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Interaktive Wellenmaschine
Die interaktive Wellenmaschine ermöglicht das selbstständige Erkunden vielfältiger Phänomene an Seilwellen. Dabei können Parameter wie die Eigenschaften der Enden, Kopplungsparameter und Massenbelegung variiert werden. Auch eine Schwingung in zwei unterschiedlichen Medien kann realisiert werden.
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Zum externen WeblinkPotentialtopf-Modell
Dieses downloadbare (Windows-)Programm zeigt, wie sich ein Elektron verhält, das in einen sehr kleinen würfelförmigen Kasten eingesperrt wird.
In der Quantenphysik wird dieser Kasten als dreidimensionaler Potentialtopf interpretiert, in dem das Elektron nur ganz bestimmte Energieniveaus annehmen kann. Außerdem darf das Elektron sich nur in bestimmten Raumbereichen aufhalten. Etwas physikalischer formuliert: Die Energie des Elektrons innerhalb des Potentialtopfes ist gequantelt und sein Aufenthaltsbereich ist auf Orbitale beschränkt. Dieses Verhalten des Elektrons ergibt sich aus der Schrödinger-Gleichung. Die Simulation erlaubt die Eingabe verschiedener Quantenzahlen. Die Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Elektrons (Orbital) wird durch die Dichte von Punktewolken dargestellt. Der Würfel lässt sich drehen, so dass die Lage der einzelnen Orbitale gut sichtbar wird. Außerdem kann man die Energie des Elektrons bei vorgegebener Größe des Kastens ablesen.
Dieses downloadbare (Windows-)Programm zeigt, wie sich ein Elektron verhält, das in einen sehr kleinen würfelförmigen Kasten eingesperrt wird.
In der Quantenphysik wird dieser Kasten als dreidimensionaler Potentialtopf interpretiert, in dem das Elektron nur ganz bestimmte Energieniveaus annehmen kann. Außerdem darf das Elektron sich nur in bestimmten Raumbereichen aufhalten. Etwas physikalischer formuliert: Die Energie des Elektrons innerhalb des Potentialtopfes ist gequantelt und sein Aufenthaltsbereich ist auf Orbitale beschränkt. Dieses Verhalten des Elektrons ergibt sich aus der Schrödinger-Gleichung. Die Simulation erlaubt die Eingabe verschiedener Quantenzahlen. Die Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Elektrons (Orbital) wird durch die Dichte von Punktewolken dargestellt. Der Würfel lässt sich drehen, so dass die Lage der einzelnen Orbitale gut sichtbar wird. Außerdem kann man die Energie des Elektrons bei vorgegebener Größe des Kastens ablesen.
Tunneleffekt
Dieses downloadbare (Windows-)Programm löst die eindimensionale, stationäre Schrödingergleichung für den Aufenthalt eines Elektrons in einem Linearen Potentialtopf auf numerischem Weg.
Dabei lassen sich drei Szenarien einstellen:
1. Linearer Potentialtopf mit unendlich hohen Wänden
2. Linearer Potentialtopf mit einer niedrigen, aber breiten Wand
3. Linearer Potentialtopf mit einer niedrigen und schmalen Wand.
Die Höhe (Potentielle Energie) und die Breite der Wand lassen sich bei 2. und 3. variieren.
Durch Eingabe der Gesamtenergie des Elektrons lassen sich Wellenfunktionen finden, die innerhalb der Wand gegen Null konvergieren. Nur diese Wellenfunktionen sind physikalisch sinnvoll und beschreiben das Eindringen in die Wand bzw. das Durchtunneln der Wand im Sinne des quantenmechanischen Effekts richtig.
Dieses downloadbare (Windows-)Programm löst die eindimensionale, stationäre Schrödingergleichung für den Aufenthalt eines Elektrons in einem Linearen Potentialtopf auf numerischem Weg.
Dabei lassen sich drei Szenarien einstellen:
1. Linearer Potentialtopf mit unendlich hohen Wänden
2. Linearer Potentialtopf mit einer niedrigen, aber breiten Wand
3. Linearer Potentialtopf mit einer niedrigen und schmalen Wand.
Die Höhe (Potentielle Energie) und die Breite der Wand lassen sich bei 2. und 3. variieren.
Durch Eingabe der Gesamtenergie des Elektrons lassen sich Wellenfunktionen finden, die innerhalb der Wand gegen Null konvergieren. Nur diese Wellenfunktionen sind physikalisch sinnvoll und beschreiben das Eindringen in die Wand bzw. das Durchtunneln der Wand im Sinne des quantenmechanischen Effekts richtig.
