Quantenphysik in der Schule:
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin
Logos-Verl.
2003
|
| Schriftenreihe: | Studien zum Physiklernen
26 |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Literaturverz. S. 279 - 287 |
| Beschreibung: | 287 S. Ill., graph. Darst. |
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Internformat
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INHALTSVERZEICHNIS
I
DIE
QUANTENMECHANIK
-
EINE
DIDAKTISCHE
ANALYSE
11
1
ZIELE
UND
MOEGLICHKEITEN
DES
QUANTENPHYSIK-UNTERRICHTS
13
1.1
MOEGLICHE
ZIELSETZUNGEN
DES
QUANTENPHYSIK-UNTERRICHTS
-
EINE
UEBERSICHT
.
13
1.2
TRADITIONELLE
VORGEHENSWEISE
IM
UNTERRICHT
.
15
1.3
SCHUELERVORSTELLUNGEN
UND
LEMSCHWIERIGKEITEN
.
17
1.3.1
FRUEHE
UNTERSUCHUNGEN
IN
BREMEN
.
17
1.3.2
DIE
UNTERSUCHUNGEN
VON
WIESNER
.
20
1.3.3
DIE
UNTERSUCHUNG
VON
LICHTFELDT
UND
FISCHIER
.
26
1.3.4
DIE
STUDIE
VON
PETRI
.
31
1.3.5
STUDIEN
IM
ENGLISCHSPRACHIGEN
RAUM
.
33
1.4
VORSTELLUNGEN
VON
LEHRAMTSSTUDIERENDEN
ZUR
QUANTENMECHANIK
-
ERGEBNISSE
EINER
EM
PIRISCHEN
UNTERSUCHUNG
.
35
2
UEBERSICHT
UEBER
DIE
UNTERRICHTSVORSCHLAEGE
AUS
DER
FACHDIDAKTISCHEN
LITERATUR
41
2.1
DAS
UNTERRICHTSKONZEPT
VON
BRACHNER
UND
FICHTNER
.
41
2.1.1
DIE
INHALTLICHE
STRUKTUR
DES
UNTERRICHTSKONZEPTS
.
41
2.1.2
DAS
FUNDAMENTALPRINZIP
.
43
2.1.3
DER
TRICKFILM
ZUM
DOPPELSPALTEXPERIMENT
.
43
2.2
DAS
BERLINER
KONZEPT
.
44
2.2.1
DIDAKTISCHE
ZIELE
UND
INHALTE
DES
BERLINER
KONZEPTS
.
44
2.2.2
EVALUATION
DES
BERLINER
KONZEPTS
.
45
2.3
DAS
BREMER
UNTERRICHTSKONZEPT
.
46
2.3.1
ZIELE
UND
INHALTE
DES
BREMER
UNTERRICHTSKONZEPTS
.
46
2.3.2
EVALUATION
DER
BREMER
KONZEPTION
.
48
2.4
UNTERRICHTSKONZEPTE
MIT
DEM
ZEIGERFORMALISMUS
.
49
2.4.1
DER
UNTERRICHTSENTWURF
VON
KUEBLBECK
.
49
2.4.2
ZEIGERFORMALISMUS
NACH
BADER
.
52
2.4.3
DER
UNTERRICHTSVORSCHLAG
VON
ERB,
SCHOEN
UND
WERNER
.
53
2.5
VISUAL
QUANTUM
MECHANICS
.
54
3
INTERPRETATIONSFRAGEN
IM
QUANTENPHYSIK-UNTERRICHT
57
3.1
DIE
ROLLE
QUANTENMECHANISCHER
INTERPRETATIONSFRAGEN
IM
PHYSIKUNTERRICHT
.
57
3.1.1
DIE
DEUTUNG
DER
QUANTENMECHANIK
ALS
INHALT
DES
PHYSIKUNTERRICHTES?
.
57
3.1.2
ZUGAENGE
ZUR
INTERPRETATION
DER
QUANTENMECHANIK
-
EINE
KLEINE
LITERATURUEBERSICHT
59
3.2
KONKRETE
UND
ABSTRAKTE
VORSTELLUNGEN
IN
DER
QUANTENMECHANIK
.
60
3.2.1
DIE
UNZULAENGLICHKEIT
KLASSISCHER
MODELLE:
THOMSON
UND
RUTHERFORD
.
61
3.2.2
DAS
BOHRSCHE
ATOMMODELL
.
