Atom- und Kernphysik

Leistungskurs Klasse 12

Die Schüler vertiefen und erweitern ihre Kenntnisse über Modelle der Atomhülle und des Atomkerns. Das Welle-Teilchen-Verhalten von Mikroobjekten wird den Schülern am Beispiel der Photonen und der Interferenz von Elektronenstrahlung nahegebracht. Sie werden mit der Einstein’schen Deutung des äußeren lichtelektrischen Effektes vertraut gemacht. Die Schüler begreifen das Wasserstoffspektrum und die Berechnung der Lage der Spektrallinien sowie das Franck-Hertz-Experiment als Bestätigung der Quantentheorie.
Die Schüler wissen, dass der LASER eine Lichtquelle mit außergewöhnlichen Eigenschaften ist. Sie vertiefen ihre Einsicht, dass neben dem sichtbaren Licht, der ultravioletten und infraroten Strahlung auch die Röntgenstrahlung ein Teil des elektromagnetischen Spektrums ist. Die Schüler lernen mehrere Atomkernmodelle kennen, die sich voneinander unterscheiden, aber nebeneinander genutzt werden müssen, um unterschiedliche Eigenschaften der Atomkerne adäquat widerzuspiegeln.
Die Schüler erkennen, dass bei der Spaltung schwerer und der Verschmelzung leichter Kerne Energie frei wird. Die Erläuterung des Prinzips eines Kernreaktors und Kernkraftwerkes wird mit Diskussionen über deren Vorzüge und Probleme verbunden.
Die Schüler vertiefen ihre Einsicht, dass die Physik eine Erfahrungswissenschaft ist und dass die Grundlagen der Modelle und Theorien durch Experimente gesichert sind, obwohl mikrophysikalische Objekte der Wahrnehmung mit den Sinnesorganen direkt nicht zugänglich sind.

Grundlagen der Quantenphysik

Physik der Atomhülle

 

Inhalt	Hinweis	Links
Bohr’sches Atommodell	Historische Entwicklung der Atommodelle
Spektren kontinuierliches Spektrum Linienspektrum Infrarote und ultraviolette Strahlung	Spektralanalyse Ozonloch
Energieniveaus beim Wasserstoffatom
Spektrum des Wasserstoffatoms
Franck-Hertz-Experiment
LASER Spontane und induzierte Emission Aufbau und Wirkungsweise eines LASERs Eigenschaften der LASER-Strahlung	Theoretische Vorhersage der induzierten Emission LASER-Strahlung in Wissenschaft, Technik und Medizin

Röntgenstrahlung

 

Inhalt	Hinweis	Links
Erzeugung von Röntgenstrahlung	Aufbau einer Röntgenröhre
Arten der Röntgenstrahlung Bremsstrahlung Charakteristische Strahlung	Würdigung W. C. Röntgens
Eigenschaften der Röntgenstrahlung Strahlenschutz	Einordnung der Röntgenstrahlung inselektromagnetische Spektrum Anwendungen der Röntgenstrahlung in Wissenschaft, Technik und Medizin
Röntgeninterferenz	Laue-Verfahren
Braggsche Gleichung	Historische Bedeutung der ersten Laue-Aufnahme Drehkristallverfahren Debye-Scherrer-Verfahren
Streuung von Röntgenstrahlung Compton-Effekt

Kernphysik

 

Inhalt	Hinweis	Links
Kernmodelle Kernkraft, Coulombkraft	Physik 10, Lernbereich Kernphysik Notwendigkeit der Verwendung mehrerer Modelle
Radioaktivität Alphastrahlung Betastrahlung Neutrino Gammastrahlung Neutronenstrahlung	Würdigung der Leistungen H. Becquerels und M. und P. Curies Projekt Strahlungsbelastung der Umwelt
Reaktionsgleichungen
Wechselwirkungen verschiedener Strahlungen mit Stoff Streuung Absorption
Strahlenschutz
Dosiseinheiten
Nachweisgeräte für Kernstrahlung Zählrohr Nebelkammer	Blasenkammer, Szintillationszähler
Zerfallsgesetz
Künstliche Kernumwandlungen Aktivierung
Kernspaltung	Entdeckung der Kernspaltung durch O. Hahn und F. Strassmann
Massendefekt
Bindungsenergie Bindungsenergie pro Nukleon in Abhängigkeit von der Massenzahl
Kettenreaktion
Kernreaktor	Aufbau und prinzipielle Wirkungsweise
Kernkraftwerk Energieumwandlungen	Entsorgung des radioaktiven Mülls
Kernfusion	Perspektiven
Elementarteilchen	Quarkhypothese Teilchenbeschleuniger
Höhenstrahlung
Mensch, Kraftwerke, Umwelt