Fortsetzung der Einheit in der Sek. II


Unterrichtsthemen:

Entstehung von E- und B-Feldern bei einer e-m Welle
Polarisation von Licht
Verbotene Übergänge
Messprozess in der Quantenmechanik

 


Atomare Übergänge unter der Lupe in der Sek. II

 

Entstehung von E- und B-Feldern bei einer e-m Welle*:
Inhalt
Methode
Material
Unterschied zwischen der Schwingung der Ladung in einer Antenne und der Schwingung der Ladung im Atom: Frequenz und Intensität LS-Gespräch Atomschwingung (2 MB) [Video]
Animation Antenne [Internetlink]
Wie entsteht das B-Feld: Durch Strömung von Elektronium
Wie entsteht das E-Feld: Durch Verschiebung des Elektroniums
Beide Felder entstehen versetzt zueinander (Nahfeld einer Antenne).
LS-Gespräch Animation (2 MB) [Video]

Herstellung eines Daumenkinos "atomarer Übergang".
Von den Einzelbildern zur Animation: Erklärung der physikalischen Messung. Ausdruck der Vorlage im DINA3 Format.

Basteln Vorlage zum Ausschneiden [Bild]
Beispiel für Daumenkino [Bild]

 

 

Polarisation von Licht*:
Inhalt
Methode
Material
Schüler untersuchen in Partnerarbeit sechs atomare Übergänge. Die Videos sollen nach den Richtungen der Schwingung des Elektroniums geordnet werden. Es treten bei atomaren Übergängen nur drei Schwingungsrichtungen auf: rechtszirkular, linkszirkular und linear
Partnerarbeit am Computer Animationen: (je ca. 2,6 MB)
Anim 1 [Video] Anim 2 [Video]
Anim 3 [Video] Anim 4 [Video]
Anim 5 [Video] Anim 6 [Video]
Die Schwingungsrichtung des Elektroniums entspricht der Schwingungsrichtung der emittierten e-m Welle. LS-Gespräch  
Die Richtung der e-m Wellen kann gefiltert werden:
Schülerexperimente mit Polarisationsfolien: Polarisationsrichtung beim Handydisplay, beim Laptop, bei der digitalen Armbanduhr......
Schülerexperimente Polarisationsfolien

Anwendung der Polarisation im Alltag: Flachbildschirme
Schüler stellen das Faltblatt "Flachbildschirme für Dummies" her.

Projektarbeit
in Gruppen
Funktion Flachbildschirm [Internetlink]

 

 

Verbotene Übergänge*:
Inhalt
Methode
Material
Was unterscheidet die Animation "verbotener Übergang" von den andren Übergängen? Es schwingen zwei Dipole (Quadrupol). Partnerarbeit am Computer "erlaubter" Übergang (3 MB) [Video]
"verbotener" Übergang (3 MB) [Video]
Warum gilt dieser Übergang durch die Auswahlregeln als "verboten"?
Wenn das Feld von zwei Dipolen im atomaren Abstand überlagert wird, so nimmt man im Vergleich zum einzelnen Dipol ein sehr geringes Fernfeld wahr. Die Intensität des Fernfeldes ist u.a. vom Abstand der beiden Dipole abhängig. Beim atomaren Abstand von 0,1 nm ist die Intensität des Fernfeld sehr gering. Aufgrund der geringen Abstrahlung dauert der Übergang sehr lange. Der Übergang findet aber trotzdem statt und kann unter besonderen Bedingungen beobachtet werden.

LS-Gespräch
evt. Experiment

Wellenwanne mit zwei Erregern

Abstand zweier Dipole (1 MB) [Video]
Einzelbilder:
Fernfeld eines Dipols [Bild]
Fernfeld zweier Dipole [1] [2][3][4][5]

Beispiele für sichtbare verbotene Übergänge: Polarlichter
(z.B. grünliche Linie des atomaren Sauerstoffes)

LS-Gespräch "verbotenes Licht" [Bild]

 

 

Messprozess in der Quantenmechanik*:
Inhalt
Methode
Material
Kann man die Bilder des Atoms mit dem quantenmechanischen Messprozesses vereinen?
LS-Gespräch  
Wie kommen die Bilder durch "reale" Messungen zustande? LS-Gespräch Animation (2,3 MB) [Video]

 

 

* Es werden im Bereich Sekundarstufe II keine ausgearbeiteten Stunden und Einheiten vorgestellt, sondern nur erprobte Ausschnitte aus dem Unterricht zum jeweiligen Thema.