Schrödingergleichung und H-Atom
Dieses downloadbare (Windows-)Programm löst die stationäre Schrödingergleichung des radialen Anteils der Wasserstoffwellenfunktion auf numerischen Weg und stellt die Wahrscheinlichkeitsdichten, Aufenthaltswahrscheinlichkeiten und Orbitale des Elektrons grafisch dar. Der Wert für die Gesamtenergie des Elektrons kann vom Anwender mit Hilfe von Schiebereglern beliebig gewählt werden. Der Drehimpuls darf die Werte 0,1,2,3 und 4 annehmen. Dass Programm liefert dann durch Lösen der Differentialgleichung eine entsprechende Wellenfunktion. Aber nur bei wenigen, ganz speziellen Energiewerten ergeben sich Funktionen, die gegen Null konvergieren und damit physikalisch sinnvolle Lösungen der Differentialgleichung darstellen. Diese Energiewerte werden Eigenwerte der Differentialgleichung genannt und entsprechen den vom Bohrschen Atommodell bekannten Energien des Wasserstoff-Termschemas.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkRöntgenspektren
Die Strahlung von Röntgenröhren kann sehr unterschiedlich ausfallen. Die Spektren sind abhängig vom Anodenmaterial der Röhre, der Beschleunigungsspannung, dem Röhrenstrom und den verwendeten Filtermaterialien.
Dieses downloadbare (Windows-)Programm berechnet Röntgenspektren unter Berücksichtigung all dieser Faktoren. Dabei werden die Spektren so dargestellt, als wären sie durch die Drehkristallmethode aufgenommen worden. Das Spektrum erster Ordnung wird bei diesem Verfahren stets von den Spektren höherer Beugungsordnungen überlagert. Das Programm ermöglicht aber auch die Übertragung der Drehkristall-Spektren auf eine Wellenlängen- oder Energieskala, wobei die höheren Beugungsordnungen dann unberücksichtigt bleiben.
Die Strahlung von Röntgenröhren kann sehr unterschiedlich ausfallen. Die Spektren sind abhängig vom Anodenmaterial der Röhre, der Beschleunigungsspannung, dem Röhrenstrom und den verwendeten Filtermaterialien.
Dieses downloadbare (Windows-)Programm berechnet Röntgenspektren unter Berücksichtigung all dieser Faktoren. Dabei werden die Spektren so dargestellt, als wären sie durch die Drehkristallmethode aufgenommen worden. Das Spektrum erster Ordnung wird bei diesem Verfahren stets von den Spektren höherer Beugungsordnungen überlagert. Das Programm ermöglicht aber auch die Übertragung der Drehkristall-Spektren auf eine Wellenlängen- oder Energieskala, wobei die höheren Beugungsordnungen dann unberücksichtigt bleiben.
Wärmeversorgung in der Schule - Ein Unterrichtsmodul der iMint-Akademie Berlin
Im Fachset Physik der iMINT-Akademie Berlin wurde ein Unterrichtsmodul zum Thema „Wärme im Alltag – Energie ist immer dabei“ entwickelt. Dabei sollen die Arten der Wärmeübertragung im Kontext der Wärmeversorgung in der Schule vermittelt werden. Wesentliche Ziele sind die individuelle Förderung aller Schülerinnen und Schüler und die Berücksichtigung der Bedürfnisse der Lernenden mit geistigen oder mit emotional- bzw. sozialen Entwicklungsstörungen. Besonders im Übungsteil wird der Schwerpunkt der Kompetenzentwicklung im Bereich der Sprachbildung deutlich. Durch die Arbeit an Lernstationen erhalten die Schülerinnen und Schüler Zeit, um sich die Zusammenhänge einer relativ komplexen technischen Anlage, der Heizungsanlage ihrer Schule, zu erarbeiten. Außerdem können sie Verantwortung für die eigene Schul- und Lebenswelt übernehmen.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkEnergieumwandlung
Die auch für Tablets geeignete Simulation zeigt anschaulich verschiedene Umwandlungen zwischen Energieformen. Dabei kann eingestellt werden, ob Wärmeverluste auftreten oder nicht.
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Zum externen WeblinkSchrödingers Katze flippt aus
Katze und Uhu erklären die grundlegenden Quanteneffekte. Der Helmholtz-Wissenschaftscomic erscheint einmal im Monat.
