6.2.1 An einem ausgewählten Beispiel den Übergang von klassischer zu moderner Physik und den damit verbundenen Paradigmenwechsel skizzieren
Unterrichtsmaterial zum Lernziel: Die Maturandinnen und Maturanden können an einem ausgewählten Beispiel den Übergang von klassischer zu moderner Physik und den damit verbundenen Paradigmenwechsel skizzieren.
Atomphysik und Atomaufbau
Das Unterrichtsmaterial bietet eine Sammlung von Artikeln, Grundwissen und Versuchen zum Atomaufbau. Es behandelt Themen wie den Ölfleckversuch, die Bestimmung des Atomdurchmessers, Simulationen zur Rutherford-Streuung sowie atomare Größen und das Rutherford-Atommodell.
Spezielle Relativitätstheorie und Bertozzi-Experiment
Dieses Material bietet grundlegendes Wissen zur speziellen Relativitätstheorie mit einem Fokus auf das Bertozzi-Experiment. Es enthält zudem eine Abituraufgabe mit Lösung zur quantitativen und qualitativen Vertiefung.
Das Bohrsche Atommodell und Materiewellen interaktiv erkunden
Dieses Unterrichtsmaterial verbindet eine kurze theoretische Einführung zum Bohrschen Atommodell und Materiewellen mit einer interaktiven App zur Erkundung von stationären Zuständen und Energieniveaus beim Wasserstoffatom. Lernende können das Teilchen- und Wellenbild vergleichen und Bahnradien experimentell anpassen.
Das EPR-Paradoxon und Quantenverschränkung
Dieses umfassende Lehrkapitel erklärt verständlich und mit anschaulichen Beispielen die Grundlagen der Quantenverschränkung, der Bellschen Ungleichung sowie der Quantenkryptografie und -teleportation. Es baut die physikalische Intuition schrittweise auf und führt die mathematischen Zusammenhänge wie das Gesetz von Malus sauber her.
Welle mit Teilcheneigenschaften: Einführung in die Quantenphysik
Dieses umfassende Lehrmittel führt in die Grundlagen der Quantenphysik ein, indem es den Übergang von der klassischen Wellentheorie zum Teilchencharakter des Lichts (Photonen) beschreibt. Es behandelt zentrale Phänomene wie den photoelektrischen Effekt, die Compton-Streuung, Atomspektren, das Franck-Hertz-Experiment, Fluoreszenz, Phosphoreszenz sowie das Funktionsprinzip des Lasers.
Lichtgeschwindigkeit und Relativität
Dieses Lehrmittel führt anschaulich in die Natur der Lichtgeschwindigkeit ein, behandelt historische und astronomische Messmethoden wie die Aberration und Foucaults Apparatur, und beleuchtet Konzepte wie Uhrensynchronisation und den historischen Ätherwind.
Lernprogramm zu Millikans Öltröpfchenversuch
Dieses interaktive Lernprogramm simuliert den historischen Öltröpfchenversuch von Millikan. Schülerinnen und Schüler können Parameter eingeben, den Versuchsablauf in einer Animation beobachten und sich mithilfe integrierter Hilfetexte und eines Glossars informieren.
Spezielle Relativitätstheorie (Skript)
Dieses umfassende Skript führt Schülerinnen und Schüler des Schwerpunktfachs Physik in die Spezielle Relativitätstheorie ein. Es beleuchtet historische Hintergründe, klassische Probleme, Einsteins Überlegungen sowie zentrale Konzepte wie Zeitdilatation und Längenkontraktion mitsamt Aufgaben und Lösungen für das selbstgesteuerte Lernen.
Einführung in die Radioaktivität und den Strahlennachweis
Das Unterrichtsmaterial bietet eine Einführung in die Kern- und Teilchenphysik mit Schwerpunkt auf Radioaktivität. Es behandelt verschiedene experimentelle Nachweismethoden für ionisierende Strahlung, darunter das Elektroskop, die Expansionsnebelkammer und das Geiger-Müller-Zählrohr.
