Naturwissenschaften

Quantenphysik mit einzelnen Photonen

Veröffentlicht am 24.08.2009
  • Sekundarstufe I, Sekundarstufe II
  • variabel
  • Anderer Lernort, Projekt

Die Quantenphysik hat im letzten Jahrhundert zu Umwälzungen in der Physik geführt und das deterministische Weltbild verändert. Anwendungen wie die Quantenkryptographie sind inzwischen kommerziell erhältlich. Der Unterricht zur Quantenphysik an Schulen orientiert sich jedoch häufig noch am wissenschaftlichen Stand von 1930. Dieser Beitrag stellt einen neuen Zugang zur Quantenphysik über Realexperimente mit einzelnen Photonen für die Sekundarstufen I und II vor.

Didaktisch-methodischer Kommentar

Das Unterrichtskonzept steht Lehrerinnen und Lehrern mit interaktiven Experimenten, Erklärungen, Arbeitsblättern und Lösungen auf der Webseite QuantumLab kostenlos zum Download zur Verfügung. Zum Download müssen Sie lediglich ein Formular ausfüllen und an die Physikdidaktik in Erlangen senden. Sie erhalten dann einen Benutzernamen und ein Passwort für den Zugriff auf das gesamte Material. Zur Einführung in das neue Gebiet werden Fortbildungen kostenfrei angeboten.

Vermittelte Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler sollen

  • die grundlegenden Gedanken der Quantenphysik, Quantenphänomene und Untersuchungsmethoden beschreiben können.
  • wissen, dass die Quantenphysik zu einem fundamental anderen physikalischen Weltbild führt.
  • moderne kommerziell verfügbare Anwendungen der Quantenphysik, wie den Quantenzufallsgenerator oder das Verfahren der Quantenkryptographie, beschreiben können.

Kurzinformation zum Unterrichtsmaterial

ThemaQuantenphysik mit einzelnen Photonen
AutorPatrick Bronner
FachPhysik
ZielgruppeKlasse 10 (Fortsetzung in der Oberstufe möglich)
ZeitraumDie drei Teile des Unterrichtskonzepts können nahezu unabhängig voneinander durchgeführt werden: Teil 1 - Unterrichtseinheit, 7-12 Stunden Teil 2 - Projektarbeit zur Quantenkryptographie, 4-8 Stunden Teil 3 - Besuch des Schülerlabors an der Universität Erlangen-Nürnberg  
Technische VoraussetzungenComputer mit Beamer, Internetzugang, Macromedia Flash Player (kostenloser Download), Interferometer

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Avatar Patrick Bronner

Dr. Patrick Bronner ist Lehrer am Friedrich-Gymnasium Freiburg und Fachberater in der Schulaufsicht für das Fach Physik. In seiner Promotion befasste er sich mit der Frage, wie moderne quantenphysikalische Experimente in den Physikunterricht integriert werden können. Zur methodischen Bereicherung des Unterrichts arbeitet er beim Projekt mascil der Pädagogischen Hochschule Freiburg mit.

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