64
3.2.3
MATERIEWELLEN:
DE
BROGLIE
UND
SCHROEDINGER
.
65
3.2.4
DIE
BOMSCHE
WAHRSCHEINLICHKEITSINTERPRETATION
.
67
4
INHALTSVERZEICHNIS
3.2.5
FAZIT
.
67
3.3
DIE
KOPENHAGENER
DEUTUNG
DER
QUANTENMECHANIK
.
67
3.3.1
UNVERZICHTBARKEIT
DER
KLASSISCHEN
BEGRIFFE
.
68
3.3.2
KOMPLEMENTARITAET
.
70
3.3.3
GANZHEITLICHKEIT
DER
QUANTENPHAENOMENE
.
72
3.3.4
BEMERKUNGEN
ZUR
INTERPRETATION
BOHRS
.
74
3.3.5
HEISENBERGS
VERSION
DER
KOPENHAGENER
DEUTUNG
.
74
3.4
DIE
STATISTISCHE
INTERPRETATION
DER
QUANTENMECHANIK
.
76
3.4.1
DIE
ENTSTEHUNG
DER
STATISTISCHEN
INTERPRETATION
.
76
3.4.2
ENSEMBLE,
PRAEPARATION,
MESSUNG
UND
ZUSTAND
.
77
3.4.3
FORMULIERUNG
DER
STATISTISCHEN
INTERPRETATION
.
79
3.4.4
DIE
AUFFASSUNGEN
VON
EINSTEIN UND
BORN
.
79
3.4.5
DIE
STATISTISCHE
INTERPRETATION
UND
VERBORGENE
PARAMETER
.
83
3.4.6
FACHDIDAKTISCHE
UEBERLEGUNGEN
ZUR
STATISTISCHEN
INTERPRETATION
.
83
3.5
STABILITAET
UND
SPEKTRUM
DER
ATOME
.
84
3.5.1
PROBLEMSTELLUNG
.
84
3.5.2
VERSCHIEDENE
BEGRUENDUNGEN
DER
STABILITAET
.
85
3.6
DIE HEISENBERGSCHE
UNBESTIMMTHEITSRELATION
IM
UNTERRICHT
.
88
3.6.1
ANSAETZE
ZUR
VERMITTLUNG
DER
UNBESTIMMTHEITSRELATION
.
88
3.6.2
HEISENBERG-MIKROSKOP
.
89
3.6.3
UNSCHAERFE
VON
WELLENPAKETEN
.
90
3.6.4
POTENTIALTOPF
.
91
3.6.5
BEUGUNG
AM
EINZELSPALT
.
93
3.6.6
IMPULSVERTEILUNG UND
INTERFERENZMUSTER
BEIM
EINZELSPALT
.
94
3.7
MESSPROZESS,
SCHROEDINGERS
KATZE
UND
DEKOHAERENZ
.
97
3.7.1
DAS
PROBLEM
DES
QUANTENMECHANISCHEN
MESSPROZESSES
.
97
3.7.2
QUANTENMECHANISCHE
BESCHREIBUNG
EINER
MESSUNG
.
98
3.7.3
DIE
REDUKTION
DER
WELLENFUNKTION
.
99
3.7.4
DER
EINFLUSS
DER
UMGEBUNG:
DEKOHAERENZ
.
100
3.7.5
DER
TOD
VON
SCHROEDINGERS
KATZE
.
102
3.7.6
BESCHREIBUNG
VON
QUANTENMECHANISCHEN
SYSTEMEN
DURCH
DICHTEMATRIZEN
.
103
II
DIDAKTISCHE
PRINZIPIEN
DES
MUENCHENER
UNTERRICHTSKONZEPTS
107
4
DIE
GRUNDZIELE
DES
MUENCHENER
UNTERRICHTSKONZEPTS
109
5
QUALITATIVER
BASISKURS
UND
QUANTITATIVER
AUFBAUKURS
113
5.1
PHOTONEN
UND
PHOTOEFFEKT
(KAPITEL
1
DES
LEHRTEXTES)
.
114
5.1.1
EINSTIEG
MIT
PHOTONEN
ODER
MIT
ELEKTRONEN?
.
114
5.1.2
SEMIKLASSISCHE
THEORIE
ALS
ARGUMENT
GEGEN
DEN
EINSTIEG
MIT
PHOTONEN?
.
115
5.2
PRAEPARATION
DYNAMISCHER
EIGENSCHAFTEN
(KAPITEL
2)
.
