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Ergänzende Informationen zum Lernbereich „Quanten- und Atomphysik“

Berufsoberschule: Physik 13 (T)
Aufgaben
Thema Datentyp Zuordnung zum Lehrplan
FOSBOS_Ph_13_Gott würfelt nicht Material zur Aufgabe PDF, 1.1 MB
  • Kompetenzerwartung: beschreiben mithilfe von Computersimulationen oder Filmen die Gemeinsamkeiten bzw. Unterschiede des Verhaltens von klassischen Teilchen und klassischen Wellen mit bzw. zu freien, gleichartig präparierten Quantenobjekten bei Doppelspaltexperimenten. Anhand der dabei auftretenden Interferenzmuster treffen sie qualitative Wahrscheinlichkeitsvorhersagen über den Ausgang von Einzelmessungen und berechnen die den Quantenobjekten zuordenbaren Wellenlängen, indem sie ihr Wissen über Beugung und Interferenz am Doppelspalt anwenden.
FOSBOS_Ph_13_Komplementarität am Doppelspalt Material zur Aufgabe PDF, 802.9 KB
  • Kompetenzerwartung: entscheiden mithilfe der Komplementarität von „Welcher-Weg-Information“ und „Interferenzfähigkeit“, ob bei Experimenten mit Quantenobjekten Interferenzerscheinungen auftreten, und erläutern dabei den Einfluss des Messvorgangs auf das Messergebnis. Auf Grundlage ihres Wissens um die Eigenschaften von Quantenobjekten sowie die Unbestimmtheitsrelation von Heisenberg mit den komplementären Größenpaaren „Ort“ und „Impuls“ zeigen sie Grenzen klassischer Modelle bei der Deutung quantenphysikalischer Prozesse auf und beschreiben den Wandel des physikalischen Weltbildes im 20. Jahrhundert.
FOSBOS_Ph_13_Der endlich tiefe Potenzialtopf Material zur Aufgabe PDF, 726.1 KB
  • Kompetenzerwartung: beschreiben gebundene Zustände von Quantenobjekten durch reellwertige zeitunabhängige Zustandsfunktionen (Ψ-Funktionen) und modellieren ihre Bindung in einem quantenmechanischen System insbesondere durch abschnittweise konstante potenzielle Energiefunktionen V (Potenzialtopfmodelle). Sie nutzen Computerprogramme und im Fall eines eindimensionalen Potenzialtopfs mit unendlich hohen Wänden auch Methoden der Differenzial‑ und Integralrechnung, um die Ψ-Funktionen unter Berücksichtigung von Anfangs‑ und Randbedingungen als Lösungen der zeitunabhängigen Schrödingergleichung für diskrete Energiewerte und in Abhängigkeit von Quantenzahlen zu ermitteln. Sie veranschaulichen Ψ und |Ψ|2 durch Liniendiagramme und treffen Aussagen über die Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Quantenobjekte innerhalb bestimmter Bereiche.
FOSBOS_Ph_13_Farbzentrum Material zur Aufgabe PDF, 1.1 MB
  • Kompetenzerwartung: beschreiben gebundene Zustände von Quantenobjekten durch reellwertige zeitunabhängige Zustandsfunktionen (Ψ-Funktionen) und modellieren ihre Bindung in einem quantenmechanischen System insbesondere durch abschnittweise konstante potenzielle Energiefunktionen V (Potenzialtopfmodelle). Sie nutzen Computerprogramme und im Fall eines eindimensionalen Potenzialtopfs mit unendlich hohen Wänden auch Methoden der Differenzial‑ und Integralrechnung, um die Ψ-Funktionen unter Berücksichtigung von Anfangs‑ und Randbedingungen als Lösungen der zeitunabhängigen Schrödingergleichung für diskrete Energiewerte und in Abhängigkeit von Quantenzahlen zu ermitteln. Sie veranschaulichen Ψ und |Ψ|2 durch Liniendiagramme und treffen Aussagen über die Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Quantenobjekte innerhalb bestimmter Bereiche.
FOSBOS_Ph_13_Wasserstoffatom quantenphysikalisch Material zur Aufgabe PDF, 900.5 KB
  • Kompetenzerwartung: beschreiben gebundene Zustände von Quantenobjekten durch reellwertige zeitunabhängige Zustandsfunktionen (Ψ-Funktionen) und modellieren ihre Bindung in einem quantenmechanischen System insbesondere durch abschnittweise konstante potenzielle Energiefunktionen V (Potenzialtopfmodelle). Sie nutzen Computerprogramme und im Fall eines eindimensionalen Potenzialtopfs mit unendlich hohen Wänden auch Methoden der Differenzial‑ und Integralrechnung, um die Ψ-Funktionen unter Berücksichtigung von Anfangs‑ und Randbedingungen als Lösungen der zeitunabhängigen Schrödingergleichung für diskrete Energiewerte und in Abhängigkeit von Quantenzahlen zu ermitteln. Sie veranschaulichen Ψ und |Ψ|2 durch Liniendiagramme und treffen Aussagen über die Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Quantenobjekte innerhalb bestimmter Bereiche.
FOSBOS_Ph_13_Röntgenstrahlung_DU Material zur Aufgabe PDF, 670.9 KB
  • Kompetenzerwartung: erläutern die Erzeugung von Röntgenstrahlung in einer Röntgenröhre, erklären mithilfe geeigneter Modellvorstellungen den kontinuierlichen und den charakteristischen Anteil des Emissionsspektrums und beurteilen den Einfluss der Beschleunigungsspannung der Röntgenröhre und des Anodenmaterials auf das Gesamtspektrum. Sie ziehen Rückschlüsse auf das verwendete Material in der Röntgenröhre und bewerten den medizintechnischen Einsatz von Röntgenstrahlung unter gesundheitlichen Gesichtspunkten. Für Strukturanalysen sowie zur Berechnung von Wellenlängen wenden sie die Gesetzmäßigkeiten der Bragg-Reflexion an.

Ergänzende Informationen sind nicht Bestandteil des Lehrplans.