am Computer ist auch die Recherche nach
passenden Bildern möglich. Je nach Leistungsstand
der Klasse und technischen Möglichkeiten an der
Schule nimmt die Gestaltung der Arbeitsblätter
mehr Zeit in Anspruch. Als zusätzlicher Schritt können die ausgedruckten Arbeitsblätter an die Schüler zum Lösen verteilt werden. Natürlich sollen die
Schüler dabei nicht die jeweils eigenen Entwürfe
bearbeiten.
Notizen:
6
Klippert
Klippert Zeitgemäß unterrichten
Optische Geräte
LS 04.M1-2
04 Sich über die Kurz- und Weitsichtigkeit im Doppelkreis
austauschen
LS 04.M1
Kurzsichtigkeit
Wer in der Nähe scharf sehen kann, aber in die Weite unscharf sieht, ist kurzsichtig.
Bei Kurzsichtigkeit entsteht auf der Netzhaut ein unscharfes Bild. Grund dafür ist ein zu langer Augapfel.
genü
Ein scharfes Bild entsteht vor der Netzhaut. Die Linse im Auge kann sich nicht genügend
anpassen, um
das Bild auf der Netzhaut abzubilden.
Heike Hofmann: Grundlagen der Optik/Optische Geräte © Klippert-Medien – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth
e durch
durch eine Brille mit Zerstreuungslinse
inse reguliert
reguliert werden
werde
Die Kurzsichtigkeit ist eine Sehschwäche, die
in Auge so, dass
d
er Netzhaut entsteht.
e tsteht.
kann. Sie verändert den Einfallswinkel des Lichts ins
das Bild auf der
LS 04.M2
Weitsichtigkeit
Wer in die Ferne scharf sehen
en kann
kann, aber in
n de
der Nähe nur unscharf sieht, ist weitsichtig.
steht auf d
au ein unscharfes Bild. Grund dafür ist ein zu kurzer Augapfel.
Bei Weitsichtigkeit entsteht
der Netzhaut
hinter der
de Netzhaut. Die Linse im Auge kann sich nicht genügend anpassen,
Ein scharfes Bild entsteht hinter
der Netzhaut abzubilden.
abzu
um das Bild auf der
Dies tritt vor allem im Alter auf. In diesem Falle spricht man
rsweitsic igkeit. Die Linse im Auge ist dann einfach nicht mehr so elastisch.
von Altersweitsichtigkeit.
Die Weitsichtigkeit ist eine Sehschwäche, die durch eine Brille mit Sammellinse reguliert werden kann.
Sie verändert den Einfallswinkel des Lichts ins Auge so, dass das Bild auf der Netzhaut entsteht.
7
Klippert Zeitgemäß unterrichten
LS 03
Lösungsteil Lerneinheit 2: Optische Geräte
LS 03.M1
Ringmuskel
Netzhaut
Linse
Sehnerv
Pupille
Hornhaut
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Iris
8
Klippert Zeitgemäß unterrichten
Individuelle Förderung bei
gleichzeitiger Lehrerentlastung
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85
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des Programms
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Autorin: Heike Hofmann
Illustrationen: Steffen Jähde
Umschlagfoto: © lightpoet, fotolia
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