A fizikatanítás pedagógiája című felsőoktatási tankönyv(letölthető ...

lefékeződés, megállás után bomlik el. A rövid élettartamú müon esetében, ha
"életidejét" megszorozzuk a fény terjedési sebességével, azt kapjuk, hogy még 600 m
utat is alig tud megtenni. Ennek ellenére a tapasztalat az, hogy a földi atmoszféra
tetején, néhányszor 10 km magasságban a kozmikus sugárzás hatására keletkező
részecske megtalálható a Föld felszínén levő laboratóriumokban is. Hogyan lehetséges
ez? A jelenség magyarázata az, hogy a különböző müonok különböző sebességgel
mozognak, és némelyiknek igen közel van a sebessége a fénysebességhez. Míg saját
(mozgó) rendszerük szempontjából mindössze 2,2.10 -6 s az élettartamuk, addig a mi
rendszerünkből nézve ez az időtartam lényegesen hosszabb, annyival, hogy elérhetik a
Föld felszínét. A különböző sebességű müonok élettartamának a mérése igen nagy
pontossággal igazolta az einsteini formulát.
A fent említett jelenségek némelyikének iskolai tárgyalása a tudomány
működésének megértésében is fontos szerepet játszhatna. Egy elméleti konstrukció
alapján olyan tényeket lehet megmagyarázni, melyeket addig nem sikerült, illetve olyan
kísérletek, megfigyelések elvégzésének gondolata következhet az elméletből, amelyek
addig senkinek nem jutottak eszébe.
A magyar fizika minden iskolatípus számára kötelező jellegű tanterveiben nem
jutott hely a relativitáselmélet alapjainak szisztematikus tárgyalására. Ilyen formában
csak az emelt szintű érettségi követelményrendszerében szerepel. Érdekes azonban,
hogy egyes elemei alkalmazásként megjelennek a tanítás során, pl. az atommagok
kötési energiájának kiszámításánál.
11.5.3. A kvantummechanika elemei
Az ókori görögök által megkonstruált, majd egy időre elfeledett, aztán a reneszánsz
korban ismételten felfedezett, a következő századokban jelentősen átalakult atomos
elképzelés iskolai bemutatása több lépésben történik a fizika és a kémia tantárgyak
keretén belül. A részecskekép kialakítása a fizika keretében kezdődik el, ezzel külön
fejezetben foglalkoztunk. A kémia ezt fejleszti tovább a daltoni kép bevezetésével, majd
az atom “felbontásával”, az egyszerű héjszerkezeti kép magalkotásával, hogy a kémiai
átalakulásokat értelmezni tudja. A kémia a 9-10. évfolyamon újabb fogalmi váltással
bevezeti a hullámképet, bár magyarázatával valójában adós marad. Ez a fizikára vár. A
biológiai rendszerekre jellemző makromolekulák, mint például az enzimek
működésének magyarázatával ugyanígy adós marad a biológia. Tehát a fizika órákon
kell olyan atomszerkezeti képet kialakítani, hogy azzal magyarázható legyen az élő és
az élettelen természet működése egyaránt. A magyarázatot a kötött elektron
hullámmodellje jelenti.
A modern fizika alapjaival való ismerkedést jelenti az elektron kettős
természetének (hullám – részecske) feldolgozása, amely komoly fogalmi váltás. A cél
kialakítani a gyerekekben azt a képet, hogy az elektron többféleképpen modellezhető,
vizsgálódási szempontjainktól függően. A jelenségek feldolgozása során a leírás
szempontjától függően kell az éppen használható modellt megválasztani.
A feldolgozás első felében az elektron olyan jellemzőivel foglalkozunk, amelyek jól
illeszthetők egy részecskével kialakított golyómodellbe (tömeg, töltés, nyomkép a
ködkamrában). Ezután viszont célszerű elkezdeni összegyűjteni azokat a tényeket,
306