Zum externen WeblinkKatze und Uhu erklären die grundlegenden Quanteneffekte. Der Helmholtz-Wissenschaftscomic erscheint einmal im Monat.
Zum externen WeblinkLehrvideos für den Physik-Unterricht
Auf dieser Seite bündeln wir für Sie Lehrvideos für den Physik-Unterricht in den Sekundarstufen. Die Unterrichtsthemen reichen von der Atmosphäre der Sonne bis hin zu Verbrennungsmotoren.
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Zum externen WeblinkErneuerbare Energien im Detail
In dieser Unterrichtseinheit befassen sich die Lernenden mit dem Thema erneuerbare Energien. Im Mittelpunkt stehen dabei Photovoltaik und Windkraft. Die Auseinandersetzung mit Ideen und Trends des energieeffizienten Bauens unter Berücksichtigung erneuerbarer Energien rundet die Unterrichtseinheit ab.
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Zum externen WeblinkQuiz: Erneuerbare Energien
Anhand von zehn Multiple-Choice-Fragen testen und festigen die Lernenden in diesem Quiz ihr Wissen zum Thema Erneuerbare Energien.
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Zum externen WeblinkRegenerative Energiegewinnung und Nachhaltigkeit
Ausgehend vom eigenen Energieverbrauchsverhalten der Schülerinnen und Schüler vermittelt diese Unterrichtseinheit grundlegende Informationen rund um das Thema erneuerbare Energien und Nachhaltigkeit. Dabei werden auch zukunftsweisende Technologien thematisiert.
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Zum externen WeblinkGravitationswellen: erster direkter Nachweis mit Interferometern
Diese Unterrichtseinheit thematisiert den ersten erfolgreichen Nachweis von Gravitationswellen, der 2015 mithilfe zweier riesiger Laser-Interferometer in den USA gelang. Quelle des Ereignisses war die Verschmelzung zweier eng umeinanderkreisender Schwarzer Löcher in einer Entfernung von 1,3 Milliarden Lichtjahren. Die Arbeitsblätter zum ersten direkten Nachweis von Gravitationswellen bauen auf einem Erklärvideo aus der Mediathek der Lindauer Nobelpreisträgertagungen auf. Die Unterrichtsmaterialien können auf Deutsch und auf Englisch (für den englisch-bilingualen Unterricht) heruntergeladen werden.
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Zum externen WeblinkBildgebende Verfahren in der Weltraum-Teleskopie
In dieser Unterrichtseinheit zum Thema bildgebende Verfahren wird anhand eines Videos der Nutzen des elektromagnetischen Wellenspektrums für die Weltraum-Teleskopie deutlich gemacht. Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich dabei anhand praktischer Beispiele und methodisch variierend einen Überblick über die verwendeten bildgebenden Verfahren. Die Unterrichtsmaterialien können auf Deutsch und auf Englisch (für den englisch-bilingualen Unterricht) heruntergeladen werden.
Zum externen WeblinkIn dieser Unterrichtseinheit zum Thema bildgebende Verfahren wird anhand eines Videos der Nutzen des elektromagnetischen Wellenspektrums für die Weltraum-Teleskopie deutlich gemacht. Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich dabei anhand praktischer Beispiele und methodisch variierend einen Überblick über die verwendeten bildgebenden Verfahren. Die Unterrichtsmaterialien können auf Deutsch und auf Englisch (für den englisch-bilingualen Unterricht) heruntergeladen werden.
Zum externen WeblinkHOOKEsches Gesetz (Simulation)
Die Simulation wird zur Verfügung gestellt von: PhET Interactive Simulations University of Colorado…
Zum DownloadDie Simulation wird zur Verfügung gestellt von: PhET Interactive Simulations University of Colorado…
Zum DownloadGravitationsgesetz (Simulation)
Die Simulation zeigt die prinzipielle Abhängigkeit der beiden Kräfte \({\vec F}_{12}\) und \({\vec F}_{21}\) von den Größen \(m_1\), \(m_2\) und…
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Zum DownloadDichte von Spiritus (Schülerversuch) (Animation)
Die Animation zeigt das Abmessen kleiner Volumina mit einem Pyknometer.
