Atome und Elektronen - Modelle und Experimente im Lauf der Geschichte

Atome und Elektronen

Berufliche Schulen | Gymnasium | Mittlere Schulformen

Physik

10. | 11. | 12. | 13. Klasse

15 - 20 Unterrichtsstunden

Beschreibung

Die Entwicklung der Atommodelle und der Modelle des Elektrons ist ein beeindruckender Einblick in die Geschichte für die Entdeckungen und das Verständnis des Aufbaus der Elemente und der Materie. Es begann mit philosophischen Ideen und endete mit Modellen der Quantenphysik, deren Beschreibung anspruchsvolle mathematische Methoden erfor-dern. Mit diesem Material spannen Sie den Bogen von der Philosophie von Demokrit bis zu den Regeln der Quantenwelt von Pauli, Schrödinger und Heisenberg. Dabei bietet das Material abwechslungsreiche Aufgaben, von denen viele zum gegenseiti-gen Austausch in Partnerarbeit und zur Stärkung der Kommunikationskompetenz Ihrer Klasse geeignet sind.
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Kompetenzen

Klassenstufe:10/11/12/13
Dauer:15 – 20 Unterrichtsstunden
Kompetenzen:Sachkompetenz, Erkenntnisgewinnungskompetenz, Kommunikationskompetenz, Bewertungskompetenz
Methoden:Übung, Definition
Inhalt:Struktur der Materie, Atomhülle, Atomkern, Elektron, Proton, Neutron, Quarks, Kernladungszahl, Massenzahl,Isotope, Energiewerte eines Elektrons im eindimensionalen Potentialtopf mit unendlich hohen Wänden, unterschiedliche atomare Modellvorstellungen, Atommodell, Orbitale des Wasserstoffatoms, Pauli-Prinzip, Linienspektren, Bewegung geladener Teilchen in gekreuzten homogenen elektrischen und magnetischen Feldern, Wien’sches Filter und Massenspektrometer, Bestimmung der spezifischen Ladung des Elektrons, Bestimmung der Atommasse – Massenspektrometer, Kennzeichnung des Atoms – das Periodensystem der Elemente (PSE), Quarks als kleinste unteilbare Bausteine der Materie – das Standardmodell, Bestimmung der Elementarladung durch Millikan – die Quantelung der Ladung, Frank-Hertz Versuch

Inhaltsangabe

Einleitung

M 1Atommodelle und ihre Elektronenmodelle

Wegweisende Atommodelle

M 2Das Atommodell von Demokrit
M 3Das Atommodell von John Dalton
M 4Das Atommodell von Joseph John Thomson
M 5Das Atommodell von Ernest Rutherford
M 6Das Atommodell von Niels Bohr
M 7Das Atommodell von Erwin Schrödinger
M 8Linienspektren: Emission und Absorption von Licht
M 9Unschärferelation – Atommodell von Werner Heisenberg
M 10Zusammenfassung der bisherigen Erkenntnisse

Die Erforschung des Elektrons – wegweisende Versuche

M 11Entdeckung des Elektrons durch Joseph John Thomson
M 12Der Hall-Effekt
M 13Erzeugung freier Elektronen
M 14Elektronenstrahlröhre
M 15Der Wiensche Filter – Geschwindigkeitsfilter
M 16Bestimmung der spezifischen Ladung des Elektrons
M 17Bestimmung der Atommasse – Massenspektrometer
M 18Kennzeichnung des Atoms – das Periodensystem
M 19Elementarladung und Ladungsquantelung
M 20Frank-Hertz-Versuch
M 21Aufgaben zum Thema
M 22Licht als Schlüssel zur Astronomie

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