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Wie sieht die Fort­bil­dung aus?

In­fo­box

Diese Seite ist Teil einer Ma­te­ria­li­en­samm­lung zum Bil­dungs­plan 2004: Grund­la­gen der Kom­pe­tenz­ori­en­tie­rung. Bitte be­ach­ten Sie, dass der Bil­dungs­plan fort­ge­schrie­ben wurde.

  • Vor­trag wie ge­se­hen
    • nur ein Teil der Fo­li­en
    • man­che Fo­li­en sind Hin­ter­grundsin­for­ma­tio­nen für FB
    • man­che Fo­li­en sind be­kannt (je nach Fort­bil­dung zur Sek I)
  • 1. Ver­tie­fungs­mög­lich­keit
    • Be­spre­chen be­son­de­rer Auf­ga­ben im Ple­num
  • 2. Ver­tie­fungs­mög­lich­keit
    • Schü­ler­lö­sun­gen kor­ri­gie­ren

Ver­tie­fungs­mög­lich­keit - Schü­ler­lö­sun­gen kor­ri­gie­ren

Phy­sik-Ab­itur 2006 - Auf­ga­be II d

Pho­to­nen einer mo­no­ch­ro­ma­ti­schen Licht­quel­le ste­hen zwei Wege zur Ver­fü­gung, die über Strahl­tei­ler, je einen Spie­gel und einen halb­durch­läs­si­gen Spie­gel auf den glei­chen Schirm füh­ren (siehe Abb. 2). Auf dem Schirm sind In­ter­fe­ren­zen be­ob­acht­bar.

Interferometer

  • In die bei­den Wege wer­den nun Po­la­ri­sa­to­ren ge­scho­ben, deren Ebene um +45° und -45° gegen die Ho­ri­zon­ta­le ge­dreht sind. Be­schrei­ben und be­grün­den Sie die Wir­kung auf das Schirm­bild.
  • Ein drit­ter Po­la­ri­sa­tor, des­sen Ebene um 90° gegen die Ho­ri­zon­ta­le ge­dreht ist, wird in den ge­mein­sa­men Weg vor dem Schirm ge­bracht. Be­schrei­ben und be­grün­den Sie die Wir­kung.
Of­fi­zi­el­le Lö­sungs­hin­wei­se
Ohne Po­la­ri­sa­to­ren
Sind keine Po­la­ri­sa­to­ren in der An­ord­nung, sind beide Wege nicht un­ter­scheid­bar: es gibt keine In­for­ma­ti­on dar­über, wie die Pho­to­nen zum Ziel­punkt kom­men. Daher er­hält man eine In­ter­fe­renz auf dem Schirm.
Mit Po­la­ri­sa­to­ren mit +45° und -45°
Mit den Po­la­ri­sa­to­ren wer­den die bei­den Wege un­ter­scheid­bar. Man be­ob­ach­tet nun keine In­ter­fe­renz mehr. Die Pho­to­nen ver­hal­ten sich wie Teil­chen.
Mit zu­sätz­li­chem drit­ten Po­la­ri­sa­tor mit 90°
Hin­ter dem drit­ten Po­la­ri­sa­tor mit 90° haben wie­der alle Pho­to­nen, die ihn pas­sie­ren, die glei­che Po­la­ri­sa­ti­ons­rich­tung. Damit wird wie­der nicht mehr un­ter­scheid­bar, ob sie vor­her den Weg 1 oder den Weg 2 ge­nom­men haben. Nun wird wie­der In­ter­fe­renz be­ob­ach­tet.
Ope­ra­t­or­de­fi­ni­ti­on aus der EPA
be­schrei­ben
Struk­tu­ren, Sach­ver­hal­te oder Zu­sam­men­hän­ge struk­tu­riert und fach­sprach­lich rich­tig mit ei­ge­nen Wor­ten wie­der­ge­ben
be­grün­den/zei­gen
Sach­ver­hal­te auf Re­geln, Ge­setz­mä­ßig­kei­ten bzw. kau­sa­le Zu­sam­men­hän­ge zu­rück­füh­ren
Auf­ga­be II d - Schü­ler­lö­sung 1 1

Das In­ter­fe­renz­bild auf dem Schirm ver­schwin­det. Licht ist eine elek­tro­ma­gne­ti­sche Welle. Trifft diese auf den Po­la­ri­sa­ti­ons­fil­ter kommt nur der An­teil nicht durch, des­sen E-Vek­tor senk­recht zum Fil­ter steht. Hat man einen um +45° und einen um -45° ver­dreh­ten Po­la­ri­sa­ti­ons­fil­ter, kom­men je­weils un­ter­schied­lich po­la­ri­sier­te Wel­len am Schirm an. Man könn­te jetzt fest­stel­len wel­chen Weg das Licht ge­nom­men hat. Be­trach­tet man die Teil­chen­ei­gen­schaft von Licht, könn­te man sagen, woher das je­wei­li­ge Pho­ton kam.