116
5.2.1
GRUENDE
FUER
DIE
EINFUEHRUNG
DES
PRAEPARATIONSBEGRIFFS
.
116
5.2.2
DER
PRAEPARATIONSBEGRIFF
IN
DER
PHYSIKALISCHEN
LITERATUR
.
116
5.2.3
UMSETZUNG
IM
UNTERRICHTSKONZEPT
.
117
5.3
WAHRSCHEINLICHKEITSINTERPRETATION
.
119
5.3.1
DIE
YYRAETSEL
"
DER
QUANTENMECHANIK
IN
SIMULATIONSEXPERIMENTEN
.
119
5.3.2
FORMULIERUNG
DER
WAHRSCHEINLICHKEITSINTERPRETATION
.
120
5.3.3
DETERMINISMUS
UND
STATISTISCHE
VORHERSAGBARKEIT
.
120
INHALTSVERZEICHNIS
5
5.4
INTERFERENZEXPERIMENTE
.
121
5.4.1
QUANTENOBJEKTE
IN
INTERFERENZEXPERIMENTEN
.
121
5.4.2
EXPERIMENTE
MIT
DEM
MACH-ZEHNDER-INTERFEROMETER
.
122
5.4.3
SCHUELERVORSTELLUNGEN
UND
QUANTENMECHANISCHE
VORSTELLUNGEN
.
122
5.4.4
PHOTONEN
UND
DIE
EIGENSCHAFT
YYWEG
"
.
123
5.4.5
DAS
DETEKTOREN-EXPERIMENT
.
123
5.4.6
BEUGUNG
VON
ELEKTRONEN
UND
ATOMEN
.
124
5.4.7
WELLENFUNKTION
UND
WAHRSCHEINLICHKEITSINTERPRETATION
.
125
5.4.8
DIE
BOMSCHE
WAHRSCHEINLICHKEITSINTERPRETATION
UND
DIE
ERKLAERUNG
DER
WELLE
TEILCHEN-PROBLEMATIK
.
126
5.4.9
UEBERLAGERUNGSZUSTAENDE
.
127
5.5
DER
QUANTENMECHANISCHE
MESSPROZESS
(KAPITEL
6)
.
127
5.5.1
EIGENSCHAFT
YYORT
"
IM
DOPPELSPALTEXPERIMENT
.
128
5.5.2
MESSPOSTULAT
DER
QUANTENMECHANIK
.
129
5.5.3
BOHRSCHES
KOMPLEMENTARITAETSPRINZIP
.
129
5.5.4
ZUSTANDSREDUKTION
.
130
5.5.5
SCHROEDINGERS
KATZE
UND
DEKOHAERENZ
.
132
5.6
DIE
HEISENBERGSCHE
UNBESTIMMTHEITSRELATION
(KAPITEL
7)
.
133
5.6.1
DIE
UNBESTIMMTHEITSRELATION
ALS
AUSSAGE
UEBER
DIE
PRAEPARIERBARKEIT
VON
QUANTENOBJEKTEN
.
133
5.6.2
DIE
GUETE
EINER
PRAEPARATION
.
133
5.6.3
DIE
QUANTITATIVE
FORMULIERUNG
DER
UNBESTIMMTHEITSRELATION
.
134
5.7
MOEGLICHKEITEN
UND
GRENZEN
BEI
DER
VERMITTLUNG
DES
QUANTENMECHANISCHEN
FORMALISMUS
IN
DER
SCHULE
.
134
5.7.1
VERZICHT
AUF
KOMPLEXE
ZAHLEN
.
135
5.7.2
BESCHREIBUNG
QUANTENMECHANISCHER
SYSTEME
DURCH
WELLENFUNKTIONEN
.
136
5.7.3
OPERATOREN
.
137
5.7.4
EIGENWERTE
UND
EIGENZUSTAENDE
.
138
5.7.5
OPERATOR
DER
GESAMTENERGIE
UND
SCHROEDINGERGLEICHUNG
.
138
5.7.6
POTENTIALTOPF
.
139
5.8
ATOME
(KAPITEL
9)
.
139
M
EVALUATION
DES
UNTERRICHTSKONZEPTS
141
6
ANLAGE
DER
EVALUATION
143
6.1
ZUM
EVALUATIONSBEGRIFF
.
143
6.2
ZIELE
UND
METHODEN
DER
EVALUATION
.
144
6.3
ABLAUF
DER
EVALUATION
.
