Elektronenbeugung - fri-tic

Physik PAM Kollegium St. Michael
offenen Spalte zu betrachten. Man kann sich so genau vorstellen, wie es sein müsste
(wenn es sich bei Elektronen um klassische Teilchen handelt), wenn man den Versuch
am Doppelspalt durchführt, nämlich dass sich die Intensitätsverteilungen der
Einzelspalten addieren.
Umso erstaunlicher ist es dann, wenn nun der Doppelspaltversuch tatsächlich durchgeführt
(simuliert) wird, dass dem nicht so ist. Die erhaltene Intensitätsverteilung
lässt sich nicht erklären, wenn das Elektron Teilchencharakter aufweist.
Man kann es aber erklären, wenn man das Elektron als etwas Wellenartiges anschaut.
Dies machte auch de Broglie und diese wichtige Feststellung/Gleichung wird hier angegeben.
Es wird darauf hingewiesen, dass jedem Teilchen eine Wellenlänge zugeordnet wird.
Weiter kommt es ganz auf das Experiment an, ob nun Elektronen als Teilchen oder
Wellen betrachten werden können. Das Elektron kann nicht beides gleichzeitig sein.
Dies auch um zu zeigen, dass keine Interpretation (Teilchen, Welle) grundsätzlich
falsch ist, aber dass sie eben nicht immer funktionieren.
Einführung mit Versuch und Aufgabe: 20min
De Broglie-Gleichung: 25min
7.2.2 2. Lektion
Schülerversuch/Labor: Es sollen jeweils Zweiergruppen an einem Computer arbeiten.
Ziel ist es die de Broglie-Wellenlänge mit Hilfe des Doppelspalts zu überprüfen und
sich an den Umgang mit diesem Phänomen ein bisschen zu gewöhnen (ist ja nicht
intuitiv).
Der Input wird gegeben, so dass alle zügig die ersten Aufgaben erfolgreich meistern
können.
Aufgabe 1: Vor allem da, um die Schüler mit den ganzen Grössen vertraut zu machen
und eine Formel erhalten, um die Wellenlänge ohne de Broglie berechnen zu können.
Aufgabe 2: Erstmals wird die de Broglie-Gleichung benutzt.
Aufgabe 3: Errechnen der verschiedenen Wellenlänge mit Hilfe von Aufgabe 1 und
erkennen, dass sie gut mit der de Broglie-Wellenlänge übereinstimmt.
Aufgabe 4: Berechnen der prozentualen Abweichung, um den Eindruck der guten
Übereinstimmung zu bestätigen.
Aufgabe 5: Die Schüler sollen überlegen/versuchen, ob es bei der Berechnung der
Wellenlänge auf die Spaltbreite drauf ankommt.
Aufgabe 6: Diese Aufgabe soll aufzeigen in welchem Dilemma wir uns befinden und
wie schwer diese Theorie vorstellbar ist.
7.2.3 3. Lektion
Demonstrationsversuch: Ein realer Versuch um die de Broglie-Wellenlänge zu überprüfen
und auch zu zeigen, dass die Computersimulationen nicht getürkt waren.
Hier muss das Ziel sein den Versuchsaufbau und auch das Auswerten der Resultate
verständlich zu erklären.
Der Aufbau wird mit Hilfe einer Skizze und dem realen Aufbau erklärt. Bei der
Durchführung kann durchaus eine SchülerInnen zugezogen werden, die die Radien
misst. Wir machen nur drei Messungen, da sich nicht viel ändert (ausser eben den
Marc Rossier 22