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Quantenphysik interaktiv [zurück zur Übersicht]

VorschauDie Quantenphysik ist ein sehr modernes und hochaktuelles Teilgebiet der Physik, das auch Eingang in den Physiklehrplan der Oberstufe gefunden hat. Phillipp Bitzenbauer von der FAU Erlangen-Nürnberg besuchte die DJDS, um Schülerinnen der Oberstufe Einblicke in dieses Fachgebiet zu vermitteln.

Der Beginn der Quantenphysik liegt um 1900. Zu dieser Zeit lieferten physikalische Experimente immer wieder Ergebnisse, die durch die klassische Physik nicht zu erklären waren. Eine völlig neue Denkweise war also gefordert. Namhafte Physiker wie Max Planck, Albert Einstein, Werner Heisenberg und Erwin Schrödinger entwickelten daraufhin u. a. ein neues Modell für Licht: „Lichtquanten-“ oder auch „Photonen-Modell“ genannt. Bis heute wird zu diesem Thema geforscht. U. a. sind dabei Laser und Quantencomputer entwickelt worden.

Das Modell der Lichtquanten ist nicht leicht zu erfassen und kann durch Schulversuche kaum veranschaulicht werden. Denn Photonen lassen sich schlichtweg nicht „beobachten“. Deswegen wurden an der Professur für Didaktik der Physik an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Experimente entwickelt, die Schülerinnen und Schülern helfen sollen, Photonen und ihr Verhalten besser zu verstehen. Diese Experimente brachte Phillip Bitzenbauer, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Physikalischen Institut der FAU, am 19.11.2019 mit an die DJDS und stellte sie – eingebettet in ein Unterrichtskonzept – den „Physikerinnen“ der Oberstufe vor.

Neben der Veranschaulichung durch die Versuche wurden die Schülerinnen dazu angeleitet, das Verhalten der Photonen selbst zu „entdecken“. Dabei lief es immer wieder darauf hinaus: „Sehen Sie, wir sehen nichts!“ Denn Photonen sind einfach nicht zu „orten“ – man muss ein bisschen tricksen, um etwas über sie zu lernen.

Doch nicht nur die quantenphysikalischen Inhalte waren an diesem Vormittag lehrreich. Auch die Berichte eines begeisterten Physikers für sein Forschungsgebiet, kombiniert mit Anekdoten, lieferte interessante Einblicke in die Arbeit in einem Forschungslabor.


(djd-Bericht vom 20.11.2019/kob; Bilder: djd)

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