Berlin 2005 – wissenschaftliches Programm
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DD: Didaktik der Physik
DD 10: Neue Konzepte III (Modellfreie Optik)
DD 10.3: Vortrag
Dienstag, 8. März 2005, 12:40–13:00, TU PN229
Modellfreie Optik III: Phänomenologische Behandlung der Beugung. Erweiterung des Fermat-Prinzips und Ausblick auf die Festkörperphysik — •Wilfried Sommer1, Johannes Grebe-Ellis2, Florian Theilmann3 und Lutz-Helmut Schön2 — 1Päd. Forschungsstelle, Kassel — 2Didaktik der Physik, Humboldt-Universität zu Berlin — 3Forschungsinstitut am Goetheanum, Dornach (CH)
Der Versuch, die Beugung in der Schule konsequent phänomenologisch zu behandeln, beginnt in dem vorgestellten Ansatz mit einer systematischen Erarbeitung von Erscheinungsreihen. Der Zusammenhang zwischen den jeweils wirksamen räumlichen Bedingungen und den auftretenden Erscheinungen wird durch geometrische Ordnungselemente beschrieben [1]. Die Erscheinungsreihen schliessen die Eigenschaften von Beugungsbildern bei Rotationen eines Gitters mit ein. Dabei ergeben sich überraschende Beobachtungen, die normalerweise nicht oder kaum beachtet werden. Insbesondere treten Beugungsbilder in Form von Kegelschnitten auf. Es wird gezeigt, wie sich eine erweiterte Form des Fermat-Prinzips als tragfähiger Beschreibungsansatz erweist. Dabei können Elemente der Festkörperphysik, etwa die Laue-Kegel, das reziproke Gitter und das Konzept der Ewald-Kugel anschaulich eingeführt werden.
[1] J. Grebe-Ellis, W. Sommer, J. Vogt. Abituraufgaben zur Hebung, Beugung und Polarisation – Materialien für einen modellfreien Optikunterricht im Grund- und Leistungskurs Physik. Kassel (2002).