Hinweise zum Unterrichtsverlauf und Materialien
Lernvoraussetzungen, Unterrichtsverlauf, Steckbrief des RCLs "Elektronenbeugung" und Materialien zur Unterrichtseinheit
Lernvoraussetzungen der Unterrichtseinheit
Für die Durchführung der Unterrichtseinheit sind folgende Lernvoraussetzungen notwendig:
- Röntgenbeugung an polykristallinem Graphit nach dem Debye-Scherrer-Verfahren
- Zusammenhang zwischen Beschleunigungsspannung und Geschwindigkeit/Impuls geladener Teilchen
Themen und Unterrichtsverlauf im Überblick
- Elektronenbeugung als Phänomen
- Theorie zum Versuch
- Universeller Wellencharakter der Materie
- Aufgaben und Test zur Vertiefung
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unterrichtseinheit_elektronenbeugung.pdf
Ausführliche Darstellung der Unterrichtsphasen und -inhalte sowie Hinweise zu den Arbeitsformen
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Steckbrief RCLs "Elektronenbeugung"
Versuchsaufbau
Abb. 1 (zur Vergrößerung anklicken) zeigt den beschrifteten Versuchsaufbau des RCLs "Elektronenbeugung". Abb. 2 zeigt die Laborseite mit Webcambild und Bedienfeld.Experimentiermöglichkeiten
- Qualitative und quantitative Messung des Zusammenhangs zwischen Beschleunigungsspannung und Radius der Beugungsringe
- Bestimmung der Netzebenenabstände von Graphit oder der Elektronenwellenlänge
- Quantitative Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Impuls und Wellenlänge der Elektronen, Bestimmung des Planckschen Wirkungsquantums
Mehrwert
- Ein zentrales Phänomen/Experiment der Quantenphysik kann von Schülerinnen und Schülern selbstständig durchgeführt und beobachtet werden.
- Ringradien des Beugungsmusters lassen sich im Webcambild genauer bestimmen als am Experiment.
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Elektronenbeugung auf dem RCL-Portal
Das RCL finden Sie auf dem RCL-Portal der Fakultät für Informatik der Universität der Bundeswehr München unter "RCLs" - "Elektronenbeugung". Unter "Labor" können Sie das Experiment starten.
Materialien zur Unterrichtseinheit
Aufgabensammlung zur Elektronenbeugung
Die Datei "aufgaben_elektronenbeugung.pdf" enthält neun Aufgaben mit Lösungen zur Theorie, zum Versuchsaufbau sowie zur Versuchsdurchführung und -auswertung. Die Aufgaben können im Rahmen der Unterrichtseinheit als Übungen im Unterricht oder als Hausaufgaben eingesetzt werden. Darüber hinaus können sie Grundlage für die Konzeption von Unterrichtsstunden sein oder als Anregung für Abituraufgaben dienen.-
aufgaben_elektronenbeugung.pdf
Aufgaben zu Theorie, Versuchsaufbau, -durchführung und -auswertung
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Auswertung des Beugungsmusterbildes und der Messdaten
Die Datei "bestimmung_ringdurchmesser.pdf" enthält eine Anleitung für Schülerinnen und Schüler zum Messen der Ringdurchmesser im Beugungsmuster mit dem Zeichenprogramm "Paint". Das Programm ist in den Betriebssystemen von Microsoft enthalten. Mit der Datei "bestimmung_ringdurchmesser.xls" können die Messungen automatisiert ausgewertet werden.-
bestimmung_ringdurchmesser.pdf
Anleitung für Lernende zum Einsatz von "Paint"
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bestimmung_ringdurchmesser.xls
Excel-Datei für die automatisierte Auswertung
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Links und Literatur zum Thema
Webseiten mit für Schülerinnen und Schüler verständlichen Informationen zum Thema Elektronenbeugung, interaktive Java-Applets und Simulationen