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Inhalt und Relevanz der Arbeit | ||||
Interferometer spielten in der Geschichte der modernen Physik eine wichtige Rolle, da sie zur Überwindung der Äthertheorie beitrugen. Im Physikunterricht sind sie darüber hinaus eine Anwendung der Interferenz und dienen zur Veranschaulichung von Wesenszügen der Quantenphysik. In der neusten Forschung sind sie zum Nachweis von Gravitationswellen entscheidend. Da Interferometer-Aufbauten von Lehrmittelfirmen sehr teuer sind, sind 3D-gedruckte Aufbauten eine Alternative, die nun sogar Schülerexperimente ermöglichen, für die es bisher keine Arbeitsanweisungen für Schüler*innen gibt. In der wissenschaftlichen Hausarbeit „Einsatz interferometrischer Experimente im Physikunterricht“ wurden vier Arbeitshefte zum Michelson-Morley-Versuch, dem Quantenradierer, dem Mach-Zehnder-Interferometer und den Gravitationswellen erstellt, mit denen Schüler*innen selbst an 3D-gedruckten Interferometern experimentieren können. Zunächst werden aus fachlicher Sicht die Funktionsweise eines Interferometers, die Äthertheorie, das Fundamentalprinzip der Quantenphysik, das Phänomen der Gravitationswellen sowie der piezoelektrische Effekt dargestellt. Dann wird Didaktisches zur kognitiven Aktivierung und zu Experimenten dargelegt. In der weiteren Arbeit findet sich je ein Kapitel zum erstellten Michelson-Morley-Arbeitsheft, zum Quantenradierer-Arbeitsheft, zum Mach-Zehnder-Arbeitsheft und zum Gravitationswellen-Arbeitsheft. Das Michelson-Morley-Arbeitsheft wird zur Einführung in die spezielle Relativitätstheorie vorgeschlagen. Das Quantenradierer-Arbeitsheft soll Grundideen der Quantenphysik vermitteln. Das Gravitationswellen-Arbeitsheft will die Grundidee der Messung von Gravitationswellen vermitteln. | ||||
Prof. Dr. Thomas Wilhelm, Institut für
Didaktik der Physik, Universität Frankfurt,
Max-von-Laue-Str. 1, 60438 Frankfurt am Main |