Hologramm-Pyramide

Was das Kind lernt

• Dass auch durchsichtiger Kunststoff einen Teil des Lichts spiegelt (≈ 5 % an jeder Seite), wie eine Fensterscheibe nachts.
• Dass das gespiegelte Bild virtuell ist: Es scheint hinter dem Kunststoff zu sein, wo gar nichts ist.
• Warum der 45°-Winkel dafür sorgt, dass ein liegendes Bild auf dem Bildschirm stehend erscheint.
• Dass der Kontrast (schwarzer Hintergrund, dunkler Raum) entscheidet, ob wir die Spiegelung sehen oder nicht.

Vorher vorbereiten

• Drucke die Vorlagen bei 100 % aus und prüfe mit einem Lineal, dass die Grundseite des Trapezes 60 mm misst.
• Such und lade das Video vor der Einheit herunter (auf YouTube: „hologram pyramid video“ oder „Hologramm Pyramide Video“). Prüfe, dass es 4 Ansichten um eine schwarze Mitte hat.
• Wenn du den Deckel einer CD-Hülle nimmst, löse ihn aus dem Scharnier und entferne die Laschen: Nur der flache Teil ist brauchbar (≈ 120 × 120 mm, reicht für die 4 Seiten).
• Putz den Kunststoff und zieh die Schutzfolie ab, falls er eine hat: Jeder Fingerabdruck ist in der Spiegelung zu sehen.
• Bereite einen Raum vor, der sich abdunkeln lässt.

Materialien und Werkzeuge

• Durchsichtiger Kunststoff — 1 Stück 12 × 12 cm (oder 4 Stücke 7 × 4 cm)
  transparente Folie oder PET mit 0,3–0,5 mm (Deckblatt einer Klarsichtmappe, steife flache Blisterverpackung, Kuchenverpackung); oder Deckel einer CD-Hülle (1 mm, wird in 4 Teile geschnitten)
• Durchsichtiges Klebeband — etwa 30 cm
  12–19 mm breit
• A4-Blatt und Malerkrepp — 1 A4-Blatt
  zum Ausdrucken der Vorlage und Festkleben unter dem Kunststoff
• Feiner Permanentmarker — 1
  zum Abpausen der Umrisse auf den Kunststoff
• Handy — 1
  Bildschirm mindestens 65 mm breit; Helligkeit auf Maximum; „Hologramm-Pyramide“-Video (4 Ansichten auf schwarzem Hintergrund)

Werkzeuge

• Cuttermesser und Metalllineal — den Kunststoff anritzen und schneiden Erwachsene
• Schere — dünne Folie schneiden
• Leerer Kugelschreiber — die Falten auf der einteiligen Vorlage rillen
• Schneidematte — den Tisch schützen Erwachsene

Teile und Vorlagen

• A · Pyramidenseite (einzelnes Trapez) ×4 — durchsichtiger Kunststoff (CD-Deckel oder Folie)
• B · Pyramidennetz (4 Seiten in einem Teil) ×1 — transparente Folie oder PET 0,3–0,5 mm

Schritt für Schritt

1. Wähle Kunststoff und Vorlage

   Wenn du Folie oder Kunststoff mit 0,3–0,5 mm hast, nimm die Vorlage B (die 4 Seiten zusammenhängend). Wenn du den Deckel einer CD-Hülle nimmst (1 mm, steif), nimm die Vorlage A und schneide 4 einzelne Trapeze.

2. Befestige die Vorlage unter dem Kunststoff

   Leg die ausgedruckte Vorlage auf den Tisch und den Kunststoff darauf. Klebe beide mit 2 Streifen Malerkrepp fest, damit nichts verrutscht.

3. Pause den Umriss ab

   Zieh mit Permanentmarker und Lineal die Schnittlinien auf dem Kunststoff nach: Grundseite 60 mm, Oberseite 10 mm und Höhe 35 mm bei jeder Seite. Bei Vorlage B markierst du auch die 3 Falten mit Pünktchen.

   Prüfe: Miss auf dem Kunststoff nach: Grundseite jeder Fläche 60 mm, Oberseite 10 mm.

4. Schneide die Seiten aus Erwachsene

   Schneide mit Cuttermesser und Metalllineal. Beim CD-Deckel ritzt du jede Linie 4–5-mal mit dem Cuttermesser an und brichst den Kunststoff, indem du ihn über die Tischkante biegst. Dünne Folie lässt sich einfach mit der Schere schneiden.

   Prüfe: Leg die Seiten übereinander: Sie müssen genau übereinstimmen. Steht eine über, feile oder schneide nach.
   Tipp: Schneide innerhalb der Markerlinie, damit keine Farbe an der Kante bleibt.

5. Rille die Falten (Vorlage B)

   Ritze mit Lineal und leerem Kugelschreiber oder dem Messerrücken die 3 Falten zwischen den Seiten leicht an, ohne den Kunststoff zu durchstechen. Falte jede zur gleichen Seite.