Simulation zum radioaktiven Zerfallsgesetz
Dieses interaktive Material erklärt das radioaktive Zerfallsgesetz und die Halbwertszeit anhand einer Simulation mit 1000 Atomkernen. Die Lernenden können den Zerfallsprozess starten, stoppen und die statistischen Abweichungen im Diagramm beobachten.
Das Michelson-Morley-Experiment und die Ätherhypothese
Der Text erklärt das historische Michelson-Morley-Experiment anschaulich mithilfe einer Analogie von zwei Flugzeugen im Wind. Er leitet die mathematischen Laufzeitdifferenzen her und beschreibt den Aufbau des Interferometers sowie die historische Bedeutung für die Relativitätstheorie.
Quantenmechanisches Atommodell
Dieses Material führt anschaulich in das quantenmechanische Atommodell ein, behandelt Quantenzahlen, Orbitale, Besetzungsregeln sowie das Pauli-Prinzip und erklärt schliesslich chemische Bindungen und entartete Materie. Es bietet eine fundierte, mathematisch untermauerte Theorie für den Physikunterricht auf Gymnasialstufe.
Raum-Zeit-Diagramme und Minkowski-Diagramme
Dieses Lehrmittel führt ausführlich in Minkowski-Diagramme als grafische Darstellung der Lorentz-Transformation ein. Es veranschaulicht anschaulich Phänomene der speziellen Relativitätstheorie wie Zeitdilatation, Längenkontraktion und das Zwillingsparadoxon.
Spezielle Relativitätstheorie: Zeitdilatation und Gleichzeitigkeit
Das Lehrmaterial führt anschaulich in die spezielle Relativitätstheorie ein, indem es die Einstein-Postulate, die Relativität der Gleichzeitigkeit und die Lichtuhr erläutert. Mathematisch schlüssig werden die Zeitdilatation und der Lorentzfaktor hergeleitet und anhand des klassischen Myonenschauer-Experiments verifiziert.
Das Raster-Tunnel-Mikroskop (Leitprogramm)
Dieses Leitprogramm führt Schülerinnen und Schüler in das Raster-Tunnel-Mikroskop und die Grundlagen der Quantenphysik ein. Es verbindet technologische Anwendungen der Nanotechnologie mit physikalischen Konzepten wie der Schrödinger-Gleichung und mathematischen Methoden.
Kann man Atome sehen?
Dieses Leitprogramm führt in 12 Lektionen in die Grundlagen der Quantenphysik ein. Die Schülerinnen und Schüler lernen den Welle-Teilchen-Dualismus, die Grenzen der Lichtmikroskopie sowie die Funktionsweise von Elektronen- und Raster-Tunnelmikroskopen kennen.
Konstanz der Lichtgeschwindigkeit aus der Beobachtung von Doppelsternen
Anhand eines historischen Beispiels von Einstein und Infeld wird veranschaulicht, wie sich eine Geschwindigkeitsabhängigkeit des Lichts auf die Beobachtung von Doppelsternen auswirken würde. Mithilfe von Überlegungen zur klassischen Geschwindigkeitsaddition und animierten Beobachtungsdistanzen wird hergeleitet, dass die Lichtgeschwindigkeit unabhängig von der Quellengeschwindigkeit sein muss.
Atome sehen mit dem Rastertunnelmikroskop
Dieses praxisorientierte Kursmaterial beschreibt einen halbtägigen Workshop, in dem Teilnehmende mithilfe eines echten Rastertunnelmikroskops der ETH Zürich selbstständig Bilder von Atomen erzeugen. Das Material bietet Einblicke in die physikalischen Grundlagen der Quantenphysik und verknüpft historische Aspekte mit modernster Messtechnik.
