31 research outputs found
Interferometer aufgebaut mit modernen optischen Komponenten - handlich, kostengĂŒnstig, modular
Wir demonstrieren ein Michelson-Interferometer auf optischen Platten. Das Interferometer ist kompakt und stabil. Aufgrund seiner ModularitĂ€t kann es sehr leicht erweitert werden. Erfahrungen aus unserem SchĂŒlerlabor und Didaktikseminar zeigen, dass optische Experimente auf diesen Platten unkompliziert und schnell aufzubauen sind. Ein Michelson-Interferometer kann von interessierten Schulen ausgeliehen werden
Vom Gehör zur MP3: InterdisziplinÀre AnsÀtze zur Akustik im Physikunterricht
Im Schulunterricht wird Akustik meist nur als ein Randgebiet der Lehre von Schwingungen und Wellen behandelt. Dabei gibt es eine Reihe von fachĂŒbergreifenden Themen, die in den LehrplĂ€nen anderer SchulfĂ€cher stehen, mit den Methoden dieser FĂ€cher aber nicht vollstĂ€ndig erklĂ€rt und ĂŒbermittelt werden können. Beispiele dafĂŒr sind die Funktionsweise des menschlichen Gehörs, akustische AlltagsphĂ€nomene, musikalische Akustik, Sprachrezeption und Produktion oder die Anwendungen technischer Akustik im Alltag. Im folgenden Text werden fĂ€cherĂŒbergreifende Arbeits- und Unterrichtsmethoden vorgestellt, die es ermöglichen diese Themen im Unterricht zu behandeln. Die direkte Sinneserfahrung wird dabei in den Vordergrund gestellt. Ausgehend von realen Experimenten zur akustischen Wahrnehmung sollen ihre Eigenschaften und Grenzen erarbeitet werden. Dies ermöglicht den SchĂŒlern die behandelten PhĂ€nomene selbst zu entdecken, auszuprobieren und anschlieĂen kreativ anzuwenden
Auf der Suche nach den Farben einer grauen Welt
Edwin Land projizierte 1959 zwei mit unterschiedlichen Farbfiltern aufgenommene SchwarzweiĂdias einer Szene aufeinander. Sobald er vor die Projektionen eines der beiden Dias einen Rotfilter positionierte, zeigten sich nicht nur Grau- und Rottöne, sondern auch grĂŒn und weitere Farben. Westphal zeigt, dass sich dieser sogenannte Landeffekt aus Goethes farbigen Schatten entwickeln lĂ€sst. Wir untersuchen systematisch welche Graukombination die gröĂte Farbenvielfalt fĂŒr den hier behandelten Effekt liefert. Mittels der Digitalphotographie und Bildbearbeitung sowie der Verwendung Dielektrischer Bandpassfilter lĂ€sst sich ein Bild entwickeln, dass per Beamerprojektion vorab auf Farberscheinungen ĂŒberprĂŒft werden kann. Es zeigt sich, dass die Projektion eines Diafilmen, der aus digitalen Dateien belichtet wurde, eine subjektiv gröĂere Farbpalette liefert. Das faszinierende PhĂ€nomen ist bestens fĂŒr den Schulgebrauch geeignet
Auf der Suche nach den Farben einer grauen Welt
Edwin Land projizierte 1959 zwei mit unterschiedlichen Farbfiltern aufgenommene SchwarzweiĂdias einer Szene aufeinander. Sobald er vor die Projektionen eines der beiden Dias einen Rotfilter positionierte, zeigten sich nicht nur Grau- und Rottöne, sondern auch grĂŒn und weitere Farben. Westphal zeigt, dass sich dieser sogenannte Landeffekt aus Goethes farbigen Schatten entwickeln lĂ€sst. Wir untersuchen systematisch welche Graukombination die gröĂte Farbenvielfalt fĂŒr den hier behandelten Effekt liefert. Mittels der Digitalphotographie und Bildbearbeitung sowie der Verwendung Dielektrischer Bandpassfilter lĂ€sst sich ein Bild entwickeln, dass per Beamerprojektion vorab auf Farberscheinungen ĂŒberprĂŒft werden kann. Es zeigt sich, dass die Projektion eines Diafilmen, der aus digitalen Dateien belichtet wurde, eine subjektiv gröĂere Farbpalette liefert. Das faszinierende PhĂ€nomen ist bestens fĂŒr den Schulgebrauch geeignet
