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Version vom 1. Dezember 2022, 20:00 Uhr
Inhaltsverzeichnis
- 1 Einführung
- 2 Experimentell-induktives Vorgehen am Beispiel einer Schwingung
- 3 Theoretisch-deduktives Vorgehen am Beispiel der Energie
- 4 Verschiedene Methoden der Bewegungsuntersuchung
- 5 Mechanik
- 6 Mechanische Schwingungen
- 7 Mechanische Wellen
- 8 Grundlagen elektrischer, magnetischer und schwerer Felder
- 9 Das elektrische Feld
- 10 Elektro-Magnetismus
- 11 Licht
- 12 Grundlagen der Quantentheorie
- 13 Atomphysik und die Schrödingergleichung
- 14 Spezielle Relativitätstheorie
- 15 Chaostheorie
Einführung
Experimentell-induktives Vorgehen am Beispiel einer Schwingung
Theoretisch-deduktives Vorgehen am Beispiel der Energie
Wiederholung und Vertiefung des Wissens aus Klasse 8-11.
Verschiedene Methoden der Bewegungsuntersuchung
- Numerische Simulation eines Fadenpendels mit einer Tabellenkalkulation
- Bewegungsanalyse mit einem Stroboskop
- Bewegungsanalyse mit einem Video (VIANA)
- Bewegungsanalyse mit einem Video (Tracker)
Mechanik
Hier findet man eine kurze Wiederholung der Mittelstufe in Stichworten. Ausführlicher ist die Darstellung der 10. Klasse.
- Beschreiben von Bewegungen in einem gewählten Koordinatensystem.
- Dynamik
- Bewegungszustände und deren Veränderungen (Newtonsche Axiome). Die Erhaltungsgrößen Impuls und Energie.
Mechanische Schwingungen
- Hier werden anhand von wichtigen Beispielen die zentralen Begriffe einer Schwingung erläutert.
Experimentelle Untersuchung einer Schwingung
Kinematik einer harmonischen Schwingung
- Beschreibung einer harmonischen Schwingung mit der Zeigerdarstellung
- Die Bewegungsgesetze einer harmonischen Schwingung
Dynamik einer harmonischen Schwingung
- Energie und Impuls einer mechanischen Schwingung
- Beschreibung einer harmonischen Schwingung mit einer Differentialgleichung
- Praktikum: Untersuchung von Schwingungen mit der Differentialgleichung
Überlagerung und Zerlegung von Schwingungen
- Überlagerung von harmonischen Schwingungen (Fouriersyntese)
- Zerlegung in harmonische Schwingungen (Fourieranalyse)
Energiezufuhr und Energie"verlust" von Schwingungen
Mechanische Wellen
- Grundbegriffe und Beispiele zu mechanischen Wellen
- Die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Welle
- Energietransport einer Welle (Intensität)
- Zeigermodell und Wellengleichung
- Interferenz
- Beugung an Öffnungen und Hindernissen
- Das Huygenssche Prinzip
- Streuung und Reflektion
- Brechung
- Dopplereffekt
- Eigenschwingungen von ausgedehnten Gegenständen ("Stehende Wellen")
- Aufgaben zu Wellen (Lösungen)
- Links zu Wellen
Grundlagen elektrischer, magnetischer und schwerer Felder
- Schwere, Elektrische und Magnetische Wechselwirkung (Gravitation, Elektrostatik, Magnetostatik)
- Lernzirkel: Schwere, Elektrische und Magnetische Wechselwirkung (Gravitation, Elektrostatik, Magnetostatik)
- Fern- und Nahwirkungstheorie oder "Was ist ein Feld?"
