Beugung am Gitter - RCL “Beugung und Interferenz II”

  • Astronomie / Physik
  • Sekundarstufe II
  • 6-8 Stunden
  • Arbeitsblatt
  • 1 Arbeitsmaterial

Schülerinnen und Schüler untersuchen eigenständig mit den vielfältigen Experimentiermöglichkeiten eines Remotely Controlled Laboratory (RCL) die Beugung am Gitter.

Beschreibung der Unterrichtseinheit

Beugung und Interferenz ist ein zentrales Standardthema in der gymnasialen Oberstufe, bei dem ein experimenteller Zugang erforderlich und besonders lohnend ist: Die Beugung von Licht ist kein Alltagsphänomen, da sich Beugungserscheinungen nur mit hinreichend kohärentem Licht und an Objektstrukturen mit Abmessung in der Größenordnung der Lichtwellenlänge beobachten lassen. Beobachtbare Beugungserscheinungen wie zum Beispiel Farberscheinungen an einer CD/DVD werden von Schülerinnen und Schülern häufig nicht als erklärungsbedürftig angesehen, da ihnen Anknüpfungsmöglichkeiten an physikalisches Alltagswissen fehlen. Die Unterrichtseinheit nutzt die vielfältigen Experimentiermöglichkeiten des RCLs "Beugung und Interferenz" und dass Schülerinnen und Schüler mit dem RCL auch zuhause Realexperimente durchführen können.

Didaktisch-methodischer Kommentar

Als Extremfall lässt sich die Wellenoptik in der gymnasialen Oberstufe auf die Thematisierung von Maxima/Minima des idealen Doppelspalts und Gitters mit verschwindend kleinen Spaltbreiten reduzieren. Annäherungen an diesen Extremfall sind in Grundkursen, aufgrund von Zeitmangel oder von zu wenigen Beugungsobjekten, zu beobachten. Gerade aber bei der Beugung am Gitter beziehungsweise am N-fach-Spalt (N größer/gleich 1) bietet sich bei kleinen Beugungswinkeln wegen der näherungsweise einfachen Abhängigkeiten des Beugungsmusters von mehreren anschaulichen geometrischen Größen (Wellenlänge, Spaltanzahl, Spaltbreite, Spaltabstand) ein breiterer experimenteller Zugang mit der Vielzahl an Beugungsobjekten des RCLs an.

Download

Vermittelte Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler sollen

  • qualitative und quantitative Zusammenhänge zwischen Wellenlänge/Beugungsobjektgeometrie und der Intensitätsverteilung des Beugungsmusters untersuchen.
  • durch eigenständiges hypothesengeleitetes Experimentieren Interesse an der Erklärung und mathematischen Beschreibung der Beugung entwickeln.
  • die mathematische Beschreibung der Beugung am Gitter mithilfe des Zeigermodells verstehen.
  • die Modulation des Beugungsmusters mit der Intensitätsverteilung des Einzelspalts erkennen.
  • mit einem Computeralgebrasystem oder Tabellenkalkulationsprogramm experimentelle und theoretische Daten miteinander vergleichen.

Kurzinformation zum Unterrichtsmaterial

ThemaBeugung am Gitter
AutorSebastian Gröber
FachPhysik
ZielgruppeSekundarstufe II
Zeitraum6-8 Stunden
Technische VoraussetzungenComputer mit Internetanschluss in der Schule oder Zuhause, javafähiger Browser
SoftwareZur Darstellung und Auswertung von Messdaten: Tabellenkalkulationsprogramm (zum Beispiel Excel), Computeralgebrasystem (zum Beispiel Maple) oder ein spezielles Datenanalyseprogramm (zum Beispiel Origin) für die Hochschule

Aus unserem Lehrer-Online-Shop

Shop Artikel: Licht - Eigenschaften und Experimente

Licht ist der sichtbare Teil der elektromagnetischen Strahlung und besteht aus winzigen Masseteilchen. Die sogenannten Photonen bewegen...

79.00 €

Shop Artikel: Fragen und Antworten - zur...

Die kompakte A-Z Broschüre dient Schulleitung, Lehrkräften und Eltern als Ratgeber zu allen Fragen der Schüler-Unfallversicherung....

3.70 €

Shop Artikel: Erste Hilfe in Schulen (Broschüre)

Die Registerbroschüre zum Aufhängen zeigt im schnellen Überblick die Maßnahmen der Ersten Hilfe für Schülerinnen und Schüler bei...

2.85 €

Shop Artikel: Erste Hilfe bei Kindern - Was tun im...

Die Registerbroschüre zum Aufhängen zeigt Erzieherinnen, Erziehern, Tagesmüttern, Eltern und allen anderen, die mit Kindern zu tun...

2.85 €

Shop Artikel: Zeckenalarm! - Registerbroschüre für...

All diejenigen, die sich häufig im Freien aufhalten, sind bedroht, von einem der kleinen Spinnentiere befallen zu werden. Doch was tun,...

2.85 €

Shop Artikel: Kraft tanken im Lehreralltag - Gute...

Der Stress im Lehrerberuf nimmt stetig zu: Lärm, große Klassen mit teilweise verhaltensauffälligen Schülerinnen und Schülern, fehlende...

4.95 €

Shop Artikel: Erste Hilfe in Schulen - Gute gesunde...

Die Broschüre erläutert Erste Hilfe in Schulen und die Rolle der Ersthelfer. Sie gibt Hinweise zur Regelung der Ersthelferausbildung...

4.95 €

Shop Artikel: Achtsamkeit macht Schule - Gute gesunde...

Wie Achtsamkeit im Schulalltag helfen kann Die Broschüre hält Tipps und Anregungen für Übungen und Selbstchecks zum Thema Achtsamkeit...

4.95 €

Shop Artikel: MasterTool - Schülerexperimente zu SEG...

Bestens geeignet für den Einsatz am Interaktiven WhiteboardInteraktive MasterTool-Dokumente abgestimmt auf den...

19.90 €

Shop Artikel: MasterTool - Schülerexperimente zu SEG...

Bestens geeignet für den Einsatz am Interaktiven Whiteboard253 interaktive MasterTool-Dokumente abgestimmt auf den...

19.90 €
Autor
Avatar Sebastian Gröber

Zum Autoren-Profil

Frei nutzbares Material
Die von Lehrer-Online angebotenen Materialien können frei für den Unterricht genutzt und an die eigene Zielgruppe angepasst werden.

Unsere neuesten Unterrichtseinheiten