Vor über 300 Jahren legte Christiaan Huygens (1629-1695) mit dem nach ihm benannten Prinzip die Grundlagen zur Wellenoptik. Der Computer kann aus dem Huygens'schen Prinzip ohne weitere Oberstufenmathematik die Intensitätsverteilung beim Einzel- und Doppelspalt und beim Gitter berechnen und visualisieren. Hierzu werden vier interaktive Java-Applets vorgestellt, die auch zum Selbststudium gut geeignet sind. Eine Anpassung an den konkreten Unterrichtszusammenhang ist Lehrpersonen durch die Editierung der HTML-Texte relativ einfach möglich.
Java-Applets zu Interferenz und Beugung
Unterrichtseinheit
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Unterrichtsgespräch und Selbststudium am heimischen Rechner werden durch Java-Applets zur Beugung am Einzelspalt, am Doppelspalt und am Gitter unterstützt.
- Physik / Astronomie
- Sekundarstufe II
- 6-8 Stunden
- Arbeitsblatt interaktiv
Beschreibung der Unterrichtseinheit
Didaktisch-methodischer Kommentar
Der HTML-Text der hier angebotenen Materialien kann von jeder Lehrkraft recht einfach an die Gegebenheiten und Anforderungen des eigenen Unterrichts angepasst werden. Die HTML-Seiten können zum Beispiel mit dem SeaMonkey-Composer von Mozilla (siehe Zusatzinformationen) bearbeitet und dann dem Kurs zur Verfügung gestellt werden. Dadurch kann den Schülerinnen und Schülern die gewünschte Menge an Erläuterung gegeben und die Themen im Verlauf einer Unterrichtsstunde behandelt werden. Alternativ können die Lernenden die Java-Applets auch als Hausaufgabe oder im Rahmen des Selbststudiums bearbeiten.
- Hinweise zum Einsatz der Java-Applets
Die Einsatzmöglichkeiten der interaktiven Materialien werden skizziert und per Screenshot veranschaulicht.
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Vermittelte Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler sollen
- das Huygens'sche Prinzip als Grundlage für die Intensitätsverteilung bei der Beugung am Einzelspalt angeben und die Grundlagen zur Berechnung beschreiben können.
- die Formel für Minima und Maxima beim Einzelspalt durch die Einteilung in Streifen gleichen Gangunterschieds begründen können.
- die Interferenz beim Doppelspalt beschreiben, eine Formel für Minima und Maxima begründen sowie den Einfluss der Spaltbreite auf die Intensitätsverteilung wiedergeben und erklären können.
- die Formel für die Intensitätsmaxima beim Gitter begründen und das Auftreten scharfer Maxima erklären können.
Zusatzinformationen
- SeaMonkey: Projektseiten und Download
Die Internetsuite ist ein gut geeignetes Werkzeug für die Anpassung der Materialien an die Anforderungen des eigenen Unterrichts.
- Landesbildungsserver Baden-Württemberg: SeaMonkey Composer
Informationen zum SeaMonkey-Composer finden Sie auf der Webseite der Akademie für Fortbildung und Personalentwicklung an Schulen.
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