Ist ein Elektron eine Welle?
Licht verhält sich manchmal wie ein Strom von Teilchen – das hast du beim Photoeffekt gesehen. Diese Woche drehen wir die Frage um: Kann sich ein Elektron, ein Atom oder sogar ein großes Molekül wie eine Welle verhalten? Und was soll das heißen, wenn jedes Elektron doch immer als ganzes an einem Punkt ankommt?
Ziele der Woche
- 1Ich kann die de-Broglie-Wellenlänge eines Teilchens berechnen, auch für Elektronen nach einer Beschleunigungsspannung.
- 2Ich kann die Ringe in der Elektronenbeugungsröhre deuten und daraus die Wellenlänge bestimmen.
- 3Ich kann klassische Teilchen, klassische Wellen und Quantenobjekte am Doppelspalt vergleichen.
- 4Ich kann erklären, wie das Interferenzmuster Treffer für Treffer entsteht und was die Wahrscheinlichkeit dabei bedeutet.
- 5Ich kann begründen, warum man Interferenz bei großen Objekten so schwer nachweisen kann.
Die festen Termine
Auftakt: Elektronen auf dem Schirm
Realversuch Elektronenbeugungsröhre. Vorher gibt jeder eine Vorhersage ab: Was sieht man auf dem Leuchtschirm, wenn Elektronen durch eine dünne Graphitfolie fliegen – und was ändert sich bei höherer Spannung? Danach beginnt die freie Arbeit am Wochenweg.
Bei einer Elektronenbeugungsröhre wird die Beschleunigungsspannung erhöht. Wie ändern sich die Ringe auf dem Leuchtschirm?
Freie Arbeit und Austausch
Freie Arbeit am Wochenweg. In der Mitte der Stunde ein kurzer Austausch über eine Konzeptfrage: abstimmen, mit dem Nachbarn diskutieren, noch einmal abstimmen.
Ein Schüler argumentiert: „Jedes Elektron wird als Ganzes an einem Ort nachgewiesen. Also muss es auch als Ganzes durch genau einen der beiden Spalte gegangen sein – man weiß nur nicht, durch welchen.“ Wie ist dieses Argument zu bewerten?
Ein Schüler meint: „Würde man die Elektronen nur genau genug gleich präparieren, könnte man vorhersagen, wo jedes einzelne auf dem Schirm landet.“ Wie ist diese Aussage nach heutigem Wissen zu bewerten?
Verständnis-Check
Selbsteinschätzung zu den Wochenzielen, dann der Check: Fragen und eine Erklärung in eigenen Worten. Danach besprechen wir, was bei vielen noch hakt.
Dein Wochenweg
Pflicht 155 min · Wahl 60 minErst ausprobieren, dann lesen: Jede Station stellt eine Frage, die du dort beantworten kannst. Der Skriptabschnitt danach erklärt, was du gesehen hast. Pflichtbausteine brauchst du für die Ziele der Woche, Wahlbausteine vertiefen. Wo ein Feld „Dein Ergebnis“ steht, kannst du abhaken, sobald dein Ergebnis passt. Abhaken bleibt auf diesem Gerät.
Wie lang ist die Welle eines Elektrons – und eines Tennisballs?
Ziel 1: Ich kann die de-Broglie-Wellenlänge eines Teilchens berechnen, auch für Elektronen nach einer Beschleunigungsspannung.
Die de-Broglie-Hypothese
Ziel 1: Ich kann die de-Broglie-Wellenlänge eines Teilchens berechnen, auch für Elektronen nach einer Beschleunigungsspannung.
Ringe vermessen
Ziel 2: Ich kann die Ringe in der Elektronenbeugungsröhre deuten und daraus die Wellenlänge bestimmen.
Die Elektronenbeugungsröhre
Ziel 2: Ich kann die Ringe in der Elektronenbeugungsröhre deuten und daraus die Wellenlänge bestimmen.
Einzelne Quanten am Doppelspalt
Ziel 4: Ich kann erklären, wie das Interferenzmuster Treffer für Treffer entsteht und was die Wahrscheinlichkeit dabei bedeutet.
Elektronen am Doppelspalt
Ziel 3: Ich kann klassische Teilchen, klassische Wellen und Quantenobjekte am Doppelspalt vergleichen.
Teilchen, Welle, Quantenobjekt: drei Doppelspaltversuche
Ziel 3: Ich kann klassische Teilchen, klassische Wellen und Quantenobjekte am Doppelspalt vergleichen.
Das Muster entsteht Treffer für Treffer
Ziel 4: Ich kann erklären, wie das Interferenzmuster Treffer für Treffer entsteht und was die Wahrscheinlichkeit dabei bedeutet.
Wahrscheinlichkeit statt Determinismus
Ziel 4: Ich kann erklären, wie das Interferenzmuster Treffer für Treffer entsteht und was die Wahrscheinlichkeit dabei bedeutet.
Fullerene am Gitter
Ziel 5: Ich kann begründen, warum man Interferenz bei großen Objekten so schwer nachweisen kann.
Auch große Objekte interferieren
Ziel 5: Ich kann begründen, warum man Interferenz bei großen Objekten so schwer nachweisen kann.
Üben mit noctua
- Die de-Broglie-Hypothese
- Die Elektronenbeugungsröhre
- Elektronen am Doppelspalt
- Teilchen, Welle, Quantenobjekt: drei Doppelspaltversuche
- Einzelne Quantenobjekte: Das Muster entsteht Treffer für Treffer
- Wahrscheinlichkeit statt Determinismus
- Auch große Objekte interferieren