In diesem Video wird der Zugang zur Atomphysik über Quantenzustände und Operatoren aufgezeigt. Seit Entwicklung des Bohr'schen Atom-Modells sind mehr als 100 Jahre vergangen, in denen sich die Quantenphysik weiterentwickelt hat. Eine wichtige Weiterentwicklung im Vergleich zum Bohr'schen Atom-Modell ist die Einführung von Operatoren und Zuständen zur Beschreibung und Manipulation des Elektrons in der Quantendimension. Wie hängen diese beiden Beschreibungen miteinander zusammen? Eine erste Weiterentwicklung des Bohr'schen Atommodells erfolgte durch De Brogli, der den Elektronenbahnen stehende Wellen zugeordnet hatte. Das Lehrvideo zeigt den Fall l=2 . Entsprechend gibt es in der Quantendimension Ortszustände des Elektrons mit zwei Knotenlinien. Das Postulat L gleich n mal h quer wird in der Quantenphysik neu gedeutet: Der Drehimpuls wird zum Drehoperator. Als Basis für die Elektronzustände wählt man Eigenzustände bezüglich des Drehoperators um die z-Achse. L gleich n mal h quer lässt sich in der Quantenphysik nicht mehr so halten. Allgemeine Superpositionszustände haben keinen definierten Drehimpuls, sondern nur die entsprechenden Eigenzustände! Daher ist h quer der kleinstmögliche messbare Unterschied des Drehimpulses. Im zweiten Teil des Videos werden zunächst klassische Schwingungszustände und Operatoren untersucht. Ziel ist es dann, durch das Abzählen von Knotenlinien zu erklären, warum es genau 2n² Eigenzustände pro Bahn oder Energiestufe n gibt, mit n =1, 2, 3 und so weiter. Das hier vorgestellte Video ist Teil des Projektes "U2: Quantenspiegelungen" vom Institut für Didaktik der Physik der Universität Münster. Mathematisch fundierte Visualisierungen eröffnen Schritt für Schritt einen Zugang zu moderner Atomphysik – vom Wasserstoffatom bis zum Periodensystem der Elemente.

In diesem Video wird das Bohr'sche Atommodell, das zu einer neuen Interpretation von Balmers Formel führt, diskutiert. Von Rutherfords Streuexperiment an der Goldfolie wissen wir, dass der Atomkern winzig ist im Vergleich zur Atomhülle, in der sich das Elektron befindet. Aber wie bewegt sich das Elektron? Im Jahr 1913 hat Niels Bohr sein berühmtes Atommodell aufgestellt. Laut diesem Modell gibt es nur bestimmte erlaubte Bahnen, auf denen sich das Elektron bewegen kann. Aus Bohrs Annahme, dass nur bestimmte, diskrete Bahnen für das Elektron erlaubt sind, folgt aber, dass nur bestimmte, diskrete elektromagnetische Strahlungsübergänge erlaubt sind. Es wird Strahlung frei, wenn das Elektron in eine tiefere Bahn hüpft. Befindet sich das Elektron auf der innersten Bahn, ist der sogenannte Grundzustand erreicht. Die erlaubten Bahnen sind laut Bohr charakterisiert durch den Drehimpuls: Der Drehimpuls muss ein ganzzahliges Vielfaches des Planckschen Wirkungsquantums h quer sein. Wie es mit der Energie des Elektrons aussieht und was stehende Wellen mit alldem zu tun haben, erklärt das Lehrvideo. Das hier vorgestellte Video ist Teil des Projektes "U2: Quantenspiegelungen" vom Institut für Didaktik der Physik der Universität Münster. Mathematisch fundierte Visualisierungen eröffnen Schritt für Schritt einen Zugang zu moderner Atomphysik – vom Wasserstoffatom bis zum Periodensystem der Elemente.

Das Video zeigt den Aufbau des Periodensystems mit dem Modell der Quantenorgel. Die Elemente im Periodensystem sind nach der Anzahl von Elektronen angeordnet. Das Bohr'sche Atommodell liefert uns keine griffige Erklärung für die Anzahl der Elektronen in den jeweiligen Perioden oder Schalen. Aber was ist mit dem Modell der Schwingungsmoden von Elektronen in der Quantendimension? Lässt sich das Periodensystem mit dem Abzählen von Knotenlinien erklären? Das Video versucht sich an einer Erklärung mithilfe eines Modells der Quantenporgel: Dabei ordnet man möglichen Schwingungszustände den Tasten einer Orgel zu. Die Orgelmanuale entsprechen den Energieniveaus n =1, 2, 3 und so weiter. Ein Elektron kann einen bestimmten Schwingungszustand anregen - die Taste ist dann sozusagen gedrückt und die entsprechende Schwingung ist aktiv. Zwei Elektronen drücken - mindestens - zwei Tasten, und je mehr Elektronen vorhanden sind, desto mehr Tasten werden gedrückt. Das hier vorgestellte Video ist Teil des Projektes "U2: Quantenspiegelungen" vom Institut für Didaktik der Physik der Universität Münster. Mathematisch fundierte Visualisierungen eröffnen Schritt für Schritt einen Zugang zu moderner Atomphysik – vom Wasserstoffatom bis zum Periodensystem der Elemente.