InhaltsvaliditÀt eines Testinstruments zur Erfassung deklarativen Wissens zur Quantenoptik
In der empirischen Unterrichtsforschung wird im Kontext von Testentwicklung oft von der Validierung eines Testinstruments gesprochen. Die Debatte ĂŒber das TestgĂŒtekriterium ValiditĂ€t fĂŒhrte zu einer Verschiebung der Auffassung von ValiditĂ€t. Heute ist weniger von der ValiditĂ€t als Eigenschaft eines Tests die Rede. Vielmehr steht eine valide Testwertinterpretation im Zentrum der Sicherung von TestqualitĂ€t. Dass ein Testverfahren valide Testwertinterpretation erlaubt, muss argumentativ abgeleitet werden. Die erforderlichen ArgumentationsstrĂ€nge sind dabei nicht standardisierbar. Insbesondere fĂŒr Forschungsbereiche, in denen es nur wenig belastbare theoretische Vorarbeiten gibt, birgt das HĂŒrden. Hier setzt dieser Artikel an: anhand eines âbest-practiceâ-Beispiels aus der Didaktik der Quantenphysik wird aufgezeigt, wie ein solcher argumentativer Prozess methodisch erfolgen kann. ZunĂ€chst wird der Bedarf einer Neuentwicklung eines Testinstruments fĂŒr die summative Evaluation eines Unterrichtskonzepts zur Quantenoptik begrĂŒndet. Die Testentwicklung wird beschrieben. Inwiefern eine valide Testwertinterpretation möglich ist, wird argumentativ abgeleitet: Die Ergebnisse von einer Studie zum Lauten Denkens, sowie einer Expertenbefragung werden mit Ergebnissen einer quantitativen Pilotstudie kombiniert
Erneuerbare Energien - eine physikalische Betrachtung
Der Begriff "erneuerbare Energien" wird in der Literatur sehr unterschiedlich definiert und mitunter werden nicht alle relevanten physikalischen Parameter berĂŒcksichtigt. Wir schlagen eine Definition vor, die auf physikalischen FlieĂgleichgewichten basiert. In den Energiereservoiren Kohle/Ăl/Gas und Kernenergie ist die nutzbare Energie "gespeichert". Die Lebenszeiten dieser EnergievorrĂ€te sind vom Verbrauch abhĂ€ngig und können beschrieben werden mit: VerfĂŒgbare Energie = ÎtLebensdauer * (Abstrom - Zustrom). Bei Kohle/Ăl/Gas und Uran ist die Produktionsrate im Vergleich zu momentaner Verbrauchsrate sehr gering, bzw. nicht vorhanden. Hier herrscht kein FlieĂgleichgewicht und diese Energiequellen sind nicht-erneuerbar. Die erneuerbaren Energiequellen Solarenergie (demnach auch Wind- und Wasserenergie), Geothermie und Gezeiten haben Lebenszeiten von ÎtLebensdauer = Energieinhalt/Abstrom aus dem Reservoir, die unabhĂ€ngig von Verbrauchsraten sind, da in diesen FĂ€llen transiente WĂ€rme oder die Strahlungsquelle âangezapftâ werden. Die Menge an verfĂŒgbarer Energie ist limitiert, wird aber konstant oder periodisch nachgefĂŒllt. Hier ist nicht die Lebensdauer, sondern die Flussdichte (Joule/m2s) entscheidend. Biomasse ist ein Spezialfall der erneuerbaren Energien. Ihre Lebensdauer hĂ€ngt von der Differenz zwischen Verbrauch und Aufforstung ab und ist vom Menschen kontrollierbar. Bei der Geothermie muss zwischen globalen und lokalen Fall unterschieden werden, da im lokalen Fall bei nicht nachhaltig gefĂŒhrter Geothermie-Anlage kein FlieĂgleichgewicht herrscht und es keine erneuerbare Energiequelle darstellt