147
7
EVALUATIONSERGEBNISSE
149
7.1
AUSWERTUNGSMETHODEN
.
149
7.2
GESAMTBEURTEILUNG
DER
VORSTELLUNGEN
.
152
7.3
WAHRSCHEINLICHKEITSDEUTUNG
.
153
7.3.1
ERGEBNISSE
DER
FRAGEBOGENAUSWERTUNG
.
153
7.3.2
INTERVIEWERGEBNISSE
.
155
7.4
ATOMVORSTELLUNG
.
158
7.4.1
ERGEBNISSE
DER
FRAGEBOGENAUSWERTUNG
.
158
7.4.2
FREIE
ATOMDARSTELLUNGEN
.
160
6
INHALTSVERZEICHNIS
7.4.3
INTERVIEWERGEBNISSE
.
162
7.4.4
GESAMTWERTUNG
DER
ERGEBNISSE
ZUR
ATOMVORSTELLUNG
.
164
7.5
VERSTAENDNIS
DER
UNBESTIMMTHEITSRELATION
.
165
7.5.1
ERGEBNISSE
DER
FRAGEBOGENAUSWERTUNG
.
165
7.5.2
INTERVIEWERGEBNISSE
.
167
7.6
VORSTELLUNGEN
ZUM
EIGENSCHAFTSBEGRIFF
.
169
7.6.1
ERGEBNISSE
DER
FRAGEBOGENAUSWERTUNG
.
169
7.6.2
INTERVIEWERGEBNISSE
ZUM
PRAEPARATIONSBEGRIFF
.
170
7.6.3
BEURTEILUNG
DER
NUETZLICHKEIT
DER
EINGEFIIHRTEN
BEGRIFFE
.
172
7.6.4
INTERVIEWERGEBNISSE ZUM
THEMA
ORTSEIGENSCHAFT
.
173
7.6.5
BEGRUENDUNGSMUSTER
ZUR
FEHLENDEN
ORTSEIGENSCHAFT
.
175
7.6.6
ERGEBNISSE
ZUM
MESSPOSTULAT
.
176
7.6.7
ERGEBNISSE
ZU
UEBERLAGERUNGSZUSTAENDEN
.
177
7.7
VERSTAENDNIS
DER
FORMALEN
ELEMENTE
DER
QUANTENMECHANIK
.
179
7.7.1
BEDEUTUNG
DER
WELLENFUNKTION
.
180
7.7.2
BEDEUTUNG
DER
EIGENWERTGLEICHUNG
.
181
7.8
ZUSAMMENFASSUNG
DER
EVALUATIONSERGEBNISSE
UND
GESAMTWERTUNG
DES
UNTERRICHTSKONZEPTS
182
IV
DAS
MUENCHENER
UNTERRICHTSKONZEPT
ZUR
QUANTENMECHANIK
-
LEHRTEXT
183
1
PHOTONEN
185
1.1
DER
PHOTOEFFEKT:
LICHT
LOEST
ELEKTRONEN
AUS
METALLOBERFLAECHEN
.
185
1.2
DEUTUNG
DES
PHOTOEFFEKTS
MIT
PHOTONEN
.
186
1.3
EXPERIMENTELLE
UEBERPRUEFUNG
DER
ENERGIEBILANZ
.
187
1.4
IMPULS
VON
PHOTONEN
.
189
2
PRAEPARATION
DYNAMISCHER
EIGENSCHAFTEN
191
2.1
PRISMENVERSUCH
MIT
LICHT
.
191
2.2
HALBDURCHLAESSIGER
SPIEGEL
(STRAHLTEILER)
.
193
2.3
POLARISATION
.
194
3
WELLEN
UND
TEILCHEN
197
3.1
LICHT
IM
INTERFEROMETER
.
197
3.2
VOM
LICHTSTRAHL
ZU
EINZELNEN
PHOTONEN
.
198
3.3
INTERFEROMETRIE
MIT
EINZELNEN
PHOTONEN
.
199
3.4
KANN
MAN
EINEM
PHOTON
EINEN
WEG
ZUSCHREIBEN?
.
201
3.5
ANSCHAULICHE
ERKLAERUNG
DES
ERGEBNISSES
.
203
3.6
TEILT
SICH
DAS
PHOTON?
.204
4
DIE
STATISTISCHEN
AUSSAGEN
DER
QUANTENTHEORIE
205
4.1
DOPPELSPALTEXPERIMENT
MIT
EINZELNEN
PHOTONEN
.
