Quantenphysik

(Angepasstes) Programm für Oberstufenkurse

Dauer des Praktikums: ca. 3 Stunden (inkl. einer 15-minütigen Pause), Praktikumsbeginn: zwischen 9:00 und 10:00 Uhr oder zwischen 13:00 und 14:00 Uhr, Anzahl der Plätze: 10

Zur Zeit besteht in unseren Praktika eine Mund-Nasen-Schutz-Pflicht für alle Anwesenden! Die Masken sind selbst mitzubringen! Bitte beachten Sie auch unseren restlichen Corona-Regeln

Experimentieren im Quantenlabor – das bedeutet, sich mit Phänomenen der Mikrowelt zu beschäftigen! Das Verhalten von "Quantenobjekten" lässt sich oft nicht mit unseren Alltagserfahrungen erklären. Mit klassischen Modellen, wie z. B. Teilchen oder Welle, kann man Vieles beschreiben, aber das bedeutet noch lange nicht, dass man genau verstanden hat, was ein "Quant" eigentlich ist. Quantenphysik gilt als nicht zu verstehen und dennoch ist sie Grundlage für 30% des Weltbruttosozialprodukts! Quantenmechanik steckt in digitalen Technologien und in vielen medizinischen Analysemethoden wie z. B. der Kernspintomographie. Jeder Laser ist eine "quantenmechanische Maschine" und aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken.

Die folgenden Experimente stehen jeweils in ein- oder zweifacher Ausführung zur Verfügung:

  • Welle-Teilchen-Dualismus (1. Interferenz: Bestimmung der Rillenbreite einer CD und einer DVD mithilfe eines Lasers, 2. Untersuchung des Photoeffekts mithilfe eines Elektrometers)
  • Der Franck-Hertz-Versuch
  • Der Innere Photoeffekt (Bestimmung des Planck'schen Wirkungsquantums mithilfe der Kennlinien dreier LEDs)
  • Elektronenbeugung
  • Emissionsspektren
  • Röntgenspektroskopie; optionaler Vorversuch: Bragg-Reflexion
  • Der Tunneleffekt

 

Die Quantenlabor-Experimente werden zur Zeit einzeln durchgeführt. Jeder führt jeweils nur eines der angebotenen Experimente durch. Zur Messung und Auswertung steht an jedem Arbeitsplatz ein Notebook zur Verfügung.

Eine etwa einstündige Nachbesprechung (via Zoom) kann hinzugebucht werden. Diese ersetzt die sonst üblichen Abschlussvorträge. Bitte vereinbaren Sie dazu bei der Anmeldung einen weiteren Termin!

Das Angebot richtet sich an Schulklassen, die dieses Thema zur Zeit im Unterricht behandeln oder bereits behandelt haben!

Entsprechendes Vorwissen ist unbedingt nötig zur Durchführung dieses Praktikums: Das Thema Interferenz sollte auf jeden Fall schon behandelt worden sein. Die Schülerinnen und Schüler sollten außerdem eine Vorstellung vom Aufbau eines Atoms haben (beispielsweise gemäß des Bohr'schen Atommodells) und mit der Formel E = h·f vertraut sein.

Bringen Sie zur Sicherung der aufgenommenen Daten am besten einen USB-Stick mit.