Der Weg eines Pho­tons von einem Punkt P 1 zu einem Punkt P 2 ist aber un­be­stimmt. Könn­te man den Weg be­stim­men, wie hier durch die Po­la­ri­sa­ti­ons­fil­ter, gibt es keine In­ter­fe­renz mehr.

Wird ein drit­ter Po­la­ri­sa­ti­ons­fil­ter vor den Schirm ge­bracht gibt es wie­der In­ter­fe­renz. Von bei­den mög­li­chen Wegen des Lichts kommt nur der An­teil durch, des­sen E-Vek­to­ren senk­recht zum Fil­ter ste­hen. Der Weg des Lichts ist wie­der un­be­stimmt und es gibt wie­der In­ter­fe­renz.

Auf­ga­be II d - Schü­ler­lö­sung 2

Auf dem ers­ten Weg ge­lan­gen nur Pho­to­nen hin­durch, die um +45° ge­dreht wur­den. Auf dem zwei­ten Weg dient der Po­la­ri­sa­tor dazu um die Pho­to­nen in die an­de­re Rich­tung um -45° zu dre­hen. Weiß man nun wel­chen Weg die Pho­to­nen ge­gan­gen sind, so er­gibt sich auf dem Schirm kein In­ter­fe­renz­bild, es ent­steht ein ver­wa­sche­nes Bild:

kein Interfernzmuster <q>verwaschen</q>

Ein drit­ter Po­la­ri­sa­tor, der um 90° gegen die Ho­ri­zon­ta­le ge­dreht ist, wird auf den ge­mein­sa­men Weg vor dem Schirm an­ge­bracht. Nun ist nicht mehr klar aus wel­chen der bei­den Wege die Pho­to­nen ge­wählt haben. Aus die­sem Grund ent­steht auf dem Schirm ein ty­pi­sches In­ter­fe­renz­mus­ter mit Ma­xi­ma und Mi­ni­ma.

Interferenzmuster

Um­set­zung

Lange Ver­si­on: Kurze Ver­si­on:
  • Be­spre­chung
    • EPA-Ope­ra­to­ren
    • EPA-Ma­trix
    • EPA-An­for­de­rungs­be­rei­che
  • Ein­tei­len der Teil­neh­mer in Grup­pen
  • Aus­tei­len der Auf­ga­ben
  • Ein­tei­len der Teil­neh­mer in Grup­pen
  • Aus­tei­len der Auf­ga­ben
  • Jede Grup­pe ord­net die Auf­ga­be mit Hilfe der EPA-Kom­pe­ten­zen in die EPA-Ma­trix ein.
  • Jeder Teil­neh­mer er­stellt sich eine ei­ge­ne Punk­te­ver­tei­lung.
  • Jeder Teil­neh­mer be­kommt 1 bis 3 Schü­ler­lö­sun­gen, kor­ri­giert diese und be­wer­tet sie mit Punk­ten.
  • Jede Grup­pe ver­gleicht Er­geb­nis­se und dis­ku­tie­ren Ab­wei­chun­gen.
  • Im Ple­num stellt jede Grup­pe be­son­ders in­ter­es­san­te Ab­wei­chun­gen und Dis­kus­si­ons­er­geb­nis­se vor.
  • Jeder Teil­neh­mer er­stellt sich eine ei­ge­ne Punk­te­ver­tei­lung.
  • Jeder Teil­neh­mer be­kommt 1 bis 3 Schü­ler­lö­sun­gen, kor­ri­giert diese und be­wer­tet sie mit Punk­ten.
  • Jede Grup­pe ver­gleicht Er­geb­nis­se und dis­ku­tie­ren Ab­wei­chun­gen.
  • Im Ple­num stellt jede Grup­pe be­son­ders in­ter­es­san­te Ab­wei­chun­gen und Dis­kus­si­ons­er­geb­nis­se vor.

1   Vie­len Dank an Wolf­gang Zeh, der die Schü­ler­lö­sun­gen zur Ver­fü­gung ge­stellt hat.

Down­load des ge­sam­ten Vor­trags

Vor­trag Mit Auf­ga­ben Kom­pe­ten­zen über­prü­fen : Her­un­ter­la­den [ppt] [4 MB]

Vor­trag Mit Auf­ga­ben Kom­pe­ten­zen über­prü­fen : Her­un­ter­la­den [pdf] [1,9 MB]

 

Wei­ter mit Nach­hal­ti­ge Fach­schafts­ar­beit zur Ver­bes­se­rung der Auf­ga­ben­kul­tur