3.4.6 Quantenphysik  |
3.4.6 Quantenphysik
Die Schülerinnen und Schüler erkennen, dass jegliche
klassische Modellvorstellungen zur vollständigen und
widerspruchsfreien Beschreibung des Verhaltens von Quantenobjekten
versagen. Insbesondere erkennen sie, dass quantenphysikalische
Erfahrungen und Experimente vertraute Konzepte und Begriffe
(Determinismus, Kausalität, Bahnbegriff) in Frage stellen. Sie
beschreiben das Verhalten von Quantenobjekten mithilfe von
Wahrscheinlichkeitsaussagen.
Die Schülerinnen und Schüler können
(1)
Gemeinsamkeiten und Unterschiede des Verhaltens von klassischen
Wellen, klassischen Teilchen und Quantenobjekten am Doppelspalt
beschreiben
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(2)
erläutern, wie für Quantenobjekte der Determinismus
der klassischen Physik durch Wahrscheinlichkeitsaussagen ersetzt
wird
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(3)
Experimente zur Interferenz einzelner Quantenobjekte anhand von
Wahrscheinlichkeitsaussagen beschreiben und den Ausgang der
Experimente erklären
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(4)
beschreiben, dass Quantenobjekte zwar stets Wellen- und
Teilcheneigenschaften aufweisen, sich diese aber nicht
unabhängig voneinander beobachten lassen. Sie können dies
anhand der Interferenzfähigkeit und der
Welcher-Weg-Information bei einzelnen Quantenobjekten
erläutern (zum Beispiel Doppelspalt,
Mach-Zehnder-Interferometer)
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BP2016BW_ALLG_GMSO_M_IK_11_05_00, BP2016BW_ALLG_GMSO_PH_IK_12-13-BF-QUANTEN_03_00, BP2016BW_ALLG_GMSO_PH_IK_12-13-BF-QUANTEN_04_00, BP2016BW_ALLG_GMSO_PH_IK_12-13-BF-QUANTEN_05_00, BP2016BW_ALLG_GMSO_PH_PK_03_04, BP2016BW_ALLG_GMSO_PH_PK_01_11
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(5)
den lichtelektrischen Effekt beschreiben und anhand der Einstein'schen Lichtquantenhypothese erklären (Hallwachs-Effekt,
Einstein'sche Gleichung \(E_{\mathrm{\scriptscriptstyle kin,max}}= h\cdot f - E_{\mathrm{\scriptscriptstyle A}}\),
Planck'sche Konstante h)
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BP2016BW_ALLG_GMSO_PH_PK_03_04, BP2016BW_ALLG_GMSO_PH_PK_03_11
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(6)
erläutern, wie sich Quantenobjekte anhand ihrer Energie und anhand ihres Impulses beschreiben lassen
(\(E_{\mathrm{\scriptscriptstyle Quant}}= h\cdot f\), \(p=\frac{\displaystyle h}{\displaystyle
\lambda}\), de Broglie-Wellenlänge von Materiewellen)
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