Hannover 2016 – wissenschaftliches Programm

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DD: Fachverband Didaktik der Physik

DD 13: Neue Konzepte 4

DD 13.3: Vortrag

Mittwoch, 2. März 2016, 11:40–12:00, V 407

Ein Photonendetektor für die Schule als Einstieg in die Quantenphysik — •Andreas Kral, Christian Theis und Heidrun Heinke — RWTH Aachen

In dem Beitrag wird ein für die Schule entwickelter Photonendetektor vorgestellt, der als kostengünstiger Flächendetektor in der Lage ist, grundlegende Phänomene der Quantenphysik zu veranschaulichen. Auf Schulniveau lässt sich die stochastische Vorhersagbarkeit (vgl. Müller & Wiesner 2000, Küblbeck & Müller 2007, Teachspin 2015) in einer modernen Umsetzung des Taylorexperiments (Taylor 1909) erfahrbar machen. Anstelle der von Taylor verwendeten Photoplatten wird das Interferenzmuster von Licht geringer Intensität am Doppelspalt bzw. Mach-Zehnder-Interferometer mit dem Photonendetektor aufgenommen. Das Herzstück des Detektors bildet ein Restlichtverstärker, der typischerweise in Nachtsichtgeräten zum Einsatz kommt und mit Konzepten der Oberstufenphysik (Photoeffekt, beschleunigte Ladungen im E-Feld, Wechselwirkung mit Materie) beschrieben werden kann. Im Versuchsaufbau kann einerseits die Lichtintensität mithilfe von Neutraldichtefiltern variiert werden. Andererseits lässt sich über eine selbst entwickelte Software ein unterer Schwellenwert für die Photonendetektion setzen, so dass die Visualisierung des Interferenzphänomens unterschiedlich schnell erfolgen kann. Dies eröffnet vielfältige Einsatzmöglichkeiten des Versuchs im Unterricht. Bei der Konzeption dieser Einsatzmöglichkeiten bauen wir auf diversen fachdidaktischen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten der letzten Jahre auf (Müller & Wiesner 2000, Müller & Dammaschke & Strahl 2015, Kohnle 2015).