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Zum DownloadHolz als Feuchtigkeitsmesser (Animation)
Die Animation zeigt einen Doppelfurnierstreifen (ein Furnierstreifen in Faserlängsrichtung, der andere in Faserquerrichtung ), der die…
Zum DownloadDie Animation zeigt einen Doppelfurnierstreifen (ein Furnierstreifen in Faserlängsrichtung, der andere in Faserquerrichtung ), der die…
Zum DownloadGleichgewicht dreier Kräfte (Simulation)
Diese Simulation zeigt ein einfaches Experiment zum Gleichgewicht dreier Kräfte: Gewichte hängen an drei miteinander verknoteten Schnüren, wobei zwei…
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Zum DownloadBotafumeiro (Simulation)
Die Simulation ermöglicht es dir, die Bewegung des Botafumeiro genauer zu beobachten. Auch kannst du die verschiedenen Parameter in gewissen Grenzen…
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Zum DownloadWirkungen von Kräften (Animation)
Die Animation zeigt die Änderung der Bewegungsrichtung einer rollenden Kugel durch einen Magneten.
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Zum DownloadBewegung mit konstanter Beschleunigung (Simulation)
Diese Simulation zeigt ein Auto, das sich mit konstanter Beschleunigung bewegt. Die Schaltfläche enthält Eingabefelder zur Festlegung von…
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Zum DownloadBewegung mit konstanter Geschwindigkeit (Simulation)
Diese Simulation zeigt ein Auto, das sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt. Die Schaltfläche enthält Eingabefelder zur Festlegung von…
Zum DownloadDiese Simulation zeigt ein Auto, das sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt. Die Schaltfläche enthält Eingabefelder zur Festlegung von…
Zum DownloadGesamtkraft mehrerer Kräfte (Animation)
Die Animation zeigt die Bestimmung der Gesamtkraft mehrerer Kräfte, die an einem (als punktförmig angenommenen) Körper angreifen. Wir danken Herrn…
Zum DownloadDie Animation zeigt die Bestimmung der Gesamtkraft mehrerer Kräfte, die an einem (als punktförmig angenommenen) Körper angreifen. Wir danken Herrn…
Zum DownloadZerlegung einer Kraft in zwei Komponenten (Animation)
Die Animation zeigt die Zerlegung einer Kraft in zwei Komponenten. Wir danken Herrn Walter Fendt für die Erlaubnis, diese HTML5/Javascript-Animation…
Zum DownloadDie Animation zeigt die Zerlegung einer Kraft in zwei Komponenten. Wir danken Herrn Walter Fendt für die Erlaubnis, diese HTML5/Javascript-Animation…
Zum DownloadFlaschenzug (Simulation)
Diese Simulation zeigt einen gewöhnlichen Flaschenzug mit zwei, vier oder sechs Rollen. Ein Flaschenzug ist eine einfache Vorrichtung, mit der man…
Zum DownloadDiese Simulation zeigt einen gewöhnlichen Flaschenzug mit zwei, vier oder sechs Rollen. Ein Flaschenzug ist eine einfache Vorrichtung, mit der man…
Zum DownloadHebel (Simulation)
Diese Simulation zeigt einen Hebel, an dem Gewichtsstücke zu je \(1,0\rm{N}\) hängen. An den farbigen Feldern lässt sich jeweils der Hebelarm ablesen;…
Zum DownloadDiese Simulation zeigt einen Hebel, an dem Gewichtsstücke zu je \(1,0\rm{N}\) hängen. An den farbigen Feldern lässt sich jeweils der Hebelarm ablesen;…
Zum DownloadSchiefe Ebene (Simulation)
Diese Simulation zeigt eine Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit auf einer schiefen Ebene und die Kräfte, die dabei auftreten. Wir danken Herrn…
Zum DownloadDiese Simulation zeigt eine Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit auf einer schiefen Ebene und die Kräfte, die dabei auftreten. Wir danken Herrn…
Zum DownloadFahrbahnversuch zum 2.NEWTONschen Gesetz (Simulation)
Diese Simulation demonstriert eine Luftkissen- oder Rollen-Fahrbahn, wie sie für Versuche zur Bewegung mit konstanter Beschleunigung verwendet wird.…
Zum DownloadDiese Simulation demonstriert eine Luftkissen- oder Rollen-Fahrbahn, wie sie für Versuche zur Bewegung mit konstanter Beschleunigung verwendet wird.…
Zum DownloadFreier Fall (Simulation)
Diese Simulation demonstriert einen freien Fall. Mit Hilfe der Eingabefelder lassen sich Ausgangshöhe, Masse und Fallbeschleunigung in gewissen…
Zum DownloadDiese Simulation demonstriert einen freien Fall. Mit Hilfe der Eingabefelder lassen sich Ausgangshöhe, Masse und Fallbeschleunigung in gewissen…
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