Die Quantenphysik gewinnt in den Lehrplänen der gymnasialen Oberstufe eine immer größere Bedeutung. Ein Dilemma bei der Beschäftigung mit diesem Thema ist, dass wegen der Größenordnung (besser `Kleinheitsordnung`) der untersuchten Strukturen und Phänomene vieles der unmittelbaren Anschauung nicht zugänglich ist. Ein Rastertunnel-Mikroskop, mit dem man Oberflächen atomar auflösen kann, haben die wenigsten Schulen. Umso wertvoller ist die Möglichkeit mithilfe einer kostenlosen Software wesentliche Schritte bei der Visualisierung von Atomen zu simulieren. (Kl.11-13)
Im Mittelpunkt dieser Unterrichtseinheit steht ein Webexperiment zur Elektronenbeugung: In der Genese vieler Physikkurse gelangt man über die Wellenlehre zur Quantenphysik und stellt die Beugung und Interferenz von Licht in den Gegensatz zum äußeren Photoeffekt, um den zunächst vermeintlichen Widerspruch zu nutzen um das Interesse der Schülerinnen und Schüler zu wecken. Material steht zum Download zur Verfügung.
Schülerinnen und Schüler aus Südafrika, Griechenland und Deutschland fotografierten zur selben Zeit Mond, Jupiter und Saturn. Nachdem die Bilder über das Internet ausgetauscht worden waren, wurde die Mondparallaxe bestimmt und die Entfernung des Mondes von der Erde berechnet. Das Projekt eignet sich für Astronomie-Arbeitsgemeinschaften und wurde vom Autor im Rahmen des SINUS-Programms in Schleswig-Holstein durchgeführt. Material steht zum Download zur Verfügung.
Schülerinnen und Schüler arbeiten sich selbstständig in die Nutzung von Excel ein. Auch Lehrkräfte, die noch nicht so fit im Umgang mit dem Tabellenkalkulationsprogramm sind, können durch ein Selbststudium der hier vorgestellten Materialien Sicherheit im Umgang mit der Software gewinnen. Material steht zum Download zur Verfügung.
Das physikalische Standardthema Dopplereffekt wird durch den Bezug zu einem spannenden astronomischen Forschungsgebiet `gewürzt`. Neben Freihandexperimenten kommt auch ein Java-Applet zum Einsatz, mit dem man mit Sternen und Planeten `experimentieren` kann. Material steht zum Download zur Verfügung.
Die Schülerinnen und Schüler erstellen ein einfaches Verlaufsgitter, eine holografische Linse und ein `echtes` Hologramm. Entsprechende Aufgaben regen sie dazu an, die Experimente zu verstehen und ihre Ergebnisse vorherzusagen. Auch ein Simulationsprogramm zur Überlagerung von Elementarwellen kommt zum Einsatz, das den Übergang vom gewohnten Strichgitter zum Hologramm demonstriert. Material steht zum Download zur Verfügung.
Webseite für Schüler um bestimmte Themen für den Physikunterricht in Schulen nachzuarbeiten und vorzubereiten.
Das PhyNet-Team arbeitet freiwillig, der Service ist kostenlos.
In dieser Unterrichtseinheit werden die Wahrscheinlichkeitswellen von Quantenobjekten hinter einem Doppelspalt per Handzeichnung visualisiert und mit dem gewohnten Interferenzbild klassischer Wellen verglichen. Mehrere Bilder für aufeinander folgende Zustände der sich ausbreitenden Welle lassen sich mithilfe von Präsentationsprogrammen, wie zum Beispiel PowerPoint, zu einer kleinen Animation kombinieren, in der man die Bewegung der Welle und besonders der Wellenzeiger verfolgen kann. Material steht zum Download zur Verfügung.
Aus Seismogrammen und den Koordinaten der Messstationen wird die Position eines Erdbebenzentrums - unter anderem mithilfe dynamischer Mathematik - ermittelt. Die Aufgabe, gleichförmige Bewegungen in verschiedene Richtungen zu erfassen, ist für Schülerinnen und Schüler ungewohnt. Die Lösung der Aufgabe erfordert Kreativität bei der Anwendung relativ einfacher physikalischer Zusammenhänge. Dabei werden überwiegend grafische Verfahren benutzt. Material steht zum Download zur Verfügung.
Im Rahmen unserer Physik-AG arbeiteten wir mit einem Rastertunnelmikroskop (STM = Scanning Tunneling Microscope) der Firma Nanosurf. Wir untersuchten damit die Oberflächen verschiedener Materialien, lösten diese zum Teil atomar auf und analysierten deren physikalische Eigenschaften.