Quantenobjekte in weiteren Potenzialen und der Tunneleffekt
Das Lehrmittel behandelt das Verhalten von Quantenobjekten in realistischeren Potenzialen wie dem harmonischen Oszillator und endlichen Potenzialtöpfen. Es erklärt ausführlich den quantenmechanischen Tunneleffekt und dessen Anwendungen im Rastertunnelmikroskop sowie bei Kernprozessen in Sternen.
Wellenmechanik und Quantenphysik
Dieses Lehrmittel führt in die Grundlagen der Wellenmechanik und Quantenphysik ein. Es behandelt Differenzialgleichungen, die Schrödingergleichung, Wahrscheinlichkeitsinterpretationen sowie das Gedankenexperiment von Schrödingers Katze.
Übersicht zur Speziellen Relativitätstheorie
Das Material bietet eine Sammlung von Artikeln und Versuchen zur speziellen Relativitätstheorie. Es behandelt unter anderem Einsteins Postulate, Inertialsysteme, Zeitdilatation sowie historische Experimente.
Kern- und Teilchenphysik: Kernreaktionen und Masse-Energie-Beziehung
Dieses Material bietet Grundwissen und eine Abituraufgabe zu Kernreaktionen, der Masse-Energie-Beziehung sowie der Bindungsenergie pro Nukleon. Es behandelt Themen der modernen Physik mit Fokus auf theoretische Konzepte und Berechnungen.
Grundwissen und Aufgaben zum Laser
Das Material bietet Artikel und Aufgaben zum Thema Laser, einschliesslich der stimulierten Emission, Bestandteilen, Eigenschaften der Laserstrahlung sowie konkreten Aufgaben zu Rubin- und He-Ne-Lasern.
Grundwissen Atomphysik und Rutherford-Experiment
Das Material bietet eine Sammlung von Artikeln und Versuchen zum Atomaufbau, einschliesslich des Ölfleckversuchs zur Bestimmung des Atomdurchmessers sowie dem Streuversuch und dem Atommodell von Rutherford. Es vermittelt grundlegende theoretische Konzepte und historische Experimente der Atomphysik für den Unterricht.
Das Bohrsche Atommodell mathematisch hergeleitet
Dieses Material zeigt eine mathematische Herleitung des Bohrschen Atommodells für das Wasserstoffatom über die Coulomb-Kraft als Zentripetalkraft und die Quantenbedingung. Es enthält nackte Formeln und Herleitungsschritte ohne Aufgaben oder vertiefende Übungen.
Zeitskalierung bei hoher Geschwindigkeit
Eine interaktive Simulation zur Veranschaulichung der Zeitdilatation bei Raumschiffflügen. Das Material stellt die zugrundeliegende Formel bereit, bricht jedoch nach den Bemerkungen ab.
Einführung in die Quantenmechanik
Der Text gibt einen kurzen historischen Überblick über die Entstehung der Quantenmechanik und die berühmte Solvay-Konferenz von 1927. Er führt in die grundlegenden Fragen des Mikrokosmos und die philosophischen sowie begrifflichen Herausforderungen dieser modernen physikalischen Theorie ein.
Einführung in die Relativitätstheorie
Der Text gibt eine kurze historische und konzeptionelle Einführung in Albert Einsteins Spezielle und Allgemeine Relativitätstheorie. Er beleuchtet den Übergang von klassischen zu modernen physikalischen Konzepten und die Bedeutung der experimentellen Überprüfung.
Teilchen in einem Kasten
Der Text behandelt das physikalische Modell des Teilchens im Kasten. Dabei werden sowohl die klassische Sichtweise als auch die quantenmechanische Betrachtung mithilfe der Schrödingergleichung, Wellenfunktionen und Energiewerte hergeleitet.