6. Bau die Pyramide zusammen

   Verbinde die Seiten an ihren schrägen Kanten außen mit 4 cm langen Stücken durchsichtigem Klebeband. Bei Vorlage B musst du nur die letzte Verbindung schließen. Die 4 kleinen Öffnungsseiten bilden ein Quadrat von 10 × 10 mm, die großen eines von 60 × 60 mm.

   Prüfe: Stell die Pyramide auf die große Öffnung: Sie muss gerade stehen, ohne zu wackeln, und etwa 24–25 mm hoch sein.

7. Putzen und überstehendes Klebeband entfernen

   Schneide das Klebeband ab, das oben und unten übersteht, damit die Pyramide flach aufliegt. Wisch die Seiten mit einem trockenen Tuch ab: Fingerabdrücke sieht man als Flecken im Hologramm.

8. Bereite das Handy vor Erwachsene

   Leg das Handy flach auf einen Tisch, mit 100 % Helligkeit und eingeschaltetem Flugmodus. Spiel das Hologramm-Video im Vollbild ab (im Querformat, wenn das Video es verlangt).

9. Stell die Pyramide umgedreht auf

   Stell die Pyramide mit der kleinen Öffnung (10 × 10 mm) auf den Bildschirm, genau auf das schwarze Quadrat in der Mitte des Videos, sodass jede Seite zu einem der 4 Bilder zeigt.

   Prüfe: Jedes Bild des Videos muss mittig unter einer Seite liegen.

10. Mach das Licht aus und schau

    Mach das Licht aus und geh in die Hocke, bis deine Augen auf Höhe der Pyramide sind, in etwa 30–40 cm Abstand. Schau durch eine Seite: Die Figur erscheint stehend und schwebt in der Mitte.

    Prüfe: Wenn du um den Tisch herumgehst, siehst du die Figur von jeder Seite aus einem anderen Blickwinkel.

Funktioniert es? Der Test

Schau im dunklen Raum, mit laufendem Video und mittig stehender Pyramide, von der Seite mit den Augen auf Höhe der Pyramide.

Was passieren soll: Du siehst die Figur stehend, etwa 2–3 cm groß, wie in der Mitte der Pyramide schwebend, farbig und etwas durchsichtig. Bei eingeschaltetem Licht verschwindet sie fast. Von oben siehst du nichts (du siehst den Bildschirm).

Wenn etwas nicht klappt

• Ich sehe keine schwebende Figur — Blick von oben, heller Raum oder Video ohne schwarzen Hintergrund. Lösung: Bring deine Augen auf Höhe der Pyramide, mach das Licht aus und nimm ein spezielles „Hologramm-Pyramide“-Video mit schwarzem Hintergrund.
• Die Figur ist abgeschnitten oder nicht mittig — Die Pyramide steht nicht in der Mitte des Videos, oder das Video füllt nicht den ganzen Bildschirm. Lösung: Stell das Video auf Vollbild und setz die kleine Öffnung genau auf das schwarze Quadrat in der Mitte.
• Die Figur liegt oder ist schräg — Die Seiten bilden keine etwa 45° mit dem Bildschirm (ungleiche oder schlecht verbundene Trapeze). Lösung: Prüfe, dass die 4 Seiten 10/60 × 35 mm messen und die Pyramide ≈ 24–25 mm hoch ist. Mach die abweichende Seite neu.
• Ich sehe zwei leicht versetzte Figuren — Der Kunststoff ist dick (1 mm oder mehr): Er spiegelt an seinen beiden Oberflächen. Lösung: Beim CD-Deckel ist das normal. Nimm Folie mit 0,3–0,5 mm für eine einzige scharfe Spiegelung.
• Die Pyramide hält nicht oder geht auf — Kunststoff zu weich oder zu wenig Klebeband. Lösung: Nimm steiferen Kunststoff oder verstärke jede Kante auf ganzer Länge mit Klebeband.
• Die Figur ist sehr blass — Der Kunststoff spiegelt nur ≈ 5 % des Lichts. Lösung: Helligkeit auf Maximum und völlige Dunkelheit; ein Video mit kräftigen Farben (Blau, Neongrün) wirkt viel besser.

Sicherheit

• Der Kunststoff von CD-Hüllen splittert in scharfe Stücke: Ein Erwachsener schneidet ihn, mit Schutzbrille, falls vorhanden, und die Kanten werden abgeschliffen oder abgeklebt.
• Das Cuttermesser benutzt ein Erwachsener, mit Metalllineal und Schneidematte.
• Drück die Pyramide nicht auf den Bildschirm: Die Kunststoffkanten können ihn zerkratzen. Stell sie ohne Druck darauf.
• Videos im Dunkeln schauen: kurze Einheiten und angenehme Helligkeit, falls es einem Kind in den Augen unangenehm ist; hört auf, wenn jemandem schwindlig wird oder der Kopf wehtut.

