Schrödingers Atommodell - Grundlagen der Quantenphysik

Schrödingers Atommodell

Gymnasium

Physik

12. Klasse

8 - 10 Unterrichtsstunden

Beschreibung

Immer wieder hat man die Vorhersagen der Quantenphysik experimentell bestätigt. Zum Beispiel gelang es 1993 Wissenschaftlern einer IBM-Forschungsgruppe, mithilfe einer Rasterkraftmikroskops die wellenartige Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Oberflächenelektronen in einem Kreis aus 50 Eisenatomen aufzunehmen, die mit dem Rasterkraftmikroskop in diese Form geordnet worden waren. Erklären Sie Ihren Schülern, wie man die experimentellen Befunde mithilfe der Quantenphysik deutet.
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# Atommodell
# Linienspektrum
# H-Atom
# De-Broglie-Wellenlänge
# Das Bohr’sche Atommodell
# Quantisierung im Potenzialtopf
# Schrödingergleichung

Kompetenzen

Klasse:12 (G8)
Dauer:8–10 Stunden
Ihr Plus:
  • Anregung für Diskussionen über die Quantenphysik
Inhalt:
  • Das Linienspektrum des H-Atoms
  • Die De-Broglie-Wellenlänge
  • Das Bohr′sche Atommodell
  • Quantisierung im Potenzialtopf
  • Schrödingergleichung

Inhaltsangabe

V = VorbereitungszeitSV = SchülerversuchAb = Arbeitsblatt/Informationsblatt
D = DurchführungszeitLV = LehrerversuchFo = Folie
M 1 LV/SVDas Wasserstoffspektrum – die Balmerserie bestimmen
V: 10 min D: 30 min
  • Balmerlampe
  • Gitter mit 600–1000 Linien/mm
  • Farbkreide
  • Maßband oder Tafellineal
M 2 AbDie De-Broglie-Wellenlänge – eine RevolutionIhre Schüler setzen sich mit den Gedankengängen de Broglies auseinander und leiten einen Ausdruck für die De-Broglie-Wellenlänge her.
M 3 AbDas Bohr′sche AtommodellIhre Schüler vollziehen in Eigenarbeit die Bohr′sche Quantenbedingung nach. Sie werden dazu angeleitet, mit den Annahmen Bohrs die energetische Quantisierung der Zustände im Wasserstoffatom nachzurechnen.
M 4 AbArbeiten mit dem PotenzialdiagrammAnhand eines fiktiven Potenzials erlernen Ihren Schülern die wichtigsten Grundlagen im Umgang mit dem Potenzialdiagramm.
M 5 AbDas Potenzialdiagramm des WasserstoffsIhre Schüler erschließen sich das Potenzialdiagramm des Wasserstoffs und berechnen die Wellenlängen der Balmerserie aus den in M 3 berechneten Energien der Zustände.
M 6 AbDer unendlich tiefe PotenzialtopfIhre Schüler lernen das Modell des linearen Potenzialtopfes kennen und lösen einige einfache Aufgaben selbstständig.
M 7 AbDie Differenzialgleichung des harmonischen OszillatorsAnhand des harmonischen Oszillators erlernen Ihre Schüler selbstständig den Umgang mit einer einfachen Differenzialgleichung.
M 8 AbFür Experten: Die SchrödingergleichungIhre Schüler leiten aus einem anschaulichen Ansatz und unter Einbeziehung der Energieerhaltung eine einfache Form der Schrödingergleichung her.
M 9 AbDer Tunneleffekt beim endlich tiefen PotenzialtopfZum Abschluss der Lerneinheit wenden Ihre Schüler alle besprochenen Inhalte am Beispiel des endlich tiefen Potenzialtopfes an und vertiefen sie.
M 10 AbDas quantenmechanische Modell des Wasserstoffatoms
M 11 Sw-FoExperimentelle Erkenntnisse und Anwendungen
M 12Tippkarten

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