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
Detaillierte Unterrichtsbeschreibung

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.

Versuchsaufbau des RCLs "Elektronenbeugung"
+Abb. 1: Versuchsaufbau des RCLs "Elektronenbeugung"
Laborseite des RCLs "Elektronenbeugung"
+Abb. 2: Laborseite des RCLs "Elektronenbeugung"

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.

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.

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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.

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Autor
Avatar Sebastian Gröber

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