Atom- und Kernphysik

Leistungskurs Klasse 12

Die Schüler vertiefen und erweitern ihre Kenntnisse über Modelle der Atomhülle und des Atomkerns. Das Welle-Teilchen-Verhalten von Mikroobjekten wird den Schülern am Beispiel der Photonen und der Interferenz von Elektronenstrahlung nahegebracht. Sie werden mit der Einsteiníschen Deutung des äußeren lichtelektrischen Effektes vertraut gemacht. Die Schüler begreifen das Wasserstoffspektrum und die Berechnung der Lage der Spektrallinien sowie das Franck-Hertz-Experiment als Bestätigung der Quantentheorie.
Die Schüler wissen, dass der LASER eine Lichtquelle mit außergewöhnlichen Eigenschaften ist. Sie vertiefen ihre Einsicht, dass neben dem sichtbaren Licht, der ultravioletten und infraroten Strahlung auch die Röntgenstrahlung ein Teil des elektromagnetischen Spektrums ist. Die Schüler lernen mehrere Atomkernmodelle kennen, die sich voneinander unterscheiden, aber nebeneinander genutzt werden müssen, um unterschiedliche Eigenschaften der Atomkerne adäquat widerzuspiegeln.
Die Schüler erkennen, dass bei der Spaltung schwerer und der Verschmelzung leichter Kerne Energie frei wird. Die Erläuterung des Prinzips eines Kernreaktors und Kernkraftwerkes wird mit Diskussionen über deren Vorzüge und Probleme verbunden.
Die Schüler vertiefen ihre Einsicht, dass die Physik eine Erfahrungswissenschaft ist und dass die Grundlagen der Modelle und Theorien durch Experimente gesichert sind, obwohl mikrophysikalische Objekte der Wahrnehmung mit den Sinnesorganen direkt nicht zugänglich sind.

Grundlagen der Quantenphysik



Inhalt

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Äußerer lichtelektrischer Effekt

    Abhängigkeit der kinetischen Energie der Photoelektronen von der Frequenz des Lichtes

Probleme beim Deuten des äußeren lichtelektrischen Effekts mit dem Wellen- und Teilchenmodell

 

Planckísches Wirkungsquantum

Würdigung der Arbeit von M. Planck und A. Einstein als Beginn der modernen Physik

 

Photon

    Masse eines Photons
    Impuls des Photons
    Welle-Teilchen-Verhalten des Photons

Projekt Historische Entwicklung derVorstellungen vom Licht

 

Interferenz von Elektronenstrahlung

    De-Broglie-Wellenlänge

 

 

Welleneigenschaften von Elementarteilchen

 

 

Prinzip des Elektronenmikroskops

 

 

Heisenbergísche Unbestimmtheitsrelation

Störung des Messobjektes durch den Messprozess

 

Z:

 

 

Z:

 

 

Quantenmechanisches Atommodell

Pauliprinzip
Wahrscheinlichkeitswelle

 

 

Physik der Atomhülle

 

Inhalt

Hinweis

Links

Bohrísches Atommodell

Historische Entwicklung der Atommodelle

 

Spektren

    kontinuierliches Spektrum
    Linienspektrum
    Infrarote und ultraviolette Strahlung

Spektralanalyse
Ozonloch

 

Energieniveaus beim Wasserstoffatom

 

 

Spektrum des Wasserstoffatoms

 

 

Franck-Hertz-Experiment

 

 

LASER

Spontane und induzierte Emission
Aufbau und Wirkungsweise eines LASERs
Eigenschaften der LASER-Strahlung

Theoretische Vorhersage der induzierten Emission
LASER-Strahlung in Wissenschaft, Technik und Medizin

 

 

Röntgenstrahlung

 

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Erzeugung von Röntgenstrahlung

Aufbau einer Röntgenröhre

 

Arten der Röntgenstrahlung

    Bremsstrahlung
    Charakteristische Strahlung

Würdigung W. C. Röntgens

 

Eigenschaften der Röntgenstrahlung

    Strahlenschutz

Einordnung der Röntgenstrahlung inselektromagnetische Spektrum
Anwendungen der Röntgenstrahlung in Wissenschaft, Technik und Medizin

 

Röntgeninterferenz

Laue-Verfahren

 

Braggsche Gleichung

Historische Bedeutung der ersten Laue-Aufnahme
Drehkristallverfahren
Debye-Scherrer-Verfahren

 

Streuung von Röntgenstrahlung

    Compton-Effekt

 

 

 

Kernphysik

 

Inhalt

Hinweis

Links

Kernmodelle

    Kernkraft, Coulombkraft

Physik 10, Lernbereich Kernphysik
Notwendigkeit der Verwendung mehrerer Modelle

 

Radioaktivität

    Alphastrahlung
    Betastrahlung
    Neutrino
    Gammastrahlung
    Neutronenstrahlung

Würdigung der Leistungen H. Becquerels und M. und P. Curies
Projekt Strahlungsbelastung der Umwelt

 

Reaktionsgleichungen

 

 

Wechselwirkungen verschiedener Strahlungen mit Stoff

    Streuung
    Absorption

 

 

Strahlenschutz

 

 

Dosiseinheiten

 

 

Nachweisgeräte für Kernstrahlung

    Zählrohr
    Nebelkammer

Blasenkammer, Szintillationszähler

 

Zerfallsgesetz

 

 

Künstliche Kernumwandlungen

    Aktivierung

 

 

Kernspaltung

Entdeckung der Kernspaltung durch O. Hahn und F. Strassmann

 

Massendefekt

 

 

Bindungsenergie


    Bindungsenergie pro Nukleon in Abhängigkeit von der Massenzahl

 

 

Kettenreaktion

 

 

Kernreaktor

Aufbau und prinzipielle Wirkungsweise

 

Kernkraftwerk

    Energieumwandlungen

Entsorgung des radioaktiven Mülls

 

Kernfusion

Perspektiven

 

Elementarteilchen

Quarkhypothese
Teilchenbeschleuniger

 

Höhenstrahlung

 

 

Mensch, Kraftwerke, Umwelt