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Licht als Fotonenströmung - RCL "Fotoeffekt"
Arbeitsmaterial / Dokumenten-Datei / Deutschland

Kurzbeschreibung:
Schülerinnen und Schüler experimentieren per Fernsteuerung mit einem traditionellen Lehrerdemonstrationsexperiment zur Erarbeitung des Fotonenmodells des Lichts. Die qualitative und quantitative Untersuchung des Fotoeffekts ist aufgrund seiner historischen und physikalischen Bedeutung ein fester Bestandteil des Physikunterrichts der Sekundarstufe II.

Langbeschreibung:
In der Entwicklung der Fotonentechnologie fällt die theoretische 'Grundsteinlegung' Einsteins auf den - historisch gesehen - halben Weg zwischen den ersten experimentellen Beobachtungen und dem Beginn der industriellen Fertigung von Solarzellen im späten 20. Jahrhundert. Didaktisch bedeutsam ist der Fotoeffekt, weil das Fotonenmodell des Lichts im Gegensatz zu Plancks theoretischer Beschreibung der Schwarzkörperstrahlung anhand einfacherer physikalischer Vorstellungen und mit Mathematikkenntnissen der Schule erarbeitet werden kann. Mit dem RCL 'Fotoeffekt' können Schüler ein üblicherweise von der Lehrkraft durchgeführtes Demonstrationsexperiment auch zuhause in einfacher Weise durchführen. Darüber hinaus entfallen für die Lehrkraft experimentelle Probleme, wie die Beschränkung auf drei Farbfilter, der zeitaufwändige Versuchsaufbau oder unbrauchbare Messergebnisse durch Leckströme und gealterte Fotozellen. Die Zusammenhänge zwischen der Elektronenenergie und der Frequenz beziehungsweise der Intensität des Lichtes lassen sich mit dem RCL überzeugend und schnell untersuchen, so dass mehr Zeit bleibt für die Erklärung der Versuchsergebnisse im Wellen- und Fotonenmodell. Allerdings führt der Photoeffekt nicht zwingend zum Fotonenmodell des Lichts, weil keine einzelnen Fotonen nachgewiesen werden können. Weitere Information im Beitrag Quantenphysik mit einzelnen Photonen.

Schlagworte (frei):
Albert Einstein; Atomphysik; Licht; Quantentheorie; Sekundarstufe II

Lernressourcentyp: Arbeitsmaterial

Bildungsbereich:
Sekundarstufe II (10. bis 13. Ausbildungsstufe)

Nutzergruppe: teacher

Typisches Lernalter: 16-18

Sachgebiete (LRE):
Berufliche Bildung-> Fächer der beruflichen Bildung-> Biologie, Chemie, Physik; Schule-> Grundschule-> Wissen-> Weltraum; Schule-> mathematisch-naturwissenschaftliche Fächer-> Astronomie; Schule-> mathematisch-naturwissenschaftliche Fächer-> Astronomie-> Astronomie als Naturwissenschaft; Schule-> mathematisch-naturwissenschaftliche Fächer-> Mathematik-> Fächerübergreifende Themen-> Mathematik und Physik; Schule-> mathematisch-naturwissenschaftliche Fächer-> Physik; Schule-> mathematisch-naturwissenschaftliche Fächer-> Physik-> Astronomie; Schule-> mathematisch-naturwissenschaftliche Fächer-> Physik-> Astronomie-> Astrophysik, Geophysik; Schule-> mathematisch-naturwissenschaftliche Fächer-> Physik-> Astronomie-> Astrophysik, Geophysik-> Sonnensystem-> Entstehung; Schule-> mathematisch-naturwissenschaftliche Fächer-> Physik-> Astronomie-> Astrophysik, Geophysik-> Universum; Schule-> mathematisch-naturwissenschaftliche Fächer-> Physik-> Überblick, Allgemeines; Schule-> sozialkundlich-philosophische Fächer-> Geographie-> Erde-> Erde als Himmelskörper, Astronomie

URL:
https://www.lehrer-online.de/unterricht/sekundarstufen/naturwissenschaften/physik/unterrichtseinheit/ue/licht-als-fotonenstroemung-rcl-fotoeffekt/

Thumbnail:
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Autor:
Sebastian Gröber

Lizenz/Rechte:
Frei nutzbares Material

Herausgeber:
Lehrer-Online