A fizikatanítás pedagógiája című felsőoktatási tankönyv(letölthető ...

amelyek az eddig bevált, a klasszikus fizika megismerése során használt fogalmakkal
nem magyarázhatók meg. Fogalmi váltásra van szükség. Új modell után kell kutatni.
Bevezetjük az elektron hullámmodelljét, ami szintén ellentmondásokra vezet a
tapasztalattal. Tudatosítjuk azonban, hogy az ellentmondás nem az elektronban van,
hanem a mi nem megfelelő fogalomkészletünkben. Az elektron mozgásának
törvényszerűségeit a Heisenberg-törvény írja le, amely természetes következménye
annak, ha az elektront, mint hullámcsomagot képzeljük el. Szándékosan nem
Heisenberg-féle határozatlansági törvényt írtunk, mivel az azt a téves képet sugallná,
hogy az elektron viselkedése nem lenne meghatározott, holott nem erről van szó.
Ez az anyagrész komoly lehetőséget kínál a differenciálásra. A fizika iránt kevésbé
érdeklődő osztályban, amennyiben a tanár úgy látja jónak, nem szükséges kiéleznie a
modern és a klasszikus fizika fogalmai közt feszülő ellentmondást. Ez ténylegesen
nehéz fejezete a fizikának. Ebben az esetben a fényhullámok után következhet az, hogy
az interferenciakísérlet alapján az elektront is képzelhetjük hullámnak. A fényt pedig
adagos volta miatt (fotoeffektus) részecskének, illetve a foton kifejezést használjuk.
Egy lehetséges feldolgozási mód
1. Az elektron golyómodelljével jó összhangban van:
az elektron, mint elemi részcske felfedezése a katódsugárzásban,
tömegének nagyságrendje és mérési lehetősége,
töltése, elemi töltés, és meghatározása.
Csoportmunkában dolgozható fel egy-egy rész, majd a csoportok beszámolnak.
2. Az eddig tanultak segítségével nem magyarázható jelenségek gyűjtése, a fogalmi
váltás előkészítése. Szerepelhetnek a következők:
vonalas színkép előállítása,
fotoeffektus (cinklemez megvilágítása kvarclámpával, fotocellán megvilágítás
hatására kialakuló feszültség mérése), fotokémiai példák keresése (fotoszintézis,
barnulás, HCl szintézise stb.)
maguk a már ismert kémiai reakciók, hiszen az elektronhéjak léte, az ionok,
különösképp a negatív ionok kialakulása, valamint a kovalens kötés létrejötte nem
magyarázható a golyómodellel.
3. Kísérletek
a.) gondolatkísérletek, pl. kettős rés:1. golyókkal
2. hullámokkal (víz, fény)
3. elektronnal
bevezetése (ez csak kiegészítésként ajánlott).
b.) Elektrondiffrakció grafitrácson
Várt elektroneloszlás a detektoron a
golyómodell alapján:
Egyenletes
eloszlás
Tényleges kép: Gyűrűk jelennek
meg
4. Az új modell kialakításának lépései:
az elektron modellezhető hullámként, a hullámhossz meghatározása
hullámcsomag szerkesztése, hullámok összeadása,
307