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Woche 1 · 23.–27.11.2026

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

  1. 1Ich kann die de-Broglie-Wellenlänge eines Teilchens berechnen, auch für Elektronen nach einer Beschleunigungsspannung.
  2. 2Ich kann die Ringe in der Elektronenbeugungsröhre deuten und daraus die Wellenlänge bestimmen.
  3. 3Ich kann klassische Teilchen, klassische Wellen und Quantenobjekte am Doppelspalt vergleichen.
  4. 4Ich kann erklären, wie das Interferenzmuster Treffer für Treffer entsteht und was die Wahrscheinlichkeit dabei bedeutet.
  5. 5Ich kann begründen, warum man Interferenz bei großen Objekten so schwer nachweisen kann.
Zum Verständnis-CheckAm Mittwoch prüfst du, welche Ziele schon sitzen.

Die festen Termine

Mo 23.11.Doppelstunde

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.

Konzeptfrage

Bei einer Elektronenbeugungsröhre wird die Beschleunigungsspannung erhöht. Wie ändern sich die Ringe auf dem Leuchtschirm?

Di 24.11.Doppelstunde

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.

Konzeptfrage

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?

Konzeptfrage

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?

Mi 25.11.Einzelstunde

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 min

Erst 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.

Noch offen: 9 von 9 Pflichtbausteinen, etwa 155 min.
fabrica-StationPflicht15 min· Ziel 1

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.

Auftrag: Starte hier, bevor du liest. Stelle im de-Broglie-Rechner ein Elektron nach 4 kV ein und lies die Wellenlänge ab. Vergleiche dann mit C₆₀ bei 200 m/s und einem Tennisball bei 50 m/s. Was fällt dir auf?
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Dein Ergebnis
pm
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Skript PL5 3.1Pflicht20 min· Ziel 1

Die de-Broglie-Hypothese

Ziel 1: Ich kann die de-Broglie-Wellenlänge eines Teilchens berechnen, auch für Elektronen nach einer Beschleunigungsspannung.

Auftrag: Lies jetzt nach, woher die Formel kommt, die der Rechner benutzt hat. Prüfe dein Ergebnis für 4 kV von Hand.
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fabrica-StationPflicht30 min· Ziel 2

Ringe vermessen

Ziel 2: Ich kann die Ringe in der Elektronenbeugungsröhre deuten und daraus die Wellenlänge bestimmen.

Auftrag: Am Montag hast du die Röhre gesehen. Miss jetzt in der Station für drei Beschleunigungsspannungen den Radius des inneren Rings und bestimme jeweils die Wellenlänge. Vergleiche mit λ = h ÷ √(2 m e U). Was passiert mit dem Ring, wenn du U vervierfachst?
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Skript PL5 3.2Pflicht20 min· Ziel 2

Die Elektronenbeugungsröhre

Ziel 2: Ich kann die Ringe in der Elektronenbeugungsröhre deuten und daraus die Wellenlänge bestimmen.

Auftrag: Lies nach, warum Ringe entstehen und keine Streifen, und prüfe deine Messung aus der Station mit der Rechnung im Abschnitt.
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fabrica-StationPflicht20 min· Ziel 4

Einzelne Quanten am Doppelspalt

Ziel 4: Ich kann erklären, wie das Interferenzmuster Treffer für Treffer entsteht und was die Wahrscheinlichkeit dabei bedeutet.

Auftrag: Starte hier. Schicke erst 10, dann 100, dann 10 000 Elektronen durch den Doppelspalt. Ab wie vielen erkennst du das Muster? Kannst du vorhersagen, wo das nächste Elektron landet?
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Skript PL5 3.3Pflicht10 min· Ziel 3

Elektronen am Doppelspalt

Ziel 3: Ich kann klassische Teilchen, klassische Wellen und Quantenobjekte am Doppelspalt vergleichen.

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Skript PL5 4.1Pflicht15 min· Ziel 3

Teilchen, Welle, Quantenobjekt: drei Doppelspaltversuche

Ziel 3: Ich kann klassische Teilchen, klassische Wellen und Quantenobjekte am Doppelspalt vergleichen.

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Skript PL5 4.2Pflicht15 min· Ziel 4

Das Muster entsteht Treffer für Treffer

Ziel 4: Ich kann erklären, wie das Interferenzmuster Treffer für Treffer entsteht und was die Wahrscheinlichkeit dabei bedeutet.

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Skript PL5 4.4Pflicht10 min· Ziel 4

Wahrscheinlichkeit statt Determinismus

Ziel 4: Ich kann erklären, wie das Interferenzmuster Treffer für Treffer entsteht und was die Wahrscheinlichkeit dabei bedeutet.

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fabrica-StationWahl20 min· Ziel 5

Fullerene am Gitter

Ziel 5: Ich kann begründen, warum man Interferenz bei großen Objekten so schwer nachweisen kann.

Auftrag: Lass die Fullerene einzeln fliegen und schalte die Geschwindigkeitsselektion ein und aus. Erkläre, warum das Muster mit Selektion schärfer wird. Was passiert, wenn die Moleküle heiß sind?
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Skript PL5 3.4Wahl10 min· Ziel 5

Auch große Objekte interferieren

Ziel 5: Ich kann begründen, warum man Interferenz bei großen Objekten so schwer nachweisen kann.

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