- Feldenergie (qualitativ)
- Felduntersuchung mit Probekörpern (Monopolen)
- Graphische Darstellung von Feldern
- Dipole im elektrischen und magnetischen Feld
- Die Feldstärke als gerichteter Ortsfaktor
- Material im magnetischen Feld (4st)
- Das Potential eines Feldes
- Das Zentralfeld und die Abstandsgesetze (Gravitationsgesetz, Coulomb-Gesetz, magnetisches Coulomb-Gesetz)
- Ladung als Quellenstärke und der Fluss eines Feldes
- Feldenergie (quantitativ)
Das elektrische Feld
- Elektrostatik Grundlagen
- Wiederholung elektrischer Grundbegriffe
- Untersuchung des elektrischen Feldes mit Dipolen (Grieskörnchenversuche)
- Flächenladungsdichte, elektrische Feldkonstante und erste Maxwellsche Gleichung
- Geladene Teilchen in elektrischen Feldern
- Das Oszilloskop
- Der Kondensator
- Praktikum: Einen Kondensator laden und entladen
- Die Energie des elektrischen Feldes
- Materie im elektrischen Feld
- Messen der Elementarladung (Millikan-Versuch mit Öltröpfchen)
- Aufgaben zum elektrischen Feld (Lösungen)
- Zusammenfassung: Das elektrische Feld
- Links zur Elektrizitätslehre
Elektro-Magnetismus
- Magnetfelderzeugung durch elektrische Ströme
- Praktikum: Magnetfelder durch elektrische Ströme
- Die magnetische Feldstärke
- Praktikum: Messung der magnetischen Ladung und der magnetischen Polarisation eines Stabmagneten
- Kraftwirkung auf elektrische Ströme im Magnetfeld - die Lorentzkraft
- Das Induktionsgesetz und die magnetische Flussdichte
- Messen des magnetischen Flusses - das Fluxmeter
- Technische Anwendungen der Induktion bei Geräten
- Lernzirkel: Induktion
- Der Transformator
- Selbstinduktion
- Energieübertragung durch Induktion: Lenzsche Regel und Wirbelströme
- Die Spule
- Praktikum: Drahtlose Energieübertragung
- Die Maxwellschen Gleichungen
Elektromagnetische Schwingungen und Wellen
- Der elektrische Schwingkreis
- Energiezufuhr bei Schwingkreisen
- Der Tesla-Transformator
- Grundbegriffe und Beispiele zu elektromagnetischen Wellen
- Versuche mit Mikrowellen
- Absorption von elektromagnetischen Wellen (Mikrowellen)
- Reflexion von elektromagnetischen Wellen (Mikrowellen)
- Beugung und Interferenz von elektromagnetischen Wellen (Mikrowellen)
- Brechung von elektromagnetischen Wellen (Mikrowellen)
- Ausbreitungsgeschwindigkeit der elektromagnetischen Welle in Medien
- Polarisation einer elektromagnetischen Welle
- Versuche mit dem Mikrowellenherd
- Lehramtspraktikum: Mikrowellen Erzeugung und Ausbreitung Elektromagnetischer Wellen (Physik Uni Heidelberg)
- Das elektromagnetische Spektrum
Licht
Mind map zum Licht. (freeplane-Datei) vergrößern Mind map zum Licht. (freeplane-Datei)
Die Welleneigenschaften des Lichts
- Der Doppelspaltversuch mit Licht
- der Einfachspaltversuch
- Optische Gitter
- Interferenz an einer Seifenhaut (dünne Schicht)
- Berechnung von Intensitäten von Einfachspalt, Doppelspalt und Mehrfachspalt mit Zeigern
- Die Kohärenz von Licht
- Polarisation von Licht
- Brechung von Licht
- Das Auflösungsvermögen von optischen Geräten
- Der Laser
- Das Michelson Interferometer
Grundlagen der Quantentheorie
Licht als Teilchen
- Der Photoeffekt
- Umkehrung des Photoeffekts in einer Leuchtdiode (LED)
- Masse & Impuls von Photonen - Der Compton-Effekt
Welleneigenschaften von Teilchen
Quantentheorie nach Schrödinger (Wellenfunktion) und Feynman (Pfadintegrale)
- Der Doppelspaltversuch mit Wellen und Teilchen
- Ein-Teilchen-Experimente
- Zustandsfunktion, Superpositionsprinzip und Wahrscheinlichkeitsinterpretation beim Doppelspalt (Zeigermodell)
- Der Quantenradierer
- Reflektion von Lichtquanten an einem Spiegel
- Quantentheoretische Untersuchung der geradlinigen Lichtausbreitung
- Ein Vergleich von klassischer Physik mit Quantenphysik
- Philosophie Fragen und Interpretationen der Quantentheorie
- Der Knaller Test
Messungen in der Quantenmechanik
Aufgaben zur Quantenphysik
- Aufgaben zur Quantentheorie
- Klausur zur Quantentheorie
- Fragen zur Wellen- Teilchen- und Quantentheorie
Etwas Philosophie und Geschichte
- Philosophie der Wahrscheinlichkeit
- Tabellarische Übersicht der Experimente der Atom- und Quantenphysik
- Atommodelle
Atomphysik und die Schrödingergleichung
- Kurzer geschichticher Abriss der Atommodelle
- Lichtquellen und Spektrallinien
- Das Bohrsche Atommodell
- Eingesperrte Quanten; der Potentialtopf
- Heuristische Herleitung der eindimensionalen zeitunabhängigen Schrödingergleichung
- Heuristische Lösungen der eindimensionalen zeitunabhängigen Schrödingergleichung
- Numerisches Lösungsverfahren für die eindimensionale zeitunabhängige Schrödingergleichung
- Links zur Atomphysik
