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Mit der Kompaktanordnung zur h-Bestimmung von Leybold untersuchen Ihre Schüler*innen die Abhängigkeit der aus einer Kalium-Fotozelle herausgelösten kinetischen Energie von Elektronen in Abhängigkeit der Lichtfrequenz von Farben einer Quecksilber-Dampflampe. [ Es kann aber auch eine andere Anordnung oder eine Simulation verwendet werden. ]
Die aufgenommenen Datenpunkte ergeben eine Gerade im Frequenz-Energie Diagramm, deren beschreibende Funktionsvorschrift als Einstein-Gleichung bekannt ist. Ihre Lernenden schlussfolgern, dass die Energie des Lichts offenbar von ihrer Frequenz abhängt und lernen die Grenzfrequenz als Schwelle zur Auslösung des Fotoeffekts kennen.
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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