Dieses Video veranschaulicht, wie verschiedene Atomorbitale aus Eigenzuständen des Drehoperators hervorgehen. Wie werden die Elektronen im Atom von Chemikern beschrieben? Die sogenannten Atomorbitale werden als Visualisierung der Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Elektrons im Atom eingeführt. Im Video zu sehen sind die Orte maximaler Aufenthaltswahrscheinlichkeit für das s- p- und d-Orbital. Hinter dieser Wahrscheinlichkeit liegt allerdings die unsichtbare, interferenzfähige Schwingung in der Quantendimension, hier visualisiert durch ein drehendes Rad. Dem s-Orbital liegt die Schwingung ohne Knotenlinie zugrunde. Dem p-Orbital liegt die Schwingung mit einer Knotenlinie zugrunde, also l =1. Im Video wird der Zusammenhang zum p-Orbital genauer betrachtet. Schneidet man den Raum wie eine Zwiebel auf, ergeben sich viele Kugelschalen. Die Knotenlinie wird im Raum zu einer Knotenebene. Die maximale Schwingungsamplitude nimmt bei sehr großem Abstand zum Atomkern wieder ab. In der Chemie wird nicht die gesamte Schwingung im Raum dargestellt, sondern nur der Ort maximaler Aufenthaltswahrscheinlichkeit, was den Orten mit größter Schwingungsamplitude entspricht. So ergibt sich diese Darstellung des p-Orbitals. Dies gilt auch für alle weiteren Orbitale: Die Knotenlinien werden aus der Quantendimension in die Atomorbitale im Raum sozusagen vererbt und lassen sich dort wiederentdecken! Das hier vorgestellte Video ist Teil des Projektes "U2: Quantenspiegelungen" vom Institut für Didaktik der Physik der Universität Münster. Mathematisch fundierte Visualisierungen eröffnen Schritt für Schritt einen Zugang zu moderner Atomphysik – vom Wasserstoffatom bis zum Periodensystem der Elemente.

In diesem Video erfolgt die mathematische Beschreibung des Wasserstoff-Spektrums durch die Balmer-Formel. Die vier sichtbaren Linien des Wasserstoffspektrums entsprechen elektromagnetischen Schwingungen, deren Frequenzen in der Größenordnung von einer Millionen mal einer Milliarde Schwingungen pro Sekunde liegen. Zur mathematischen Beschreibung des Spektrums hatte der Schweizer Lehrer Johann Jakob Balmer vorgeschlagen, natürliche Zahlen m in der Formel zu verwenden. Man könnte also jeder dieser Frequenzen natürliche Zahlen zuordnen und ausprobieren, ob man damit erfolgreich eine Formel konstruieren könnte. Die sogenannte Balmer-Formel wird im folgenden Video diskutiert. Das hier vorgestellte Video ist Teil des Projektes "U2: Quantenspiegelungen" vom Institut für Didaktik der Physik der Universität Münster. Mathematisch fundierte Visualisierungen eröffnen Schritt für Schritt einen Zugang zu moderner Atomphysik – vom Wasserstoffatom bis zum Periodensystem der Elemente.

