A fizikatanítás pedagógiája című felsőoktatási tankönyv(letölthető ...

hullámmodell következményei, Heisenberg-törvény
résen való elhajlás ismételt megbeszélése, kísérlet elvégzése kiegészítésként.
A kvantummechanikai jelenségek értelmezése sok filozófiai problémát is felvet.
Amennyiben érdekli a tanulókat, akkor érdemes beszélgetni ezekről.
Célszerű az elektron hullámtermészetének bemutatása után a kvantummechanikai
atommodellt tárgyalni. Az elektron hullámtermészetéből ugyanis már viszonylag
egyszerű módon el lehet jutni az állóhullámokon keresztül az atom kvantummechanikai
modelljének alapvető gondolataihoz. A különböző állapotok kvantáltsága ebben a
modellben már következik az állóhullám-állapotokból, nem pedig mint ad hoc hipotézis
jelenik meg (mint a Bohr-modell esetében), amelyet fel kell tenni ahhoz, hogy
értelmezni lehessen a kísérleti tapasztalatokat. Továbbá az állóhullám-modellel
magyarázható meg a molekulák alakja, ami az enzimek és a többi biológiailag fontos
molekula működésének is az alapja. Ezzel a fizikában valóban magyarázatot nyerhetnek
a gyerekek által addig egyszerűen csak elraktározott kémiai és biológiai ismeretek.
A kémiában előszeretettel használják az elektronsűrűség fogalmát. Ezen a
hullámfüggvény abszolút értékének négyzetét, az elektronnak egy adott helyen történő
megtalálásának valószínűségsűrűségét kell érteni. Lehet, hogy célszerűbb a
töltéssűrűség fogalma, mivel az a dolog lényege. A töltés eloszlása a hullámalakkal
modellezhető. Minden kémiai reakció esetében a töltéstérképek az érdekesek. A kémiai
reakciók döntően elektromos „alapon működnek”, a biokémiában ezt juttatta tökélyre a
természet! A töltéshiány vagy többlet abból adódik, hogy az állóhullám-mintában
kisebb vagy nagyobb elektronsűrűség alakul ki szemben azzal az állapottal, amelyben
az elektronok gömbszimmetrikusan leárnyékolják a magot.
Érdekes az, hogy az elemek jelentős része fémes jellegű, illetve vegyületeiben
pozitív oxidációs állapotú. Egyszerű negatív ionokat csak a kis rendszámú elemek
alkotnak, mint az oxigén, a fluor, a klór. Ez a hullámmodell alapján érthető, mivel az
egyik, másik p állapotból hiányozván az elektron, a mag nincs leárnyékolva, mintegy
“kilátszik” a pozitív töltése, tehát ebbe a potenciálgödörbe belepottyanhat az elektron.
Az elektromos munkavégzés energia felszabadulását eredményezi. A nagyobb
rendszámú atomok esetében a sok elektron a mag körül kellő árnyékolást biztosít. Ha
leszakítjuk az elektront, akkor persze energiát kell befektetni, a pozitív ion keletkezése
nem jár energia felszabadulásával, nem kerül az atom ezzel a lépéssel mélyebb
energiájú állapotba, a teljes rendszer viszont igen.
A nukleáris technika alkalmazása során felmerülő
problémák
A magfizikai ismeretek tanítása napjainkban, az atomkorban mindenképpen fontos,
amikor Földünkön több, mint 400 atomerőművi blokk üzemel, némelyik már 30 éve
termeli a villamosenergiát. Ezeket az ismereteket atombomba előállítása során is lehet
használni. A világ sajnos ezt a felhasználási lehetőséget ismerte meg először, hiszen a
második világháború végén dobta le az Amerikai Egyesült Államok Japánra a két
atombombát. Ez az esemény alapvetően meghatározza az emberiség atomenergiához
való viszonyát, amely nem mentes a szélsőségektől sem. Ugyanakkor napjainkban a
nukleáris technika egyéb, békés célú felhasználást lehetővé tevő vívmányai is
mindennapi életünk részét képezik, gondoljunk a széleskörű orvosi alkalmazásokra.
308