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Verschiedene Modelltypen
Ausblick
- Man unterscheidet oft zwischen gegenständlichen und theoretischen Modellen.
- Modelle beruhen meist auf verschiedenen Annahmen und besitzen Grenzen.
- Modelle werden genutzt um die Gestalt, Strukturen oder Funktionen zu erklären.
Ausblick
- Man unterscheidet oft zwischen gegenständlichen und theoretischen Modellen.
- Modelle beruhen meist auf verschiedenen Annahmen und besitzen Grenzen.
- Modelle werden genutzt um die Gestalt, Strukturen oder Funktionen zu erklären.
Ausblick
Wärmelehre
Allgemeines Gasgesetz
- Warum transportieren Taucher Sauerstoff in Metallflaschen?
- Was geschieht, wenn man Luft immer weiter abkühlt?
- Warum benutzt man im Weltall Gasthermometer?
Themenbereich
Wärmelehre
Ausdehnung bei Erwärmung
- Wie funktioniert ein Heißluftballon?
- Wofür sind die Dehnungsfugen in Mauern?
- Warum darf man keine Wasserflaschen ins Eisfach legen?
- Wie überleben Fische eigentlich im Winter?
Themenbereich
Wärmelehre
Innere Energie - Wärmekapazität
- Was lässt sich leichter erwärmen, Wasser oder Blei?
- Warum ist es am Meer oft wärmer als im Landesinneren?
- Kann man Eisen mit einem Hammer zum Glühen bringen?
- Warum schwitzen wir eigentlich im Sommer?
Themenbereich
Wärmelehre
Kinetische Gastheorie
- Was geschieht eigentlich in einem Gas, das man erwärmt?
- Wie schnell bewegen sich die Teilchen in einem Gas?
- Wie funktioniert eine Lichtmühle?
Themenbereich
Wärmelehre
Temperatur und Teilchenmodell
- Wie entstand eigentlich die CELSIUS-Skala?
- Woher kennt man den absoluten Nullpunkt?
- Was geschieht in Körpern, wenn man sie erwärmt?
- Wie wird Wärme zwischen Körper übertragen?
Themenbereich
Wärmelehre
Wärmekraftmaschinen
- Wie funktioniert eigentlich eine Dampfmaschine?
- Was ist so besonders an einem WANKEL-Motor?
- OTTO- oder DIESEL-Motor?
- Was versteht man unter einem Wirkungsgrad?
Themenbereich
Wärmelehre
Wärmetransport
- Warum werden Häuser mit Schaumstoffen gedämmt?
- Wie bleiben Tiere im Winter warm?
- Wie kommt eigentlich die Wärme der Sonne zur Erde?
Themenbereich
Wärmelehre
Wetter und Klima
- Wie entstehen eigentlich Wolken?
- Was sind Hoch- und Tiefdruckgebiete?
- Wie kommt es zu einem Gewitter?
- Was ist der Treibhauseffekt?
Themenbereich
Wärmelehre
Deterministisches Chaos
- Was versteht man unter dem Kausalprinzip?
- Kann ein Schmetterling einen Wirbelsturm verursachen?
- Deterministisches Chaos – ist das nicht ein Widerspruch?
Themenbereich
Interferenzfähigkeit von Photonen im Quantenradierer
Grundwissen
Quantenobjekte besitzen sowohl Welleneigenschaften wie Interferenzfähigkeit, als auch Teilcheneigenschaften wie Unteilbarkeit. Dies kann am Mach-Zehnder-Interferometer verdeutlicht werden:
- Ob im Interferometer Interferenz auftritt, hängt davon ab, ob der Lichtweg eines Photons eindeutig bestimmbar ist.
- Wenn einem Photon im Interferometer ein eindeutiger Weg zugeordnet werden kann, tritt keine Interferenz auf.
- Wenn einem Photon im Interferometer mehrere Wege zugeordnet werden können, tritt Interferenz auf.
- Die Zuordnung von Lichtwegen kann auch hinter dem Interferometer noch rückgängig gemacht werden ("Quantenradierer")
Grundwissen
Quantenobjekte besitzen sowohl Welleneigenschaften wie Interferenzfähigkeit, als auch Teilcheneigenschaften wie Unteilbarkeit. Dies kann am Mach-Zehnder-Interferometer verdeutlicht werden:
- Ob im Interferometer Interferenz auftritt, hängt davon ab, ob der Lichtweg eines Photons eindeutig bestimmbar ist.
- Wenn einem Photon im Interferometer ein eindeutiger Weg zugeordnet werden kann, tritt keine Interferenz auf.
- Wenn einem Photon im Interferometer mehrere Wege zugeordnet werden können, tritt Interferenz auf.