205
4.2
DAS
DOPPELSPALTEXPERIMENT
MIT
EINZELNEN
PHOTONEN
UND
DIE
WAHRSCHEINLICHKEITSAUSSA
GEN
DER
QUANTENTHEORIE
.
206
4.3
PRAEPARATION
UND
WAHRSCHEINLICHKEITSAUSSAGEN
.
208
5
ELEKTRONEN
ALS
QUANTENOBJEKTE
211
5.1
ELEKTRONENBEUGUNG
.
211
5.2
DOPPELSPALTEXPERIMENT
MIT
ELEKTRONEN
UND
ATOMEN
.
212
5.3
DIE
WELLENLAENGE
VON
ELEKTRONEN
.214
INHALTSVERZEICHNIS
7
5.4
DOPPELSPALTEXPERIMENT
MIT
KLASSISCHEN
TEILCHEN
UND
MIT
ELEKTRONEN
.
215
5.5
WAHRSCHEINLICHKEITSINTERPRETATION
UND
WELLENFUNKTION
.
218
5.6
WELLENFUNKTION
UND
WAHRSCHEINLICHKEITSVERTEILUNG
BEIM
DOPPELSPALT-EXPERIMENT
.
220
6
EIGENSCHAFTEN
VON
ELEKTRONEN
UND
DER
QUANTENMECHANISCHE
MESSPROZESS
223
6.1
DIE
EIGENSCHAFT
YYORT
"
IM
DOPPELSPALTEXPERIMENT
.
223
6.2
MESSPROZESS
UND
KOMPLEMENTARITAET
.224
6.3
MESSUNGEN
UND
EIGENSCHAFTEN
.226
6.4
ZUSTANDSREDUKTION
.
228
6.5
SCHROEDINGERS
KATZE,
MESSPROZESS
UND
DEKOHAERENZ
.
229
7
HEISENBERGSCHE
UNBESTIMMTHEITSRELATION
233
7.1
GLEICHZEITIGE
PRAEPARATION
VERSCHIEDENER
EIGENSCHAFTEN
.
233
7.2
PRAEPARATION
VON
ORT
UND
IMPULS
BEI
PHOTONEN
.234
7.3
EIN
MASS
FUER
DIE
YYGUETE
"
EINER
PRAEPARATION
.
235
7.4
MESSVERFAHREN
UND
EIGENSCHAFTEN
.236
7.5
QUANTITATIVE FORMULIERUNG
DER
UNBESTIMMTHEITSRELATION
.
237
7.6
UNBESTIMMTHEITSRELATION
UND
BAHNBEGRIFF
.
241
8
DER
WEG
ZUR
SCHROEDINGER-GLEICHUNG
243
8.1
MATHEMATISCHE
BESCHREIBUNG VON
QUANTENOBJEKTEN
.
243
8.2
PRAEPARATION
VON
ELEKTRONEN
AUF
BESTIMMTE
KINETISCHE
ENERGIE
.
244
8.3
WELLENFUNKTION
EINES
FREIEN
ELEKTRONS
.244
8.4
OPERATOREN
FUER
PHYSIKALISCHE
GROESSEN
.
245
8.5
DER
OPERATOR
DER
KINETISCHEN
ENERGIE
.
247
8.6
EIGENWERTGLEICHUNG
.
249
8.7
OPERATOR
DER
GESAMTENERGIE
.
251
8.8
DIE GRUNDGLEICHUNG
DER
QUANTENMECHANIK
.254
8.9
DAS
AUFFINDEN
STATIONAERER
ZUSTAENDE
MIT
DER
SCHROEDINGER-GLEICHUNG
.
255
8.10
ELEKTRONEN
IM
POTENTIALTOPF
.256
9
ATOME
261
9.1
WAS
SIND
ATOME?
.
261
9.2
LINIENSPEKTREN
.
261
9.3
DAS
BOHRSCHE
ATOMMODELL
.
263
9.4
ABSCHIED
VOM
BOHRSCHEN
ATOMMODELL
.
265
9.5
QUANTISIERUNG
DER
ENERGIE
IM
FRANCK-HERTZ-VERSUCH
.266
9.6
DREIDIMENSIONALER
POTENTIALTOPF
UND
ORBITALE
.
267
9.7
DAS
WASSERSTOFF-ATOM
.270
V
LITERATUR
277 |
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