Lokale relativistische Effekte der Gravitation
Der Text führt in die Allgemeine Relativitätstheorie ein, indem er das Äquivalenzprinzip, Lichtablenkung, gravitative Zeitdilatation sowie Frequenzänderungen und deren experimentelle Bestätigungen anschaulich und mit Formeln erklärt. Es handelt sich um solide, theoretisch ausgerichtete Kurslektüre ohne integrierte Aufgaben oder Lösungen.
Grundwissen zur Quantenphysik: Das Photon und der Photoeffekt
Der Artikel bietet eine kurze Übersicht und Grundwissen zur Quantenphysik, insbesondere zum Photon und den Erklärungsproblemen des Photoeffekts gemäss Albert Einsteins Lichttheorie. Es handelt sich um eine kompakte Einführung in die moderne Physik.
Zeichentrickfilm zur Kernspaltung
Ein kurzes animiertes GIF veranschaulicht den Prozess der Kernspaltung durch den Beschuss eines Urankerns mit einem Neutron. Das Material beschreibt die Entstehung des Films aus 62 Einzelbildern, bietet jedoch keine Aufgaben, Erklärungen oder Lösungswege.
Radioaktivität - Sammlung von Lehrmaterialien
Eine Linksammlung und Übersicht zu Materialien über Radioaktivität, Nuklidkarten, Experimente zur Halbwertszeit und Biografien historischer Physikerinnen und Physiker. Es handelt sich überwiegend um Verweise auf PDFs, Online-Karten, Videos und Schülerarbeiten.
Kernphysik - Grundlagen und Aufgaben
Das Material bietet eine Sammlung von Artikeln, Quizfragen und Aufgaben zu den Grundlagen der Kernphysik, insbesondere zum Aufbau von Atomkernen und der Nuklidkarte stabiler Kerne. Es fehlen jedoch ausführliche Erklärungen und vollständige Lösungen.
Radioaktivität und Zerfallsgesetze
Eine Sammlung von Artikeln und Simulationen zu radioaktiven Zerfallsgesetzen, Halbwertszeiten, Aktivität und Altersbestimmung mittels Radiocarbonmethode.
Kernspaltung, Kernfusion und Kernkraftwerke
Das Material bietet eine Sammlung von Artikeln und Aufgaben zu den Themen Kernspaltung, Kernfusion, Funktionsweise von Kernkraftwerken sowie historischen Reaktorkatastrophen wie Tschernobyl. Es deckt damit Aspekte der modernen Physik ab.
Übersicht und Grundwissen zur Speziellen Relativitätstheorie
Das Material bietet eine Sammlung von Artikeln und Aufgaben zur speziellen Relativitätstheorie, darunter Einsteins Postulate, Geschwindigkeitsbetrachtungen, Effekte wie die Zeitdilatation sowie eine Berechnungsaufgabe. Es behandelt den Übergang zur modernen Physik an ausgewählten Beispielen.
Quantenphysik und Compton-Effekt
Das Material bietet eine Sammlung von Artikeln, Grundwissen, Versuchen und einem Quiz zum Thema Quantenobjekte, Photonen und dem Compton-Effekt. Es behandelt damit Aspekte der modernen Physik.
Sammlung zu Spezieller Relativitätstheorie (Animationen und Simulationen)
Eine Linksammlung bzw. Download-Übersicht zu Animationen und Simulationen rund um die Spezielle Relativitätstheorie, darunter Minkowski-Diagramme und Simulationen zur Zeitdilatation von Walter Fendt.
Sammlung von Notizen und Links zur Quantenoptik und Quantenmechanik
Eine Linksammlung und Materialsammlung für den Physikunterricht, die verschiedene Themen der modernen Physik wie den Photoeffekt, die UV-Katastrophe, die Lichtgeschwindigkeit, Atomspektren und die Unschärferelation berührt. Das Dokument enthält primär strukturierte Hinweise auf externe Videos, Aufgaben und Versuche, ist aber ohne die zugehörigen externen Medien oder ausgearbeiteten Lösungen für sich allein nicht als vollständiges Unterrichtsmaterial nutzbar.