- Die Zuordnung von Lichtwegen kann auch hinter dem Interferometer noch rückgängig gemacht werden ("Quantenradierer")
Welle - Teilchen - Dualismus
Grundwissen
- Einige Experimente können besser mit dem Wellenmodell, andere besser mit dem Teilchenmodell des Lichtes erklärt werden.
- Beide Modelle orientieren sich an unseren makroskopischen Erfahrungen, die zur Beschreibung der Mikroskopischen kaum geeignet sind.
- Die Quantenphysik bildet ein den beiden Modellen übergeordnetes (stark mathematikorientiertes) Modell.
Grundwissen
- Einige Experimente können besser mit dem Wellenmodell, andere besser mit dem Teilchenmodell des Lichtes erklärt werden.
- Beide Modelle orientieren sich an unseren makroskopischen Erfahrungen, die zur Beschreibung der Mikroskopischen kaum geeignet sind.
- Die Quantenphysik bildet ein den beiden Modellen übergeordnetes (stark mathematikorientiertes) Modell.
Statistische Deutung
Grundwissen
- Quantenobjekte im Sinne der Quantenphysik treten immer als "ganze Portionen" auf.
- Die Bewegung von Quantenobjekten folgt Wahrscheinlichkeitsgesetzen.
- Die Quantenmechanik macht statistische Aussagen über die relative Häufigkeit der Ergebnisse bei oftmaliger Wiederholung des gleichen Experiments.
Grundwissen
- Quantenobjekte im Sinne der Quantenphysik treten immer als "ganze Portionen" auf.
- Die Bewegung von Quantenobjekten folgt Wahrscheinlichkeitsgesetzen.
- Die Quantenmechanik macht statistische Aussagen über die relative Häufigkeit der Ergebnisse bei oftmaliger Wiederholung des gleichen Experiments.
de-BROGLIE-Wellenlänge
Grundwissen
- Die de-BROGLIE-Wellenlänge ist eine Übertragung von Eigenschaften von Photonen auf Objekte mit Ruhemasse, z.B. Elektronen
- Die de-BROGLIE-Wellenlänge für Elektronen berechnest du mittels \(\lambda _{\rm{DB}} = \frac{h}{p_{\rm{e}}}\)
- Im nicht-relativistischen Fall gilt dann z.B. \({\lambda _{{\rm{DB}}}} = \frac{h}{m_{\rm{e}} \cdot v} = \frac{h}{{\sqrt {2 \cdot {m_{\rm{e}}} \cdot {E_{{\rm{kin}}}}} }} = \frac{h}{{\sqrt {2 \cdot {m_{\rm{e}}} \cdot e \cdot {U_{{\rm{B}}}}} }}\)
Grundwissen
- Die de-BROGLIE-Wellenlänge ist eine Übertragung von Eigenschaften von Photonen auf Objekte mit Ruhemasse, z.B. Elektronen
- Die de-BROGLIE-Wellenlänge für Elektronen berechnest du mittels \(\lambda _{\rm{DB}} = \frac{h}{p_{\rm{e}}}\)
- Im nicht-relativistischen Fall gilt dann z.B. \({\lambda _{{\rm{DB}}}} = \frac{h}{m_{\rm{e}} \cdot v} = \frac{h}{{\sqrt {2 \cdot {m_{\rm{e}}} \cdot {E_{{\rm{kin}}}}} }} = \frac{h}{{\sqrt {2 \cdot {m_{\rm{e}}} \cdot e \cdot {U_{{\rm{B}}}}} }}\)
EINSTEINs Theorie des Lichts
Grundwissen
- Licht ist ein Strom aus Energiepaketen, sogenannten Photonen.
- Ein Photon besitzt die Energie \(E_{\rm{Ph}} = h \cdot f\) und den Impuls \(p_{\rm{Ph}} = \frac{h}{\lambda }\).
- Der äußere Photoeffekt kann mit dem Photonenmodell gut erklärt werden.
Grundwissen
- Licht ist ein Strom aus Energiepaketen, sogenannten Photonen.
- Ein Photon besitzt die Energie \(E_{\rm{Ph}} = h \cdot f\) und den Impuls \(p_{\rm{Ph}} = \frac{h}{\lambda }\).
- Der äußere Photoeffekt kann mit dem Photonenmodell gut erklärt werden.
Quantenobjekte
Grundwissen
Die Quantenphysik zeichnet sich durch vier zentrale Wesenszüge aus: Statistisches Verhalten, Fähigkeit zur Interferenz, Eindeutige Messergebnisse und Komplementarität
Grundwissen
Die Quantenphysik zeichnet sich durch vier zentrale Wesenszüge aus: Statistisches Verhalten, Fähigkeit zur Interferenz, Eindeutige Messergebnisse und Komplementarität