Die Wissenschaft dahinter

Für die Kinder

Wenn du nachts bei eingeschaltetem Licht aus dem Fenster schaust, siehst du dein Spiegelbild in der Scheibe, als wärst du draußen. Die Seiten der Pyramide machen das Gleiche: Sie sind durchsichtig, werfen aber ein kleines bisschen Licht vom Handy zu deinen Augen zurück. Weil sie schräg stehen, sieht das Bild, das auf dem Bildschirm liegt, stehend aus, und dein Gehirn denkt, es schwebt in der Pyramide. Aber da ist gar nichts! Deshalb heißt es virtuelles Bild.

Für Erwachsene

Es ist eine verkleinerte Version des „Pepper’s Ghost“ (J. H. Pepper, 1862). An jeder durchsichtigen Seite teilt sich das Licht: Der größte Teil wird durchgelassen und ein kleiner Anteil gespiegelt (bei PET oder Acryl, n ≈ 1,5–1,6, beträgt der Reflexionsgrad ≈ 4–6 % pro Oberfläche bei mäßigem Einfallswinkel; in der Praxis ≈ 5 % pro Seite). Ein ebener Spiegel, der 45° zum Bildschirm geneigt ist, erzeugt das virtuelle Bild der waagerechten Figur in einer senkrechten Ebene, symmetrisch zur Seite: Die Figur „richtet sich auf“ und scheint hinter dem Kunststoff zu sein, in der Mitte der Pyramide. Bei 10/60/35 mm bildet jede Seite arccos(25/35) = 44,4° mit dem Bildschirm (praktisch 45°), und die Pyramide ist √(35² − 25²) = 24,5 mm hoch. Da die Spiegelung schwach ist, sieht man sie nur, wenn der Bildschirm sehr hell und der Hintergrund der Szene (was hinter der Seite liegt) dunkel ist: daher schwarzer Hintergrund und abgedunkelter Raum. Es ist kein echtes Hologramm (das die Phase des Lichts mit Laserinterferenz aufzeichnet), aber der Name hat sich eingebürgert. Dicker Kunststoff erzeugt ein Doppelbild durch die Spiegelungen an seinen beiden Oberflächen, die 1 mm auseinanderliegen.

• Spiegelung (Reflexion): Licht, das von einer Oberfläche zurückgeworfen wird.
• virtuelles Bild: Bild, das an einer Stelle zu sein scheint, an der in Wirklichkeit nichts ist.
• durchsichtig: lässt fast das ganze Licht durch, spiegelt aber auch ein wenig.
• Kontrast: Unterschied zwischen Hell und Dunkel; ohne Kontrast sieht man die Spiegelung nicht.
• Trapez: Viereck mit zwei parallelen Seiten unterschiedlicher Länge.

Nach Alter

• 5–7 Jahre: Der Erwachsene schneidet die Seiten. Das Kind verbindet sie mit Klebeband (am besten mit Vorlage B aus Folie, die schon zusammenhängt) und sucht die Figur, indem es von der Seite schaut. Sprecht über Spiegelungen in Fenstern und Schaufenstern.
• 8–10 Jahre: Sie pausen ab und bauen allein zusammen; der Erwachsene schneidet. Lass sie herausfinden, von wo man es sieht und von wo nicht, und es mit Licht an und aus ausprobieren.
• 11–12 Jahre: Challenge: Höhe und Winkel der Pyramide mit Pythagoras und Kosinus berechnen, eine für ein Tablet bauen (alles ×2) und ein eigenes Video mit 4 Ansichten in einer Präsentations-App erstellen.

In der Gruppe oder in der Klasse

Einzeln oder zu zweit: Aus einer A4-Klarsichtmappe entstehen mit Vorlage B 4–6 Pyramiden, also reichen 5 Mappen für 25 Kinder. Die Lehrkraft schneidet die Teile vor, wenn CD-Deckel verwendet werden. Einheit von 45 min: 5 min Vorführung, 25 min Abpausen, Schneiden und Zusammenbauen, 15 min Test im abgedunkelten Raum mit 4–5 Handys oder Tablets der Schule, auf denen das Video schon geladen ist; die Kinder wechseln mit ihrer Pyramide durch.

Challenges

• Bau eine Riesenpyramide für ein Tablet: 20 mm oben, 120 mm unten und 70 mm hoch.
• Bau einen „Pepper’s Ghost“ mit nur einer Seite: ein Stück Folie im 45°-Winkel in einer schwarzen Schachtel mit dem Handy darunter.
• Nimm dein eigenes Video mit 4 Ansichten auf, mit einer Knetfigur, die sich vor schwarzem Hintergrund dreht.
• Füge rund um die Pyramide eine Abdeckung aus schwarzem Fotokarton hinzu (die Seiten bleiben frei), um den Kontrast bei Raumlicht zu verbessern.

Weitere kostenlose Projekte

• Farbkreisel-Scheibe
• Regenbogen mit einem Glas und einem Schlitz
• Wassertropfen-Mikroskop
• Dunkelkammer, die Bilder projiziert
• Halloween-Schattenlaterne
• Handy-Projektor mit Lupe
• Spiegel-Periskop
• Spiegelrohr mit Farben
• Sternbild-Projektor
• Box, um das Lichtspektrum zu sehen

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