Elektron als Welle - RCL „Elektronenbeugung“

Unterrichtseinheit

Schülerinnen und Schüler entdecken die Welleneigenschaft des Elektrons beim Experimentieren mit einem Remotely Controlled Laboratory (RCL).

  • Astronomie / Physik
  • Sekundarstufe II
  • 2-3 Stunden
  • Ablaufplan, Experiment
  • 1 Arbeitsmaterial

Beschreibung der Unterrichtseinheit

Beschießt man ein Plättchen aus Graphit mit beschleunigten Elektronen, dann beobachtet man auf einem Fluoreszenzschirm ein Muster aus konzentrischen Ringen. Das Erstaunliche dabei ist, dass mit dem ?Materieteilchen? Elektron von der Struktur her die gleichen Beugungsmuster erzeugt werden wie mit elektromagnetischen Wellen (Röntgenstrahlung). Mit dem RCL ?Elektronenbeugung? können Schülerinnen und Schüler dieses Phänomen im Vergleich zum traditionellen Unterricht in einem ersten Schritt eigenständiger und ohne den lenkenden Einfluss der Lehrkraft entdecken und beginnen, es zu verstehen.

Didaktisch-methodischer Kommentar

Wie die Mehrzahl der Oberstufenversuche muss auch der Versuch zur Elektronenbeugung als Lehrerdemonstrationsexperiment mit eingeschränkten Beteiligungsmöglichkeiten der Schülerinnen und Schüler durchgeführt werden. Bei der Elektronenbeugung kommt hinzu, dass das Phänomen den Lernenden nicht bekannt ist und es ihnen schwer fällt, bisher klassisch betrachtete Materieteilchen als Welle zu beschreiben. Zwischen der Lehrkraft und den Schülern entsteht so häufig eine einseitige 1:n-Kommunikation, in der einseitig Informationen an andere verteilt werden. Diese Unterrichtseinheit soll durch zwei methodische Maßnahmen eine lernförderlichere Umgebung schaffen:

  • Das Debye-Scherrer-Verfahren wird vor der Elektronenbeugung am Beispiel des polykristallinen Graphits behandelt (siehe Lernvoraussetzungen). Dadurch liegt der Fokus des Versuchs zur Elektronenbeugung auf dem Erkennen und Verstehen der Welleneigenschaft des Elektrons. Weiterhin kann das Debye-Scherrer-Verfahren von den Schülerinnen und Schülern vertiefend angewendet werden.
  • Die Lernenden beobachten die Elektronenbeugung zum ersten Mal nicht gemeinsam im Kurs, sondern individuell (gegebenenfalls in Kleingruppen mit Mitschülerinnen und Mitschülern) mit dem RCL am heimischen Rechner. Dadurch haben sie Gelegenheit sich eigenständig, im eigenen Lerntempo und ohne den direkt-lenkenden Einfluss der Lehrperson mit dem Phänomen auseinanderzusetzen.

Download

Vermittelte Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler sollen

  • Kenntnisse zur Röntgenbeugung an polykristallinen Kristallen im Versuch zur Elektronenbeugung anwenden.
  • erkennen, dass Elektronen Welleneigenschaften zugeordnet werden können.
  • ihre Arbeitsergebnisse an der Tafel oder mit einer PowerPoint-Präsentation vorstellen.

Kurzinformation zum Unterrichtsmaterial

ThemaElektronenbeugung - das Elektron als Welle
AutorSebastian Gröber
FachPhysik
ZielgruppeSekundarstufe II
Zeitraum2-3 Stunden
Technische VoraussetzungenComputer mit Internetanschluss in der Schule oder Zuhause, javafähiger Browser
SoftwareBei der Messung der Ringradien kommen ein Zeichenprogramm (zum Beispiel Paint) und ein Tabellenkalkulationsprogramm (zum Beispiel Excel) zum Einsatz.

Aus unserem Lehrer-Online-Shop

Makrokosmos - Unvorstellbar groß: DVD mit ...

MAKROKOSMOS - UNVORSTELLBAR GROß Makrokosmos - Was ist das? Der Film beschäftigt sich ...

79,00 €

Ottomotor - Im Wandel der Zeit: DVD mit ...

OTTOMOTOR - IM WANDEL DER ZEIT Die DVD gibt einen Einblick in die historischen Anfänge des ...

79,00 €

Smart Grid - Intelligente Stromnetze: DVD mit ...

Früher wurde Strom in Kraftwerken durch die Verbrennung von fossilen Rohstoffen erzeugt und ...

79,00 €

Strom - Von der Turbine bis zur Steckdose: DVD mit ...

Er ist farb, geruch- und geschmacklos und umgibt uns doch: Elektrischer Strom. Der Film ...

79,00 €

Licht - Eigenschaften und Experimente: DVD mit ...

Licht ist der sichtbare Teil der elektromagnetischen Strahlung und besteht aus winzigen ...

79,00 €

Licht und Farbe - Lebenselexiere der Erde: DVD ...

Ohne Licht würde auf unserer Erde kaum Leben existieren. Pflanzen brauchen diese ...

79,00 €

Sekundarstufenpakete fächerbezogen zu top Preisen

Wählen Sie ein Didacta Paket aus den naturwissenschaftlichen Fächern aus! Für das Fach Chemie ...

14,30 €

Roboter - Helfer des Menschen: DVD mit ...

Sie verrichten Schwerstarbeit, sind unermüdlich und exakt in Ihren Ausführungen. Sie erkunden ...

79,00 €

Röntgenstrahlung - Entdeckung, Eigenschaften und ...

Sie sind enorm energiereich, durchdringen unseren Körper problemlos und trotzdem können wir ...

79,00 €

Optik - Eigenschaften des Lichtes: DVD mit ...

Optik - Eigenschaften des Lichtes Der Film Optik - Eigenschaften des Lichtes schlägt eine ...

79,00 €

Autor

Avatar
Sebastian Gröber

Zum Profil

Lizenzinformation

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