Fachlicher Hintergrund und Materialien
Kurze Infos zum Bohrschen Atommodell und zur Rotverschiebung von Spektrallinien. Alle Arbeitsmaterialien können Sie hier einzeln herunterladen.
Fragestellung und Grundlagen zur Hubble-Konstanten
Bohrsches Atommodell und Fraunhofersche Linien
Im Physikunterricht ist neben der thermischen Emission von Licht auch die Emission und Absorption von Licht angeregter Atome im Bohrschen Atommodell besprochen worden. Das reicht, um zum Beispiel die Fraunhoferschen Linien im Sonnenspektrum zu erklären. Diese führen zu der Erkenntnis, dass die Sonne offensichtlich keine anderen Materialien enthält, als die uns bekannten, weil sich in ihrer Spektralanalyse nur die uns bekannten Elemente wiederfinden. Dies lässt vermuten, dass das Universum überall gleich aufgebaut ist. Pfiffige SchülerInnen sollten einwenden, dass die Sonne für eine derart universelle Aussage möglicherweise nicht repräsentativ sei und fragen, ob sich dieselben Absorptionslinien auch in weiter entfernten Sternen finden würden.Rotverschiebung von Spektrallinien
Genau dies kann mit dem Simulationsprogramm "HubLab" untersucht werden. Dabei stellt sich heraus, dass die Spektralinien eine auf dem Doppler-Effekt basierende Rotverschiebung zeigen. Und diese ist um so größer, je weiter die betrachteten Objekte von der Erde entfernt sind. Dies führt zur Frage nach der Expansionsrate des Raumes und damit direkt zur Hubble-Konstanten.Arbeitsmaterialien
Eine Simulation ist niemals ein Ersatz für ein Experiment. Aber wo kein Experiment möglich ist, ist eine Simulation besser als ein trockenes Lehrbuch. "HubLab" ist die Simulation eines lichtstarken Teleskops mit einem angeschlossenem Spektrometer, welches vom Department of Physics des Gettysburg College in Pasadena (USA) entwickelt wurde. Das Programm ist kostenlos samt Handbüchern aus dem Netz herunterzuladen (siehe Internetadressen). Eine umfangreiche und detaillierte deutschsprachige Handlungsanweisungen mit Screenshots - von der Vorbereitung des virtuellen Teleskops über die Aufnahme der Messwerte bis hin zur Auswertung mit einem Tabellenkalkulationsprogramm im Unterricht - finden Sie in dem Dokument "hublab_tutorial.pdf". Das Handout führt zudem in die Theorie der Rotverschiebung ein.
Tutorial und Arbeitsblatt
- hublab_tutorial.zip
Das Herzstück dieses Beitrags: Eine detaillierte deutschsprachige Handlungsanweisungen mit Screenshots zum Einsatz der HubLab-Simulation und zur Auswertung der Ergebnisse mit der StarOffice-Software (pdf).
Im Classroom-Manager speichern - hublab_arbeitsblatt.pdf
Das Arbeitsblatt enthält eine kleinschrittige Arbeitsanweisung für die virtuelle Durchführung der Spektroskopie und als Alternative zur Auswertung mit StarOffice eine Tabelle zur Protokollierung der Messwerte.
VorschauIm Classroom-Manager speichern
Download
- hublab_arbeitsblatt.sxw
Das Arbeitsblatt als OpenOffice-Dokument.
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Software
- The Hubble Redshift-Distance Relation
Das Simulationsprogramm „HubLab“ können Sie von der Physik-Website des Gettysburg Colleges herunterladen.
- Sun microsystems
Hier können Sie sich die StarOffice-Software zur Auswertung der Simulationsergebnisse kostenlos downloaden.