Der Versuch in diesem Video zeigt, wie mithilfe eines Prismas weißes Licht in die Spektralfarben zerlegt wird. Konkretes Beispiel ist das Spektrum des Wasserstoff-Atoms. Der Versuch in diesem Video zeigt, wie mithilfe eines Prismas weißes Licht in die Spektralfarben zerlegt wird, aus denen das weiße Licht besteht. Wählt man als Lichtquelle allerdings ein bestimmtes Gas - hier Neon, erscheinen nur ganz bestimmte Spektrallinien. Aus diesem Grund ist das Licht der Neonröhre nicht weiß, sondern gelblich orange. Beim Helium ergeben sich andere und bei Wasserstoff wiederum andere Linien, hier nur vier im sichtbaren Bereich. Joseph von Fraunhofer hat mit einem ähnlichen Aufbau das Spektrum von Sonnenlicht untersucht. Er entdeckte schwarze Linien im Farbspektrum - die man heute Fraunhofer-Linien nennt. Dabei werden ganz bestimmte Frequenzen aus dem Spektrum des Sonnenlichts auf dem Weg zu uns absorbiert. Emissionsspektren sind charakteristisch für das jeweilige Element, ähnlich Fingerabdrücken. Man kann also aus den schwarzen Absorptionslinien folgern, welche Elemente auf der Sonnenoberfläche vorkommen. Auf diese Weise wurde Ende des 19. Jahrhunderts das Element Helium auf der Sonnenoberfläche entdeckt. Heutzutage kann man die Sonne in unterschiedlichen Wellenlängen beziehungsweise Spektralbereichen direkt aus dem Weltraum beobachten. Nach der Entdeckung der Spektrallinien, die als Fingerabdruck und charakteristische Eigenschaft jedes Elements vermessen werden können, stellt sich die offensichtliche Frage, was die Ursache für diese Spektren ist. Die wichtigsten Meilensteine bis zur heutigen Erklärung durch die Quantenphysik werden in den nächsten Lehrvideos vorgestellt. Das hier vorgestellte Video ist Teil des Projektes "U2: Quantenspiegelungen" vom Institut für Didaktik der Physik der Universität Münster. Mathematisch fundierte Visualisierungen eröffnen Schritt für Schritt einen Zugang zu moderner Atomphysik – vom Wasserstoffatom bis zum Periodensystem der Elemente.

Das Video zeigt die Streu-Experimente von Rutherford, die zur Entdeckung des Atomkerns geführt haben. Um das Spektrum von Atomen zu verstehen, entwickelte Rutherford ein geniales Experiment. Zu seiner Zeit war gerade die Radioaktivität entdeckt worden, und ein Alpha-Strahler, also schnelle Helium-Atomkerne, die von radioaktivem Radium emittiert werden, standen zur Verfügung. Rutherford wählte als Zielscheibe für die schnellen Alpha-Teilchen eine Goldfolie, die extrem dünn war, also nur aus wenigen Atomlagen bestand. Um zu messen, wie die Alphateilchen in der Goldfolie abgelenkt werden, verwendete Rutherford Szintillations-Schirme, die beim Auftreffen des Alphateilchens in kompletter Dunkelheit winzige Lichtblitze erzeugten. Durch die Detektion der gestreuten Alpha-Teilchen in allen Winkeln lässt sich etwas über den Aufbau des Goldatoms herausfinden. Es zeigte sich, dass fast alle Goldatome ungestreut durch die Goldfolie hindurchgingen. Ein unerwartetes Ergebnis: Nur sehr wenige Alphateilchen wurden durch die Goldfolie gestreut. Manche aber erstaunlich stark. Was hatte das zu bedeuten? Das hier vorgestellte Video ist Teil des Projektes "U2: Quantenspiegelungen" vom Institut für Didaktik der Physik der Universität Münster. Mathematisch fundierte Visualisierungen eröffnen Schritt für Schritt einen Zugang zu moderner Atomphysik – vom Wasserstoffatom bis zum Periodensystem der Elemente.

Zwei Transplantationschirurgen aus Regensburg erläutern zunächst den Unterschied zwischen Organspende von Hirntoten und der Lebendspende und beschreiben dann grob die zur Feststellung des Hirntods als dem vollständigen und endgültigen Ausfall des Gehirns notwendige Diagnostik. In der nun folgenden Interviewsequenz mit einer Pflegewissenschaftlerin, die auch Erfahrung mit Explantation aus ihrer Zeit als OP-Schwester hat, wird die Gleichsetzung von Hirntod mit dem Tod des Menschen problematisiert. Der Hirntote sei eine Art Komapatient, dessen Köper noch vollständig lebendig sei, dessen Hirn aber unwiederbringlich ausgefallen sei. Was der Tod sei, unterliege weder der Definitionsmacht der Medizin noch der des staatlichen Rechts, sondern sei eine gesellschaftliche Frage, die letztlich jeder für sich selbst entscheiden müsse. Sterben sei nicht ein Zeitpunkt, sondern ein Prozess des Übergangs vom Leben zum Tod. Nicht eine Aktivität unsererseits, sondern ein Ereignis, das uns geschieht.

Die Sequenz analysiert in groben Zügen das Neben-, Gegen- und Miteinander zwischen Christen und Muslimen nach der Eroberung des Westgotenreichs bis zur Reconquista.

Während im Westen des Römischen Reichs die Christen die neue Freiheit und die staatliche Förderung genießen, werden sie im Osten unter Licinius schikaniert. Wie mit einer Strafexpedition rückt nun Konstantin gegen seinen letzten Konkurrenten vor; der Kampf um die alleinige Macht wird verbrämt als Kampf um den rechten Glauben. In mehreren Schlachten unterliegt Licinius, bis er schließlich 324 am Bosporus (bei Chrysopolis) eine endgültige Niederlage hinnehmen muss.