Arbeitsblätter für Physik: Spektrum
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Abituraufgabe 2009, Klausur III, Schwerpunktthema Licht. Mit Musterlösungen von Tanja Reimbold.
Die SuS beschäftigen sich mit mit der Spektroskopie, indem sie selbst mit einer digitalen Spiegelreflexkamera fotografieren und werten die Ergebnisse mit Hilfe eines Laptops aus. Des Weiteren lernen sie die Balmerformel kennen und verstehen, was Quantenzahlen sind. Fachliche sowie didaktisch-methodische Hinweise, eine Materialübersicht und die Lösungen werden mitgeliefert.
Die Welt des Mikrokosmos ist geheimnisvoll. Die Gesetzmäßigkeiten, die wir aus unserer alltäglichen Erfahrung ableiten, verlieren hier ihre Gültigkeit und müssen durch die entsprechenden Gleichungen der Quantenphysik ersetzt werden. Dies birgt so manche Überraschung! In Zusammenhang mit Interferenzphänomenen wird Licht als Welle betrachtet. Aber diese Theorie hat ihre Grenzen. So lassen sich die Phänomene beim Fotoeffekt nur mit dem Teilchencharakter der Lichtquanten erklären. Verdeutlichen Sie den Lernenden dieses Dilemma. Führen Sie Ihre Schüler dann schrittweise an das anspruchsvolle Thema Quantenphysik heran. Bringen Sie Ihren Schülern den Begriff der Aufenthaltswahrscheinlichkeit so weit nahe, dass sie ihn beim Quantenfußball spielerisch auf die Position des Balls anwenden können.
Das Moseley-Gesetz, Röntgenabsorption und Röntgenfluoreszenz
Die SuS lernen die Erkenntnisse des Johann Jakob Balmer kennen, indem sie in Schülerversuchen selbst Spektrallinie beobachten und analysieren. Sie simulieren diese Versuche mit einem Computerprogramm und vollziehen die Formeln von Bohr und Balmer nach. Didaktische Erläuterungen und Lösungen für die Lehrkraft sind in der Einführung und im Anhang enthalten.
Röntgenstrahlung entsteht, wenn Elektronen von sehr hoher Geschwindigkeit in möglichst kurzer Zeit abgebremst werden. So hat sie auch Röntgen Ende 1895 erzeugt: In einer evakuierten Röhre trafen Kathodenstrahlen auf ein Platinfenster und wurden dort abgebremst, Hochspannung hatte sie zuvor stark beschleunigt. Vom Brennfleck ging eine „neue Art von Strahlung“ aus, die diverse undurchsichtige Materialien ohne erkennbare Schwächung durchdrang, spezielle Fluoreszenzstoffe zu hellem Leuchten anregte und Fotoplatten, auch eingewickelte, schwärzte.
Um Phänomene im nahen Infrarotbereich auf einfache und günstige Weise sichtbar zu machen, kann eine Webcam so verändert werden, dass sie auf nahes Infrarot-Spektrum empfindlich reagiert. Im Artikel werden die notwendigen Modifikation einer Webcam sowie einige Beobachtungen von Naturphänomenen und Experimenten im nahen Infrarotbereich beschrieben.
Mithilfe der Kartei führen die SuS Versuche zur Frequenzabhängigkeit der Hörschwelle und zur Abschätzung des Drucks in Sektflaschen mithilfe einer Hochgeschwindigkeits-Videoanalyse durch. Die Hinweise zum Material, zum Aufbau und Durchführung und zur Auswertung des Experiments unterstützen die Lehrkraft.
Mithilfe der Versuchskartei führen die SuS selbstständig Versuche durch, indem sie ein Flächenzählrohr bauen und die Schallgeschwindigkeit mit dem Smartphone messen und die Ergebnisse auswerten. Hinweise und Tipps für die Lehrkraft sind enthalten.