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Um die Energieabhängigkeit beim Fotoeffekt quantitativ untersuchen zu können, lernen Ihre Schüler*innen vorab den Aufbau mit Fotokathode, Ringanode und Kondensator kennen.
Mithilfe ihrer Kenntnisse aus dem zuvor durchgeführten Hallwachs-Versuch und einem informierenden Text zu Grundbegriffen der Elektrizitätslehre (Stromkreis, Stromstärke, Spannung), sowie den nötigen Grundlagen zum Verständnis eines Kondensators, erklären Ihre Lernenden die Idee zur Bestimmung der frequenzabhängigen Energie des Lichts mithilfe der Gegenfeldmethode selbstständig.
In dieser Unterrichtsreihe zur Teilcheneigenschaft von Licht erkennen Ihre Schüler*innen zunächst beim Hallwachs-Versuch, dass die Lichtenergie unabhängig von der Amplitude ist - im Widerspruch zum Wellenmodell - und stattdessen von der Lichtfarbe (Wellenlänge/Frequenz) abhängt.Bei der Untersuchung des Fotoeffekts im Experiment und einer Simulation finden Ihre Lernenden die Einstein-Gleichung und interpretieren die Beobachtungen im Rahmen der Photonentheorie auf natürliche Weise, was dem Wellenbild versagt geblieben ist.
Klassenstufen: Q1 (11./12. Jhg.), Q2 (12./13. Jhg.)
Dieses Materialpaket kombiniert die beiden Unterrichtsreihen zu Licht als elektromagnetischer Welle und als Photonenstrom.Ihre Schüler*innen lernen die wellenartige Ausbreitung anhand der Phänomene Beugung und Interferenz beim Doppelspaltexperiment von Thomas Young kennen und vertiefen dieses Verständnis mit Experimenten am optischen Gitter.Der Hallwachsversuch zeigt die Grenzen des Wellenmodells bei der Bestrahlung einer Zinkplatte mit Licht einer Quecksilberdampflampe auf und löst das Problem mit der Einstein'schen Photonentheorie als Interpretation der Einstein-Gleichung, die sich bei der Untersuchung des Fotoeffekts mit einer Fotozelle ergibt.
Klassenstufen: Q1 (11./12. Jhg.), Q2 (12./13. Jhg.)
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