Licht als Fotonenströmung - RCL ?Fotoeffekt?
Schülerinnen und Schüler experimentieren per Fernsteuerung mit einem traditionellen Lehrerdemonstrationsexperiment zur Erarbeitung des Fotonenmodells des Lichts. Die qualitative und quantitative Untersuchung des Fotoeffekts ist aufgrund seiner historischen und physikalischen Bedeutung ein fester Bestandteil des Physikunterrichts der Sekundarstufe II.
Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler sollen
- qualitative Experimente zum Fotoeffekt deuten können.
- Hypothesen zum Zusammenhang zwischen Größen des eingestrahlten Lichts und Größen der ausgelösten Elektronen formulieren.
- den Zusammenhang zwischen der Energie der Elektronen und der Frequenz beziehungsweise der Intensität des Lichts mit dem RCL "Fotoeffekt" untersuchen.
- begründet angeben können, welche Versuchsergebnisse zum Fotoeffekt sich im Wellenmodell nicht erklären lassen und wie diese im Fotonenmodell erklärt werden.
- technisch-physikalische Anwendungen des äußeren und inneren Fotoeffekts kennen lernen.
Kurzinformation zum Unterrichtsmaterial
Thema | Fotoeffekt und Fotonenmodell des Lichts |
---|---|
Autor | Sebastian Gröber |
Fach | Physik |
Zielgruppe | Sekundarstufe II |
Zeitraum | etwa 4 Stunden |
Technische Voraussetzungen | Computer mit Internetanschluss in der Schule oder zuhause, javafähiger Browser |
Software | Tabellenkalkulationsprogramm (zum Beispiel Excel), Computeralgebrasystem (Maple) oder spezielles Datenanalyseprogramm (zum Beispiel Origin) für die Hochschule |
Didaktisch-methodischer Kommentar
Wellen- und Fotonenmodell des Lichts sind in ihrer Struktur sehr unterschiedlich: Ist beim Wellenmodell die Lichtenergie über den Raum verteilt, abhängig von der Amplitude und unabhängig von der Frequenz der elektromagnetischen Welle, so ist beim Fotonenmodell die Lichtenergie in einzelnen Fotonen konzentriert und frequenzabhängig. Schülerinnen und Schüler mit dem Fotoeffekt vom Wellen- zum Fotonenmodell zu führen, ist nicht einfach: Anhand eines Versuchs sollen relevante experimentelle Ergebnisse gewonnen und als im Wellenmodell nicht erklärbar erkannt werden. Das Fotonenmodell wird eingeführt und der Fotoeffekt damit erklärt. Die Unterrichtseinheit folgt diesem Weg und versucht die genannten Schritte zum besseren Verständnis für die Lernenden möglichst klar gegeneinander abzugrenzen. Das RCL "Fotoeffekt", eine Tabelle und Aufgaben sind dazu die wichtigsten Medien und Materialien dieser Unterrichtseinheit.
- Hinweise zum Unterrichtsverlauf und Materialien
Lernvoraussetzungen, Unterrichtsverlauf, Steckbrief des RCLs "Fotoeffekt" und Arbeitsmaterialien zur Unterrichtseinheit
Download
- rcl_fotoeffekt.zip
Alle Materialien: Darstellung der Unterrichtsphasen und Hinweise zu den Arbeitsformen, Aufgaben und Materialien zur Erklärung des Fotoeffekts
Im Classroom-Manager speichern
Internetadresse
- Der Fotoeffekt auf dem RCL-Portal
Das RCL finden Sie auf dem RCL-Portal der Fakultät für Informatik der Universität der Bundeswehr München unter "RCLs" - "Fotoeffekt". Unter "Labor" können Sie das Experiment starten.