Ein einfacher Quantendetektor fĂŒr den Youngâschen Doppelspaltversuch
Eine herkömmliche CCD-Kamera und ein Quantenzufallsalgorithmus wurden benutzt, um ein PendantfĂŒr eine Einzel-Photonen-Kamera am Beispiel des Youngâschen Doppelspalts zu entwickeln. Aufdie Quantennatur des Lichtes kann aus keinem der beiden Kameratypen geschlossen werden
Quantenoptische Experimente fĂŒr den Hörsaal
VerschrĂ€nkung und Zufall sind faszinierende Merkmale der Quantenphysik. FĂŒr Praktika sind seit geraumer Zeit quantenoptische Experimentiersysteme kommerziell erhĂ€ltlich.Durch technischeWeiterentwicklung haben wir ein modulares System konzipiert, das auch im Hörsaal und im Klassenzimmer eingesetzt werden kann. Eine einfache Bikonvexlinse bildet die Fluoreszenz des PDC Kristalls auf die Einzel-Photonen-Detektoren ab. Komponenten wie Glasfasern und zugehörige Fasereinkopplungen werden entbehrlich und der Aufbau dadurch weniger komplex.Das System besteht aus einer optischen Tischplatte (4590 cm, 20 kg) und einem Werkzeugkoffer (403021 cm, 9 kg), der alle weiteren optischen Komponenten wie Laser, Detektoren oder Spiegel enthĂ€lt.Erste Erfahrungen mit SchĂŒlern zeigen, dass Aufbau und Justage eines Koinzidenzexperimentes ohneweiteres möglich ist
Passivhaus-Modelle
Ein Passiv-Haus basiert auf einer effektiven Nutzung interner WĂ€rmequellen, wie der AbwĂ€rme durch Bewohner und HaushaltsgerĂ€te, sowie der solaren WĂ€rmegewinne, bei zugleich stark reduzierten Transmissionsverlusten. Die Heizung kann somit auf ein Minimum reduziert werden. Mit einem einfachen Modell aus dem weitverbreiteten Styropor und Fermacell wird schĂŒleradĂ€quat das Prinzip der WĂ€rmetransmission veranschaulicht. Mit Hilfe der Simulationssoftware Stella wird die WĂ€rme\-trans\-mission mit zeitabhĂ€ngiger Heizung simuliert. Die graphische BenutzeroberflĂ€che ermöglicht SchĂŒlern, auch ohne detaillierte Kenntnis der mathematischen Grundlagen, komplizierte PhĂ€nomene zu analysieren und umzusetzen. Der Vergleich der Simulation und der Ergebnisse der experimentellen Untersuchung des Modellhauses zeigte eine sehr gute Ăbereinstimmung.Die verringerten Temperaturschwankungen, wie sie auch am Modell belegt werden konnten, und der damit verbundene Komfortgewinn sind neben dem geringeren Energieaufwand wichtige Merkmale des Passiv-Hauses
Vom Gehör zur MP3: InterdisziplinÀre AnsÀtze zur Akustik im Physikunterricht
Im Schulunterricht wird Akustik meist nur als ein Randgebiet der Lehre von Schwingungen und Wellen behandelt. Dabei gibt es eine Reihe von fachĂŒbergreifenden Themen, die in den LehrplĂ€nen anderer SchulfĂ€cher stehen, mit den Methoden dieser FĂ€cher aber nicht vollstĂ€ndig erklĂ€rt und ĂŒbermittelt werden können. Beispiele dafĂŒr sind die Funktionsweise des menschlichen Gehörs, akustische AlltagsphĂ€nomene, musikalische Akustik, Sprachrezeption und Produktion oder die Anwendungen technischer Akustik im Alltag. Im folgenden Text werden fĂ€cherĂŒbergreifende Arbeits- und Unterrichtsmethoden vorgestellt, die es ermöglichen diese Themen im Unterricht zu behandeln. Die direkte Sinneserfahrung wird dabei in den Vordergrund gestellt. Ausgehend von realen Experimenten zur akustischen Wahrnehmung sollen ihre Eigenschaften und Grenzen erarbeitet werden. Dies ermöglicht den SchĂŒlern die behandelten PhĂ€nomene selbst zu entdecken, auszuprobieren und anschlieĂen kreativ anzuwenden