Atome und Elektronen - Modelle und Experimente

Artikelnummer: NWL356122025
Kategorie: Physik
Verlag: RAABE Verlag

63 Seiten, PDF-Datei

Sekundarstufe II

Physik

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Physik der Atomhülle

RAABE Unterrichtsmaterialien: Physik Oberstufe

Die Entwicklung der Atommodelle und der Modelle des Elektrons ist ein beeindruckender Einblick in die Geschichte für die Entdeckungen und das Verständnis des Aufbaus der Elemente und der Materie.

Es begann mit philosophischen Ideen und endete mit Modellen der Quantenphysik, deren Beschreibung anspruchsvolle mathematische Methoden erfordern. Mit diesem Material spannen Sie den Bogen von der Philosophie von Demokrit bis zu den Regeln der Quantenwelt von Pauli, Schrödinger und Heisenberg. Dabei bietet das Material abwechslungsreiche Aufgaben, von denen viele zum gegenseitigen Austausch in Partnerarbeit und zur Stärkung der Kommunikationskompetenz Ihrer Klasse geeignet sind.

Themen:

Struktur der Materie,
Atomhülle, Atomkern,
Elektron, Proton, Neutron,
Quarks,
Kernladungszahl,
Massenzahl,
Isotope,
Energiewerte eines Elektrons im eindimensionalen Potentialtopf mit unendlich hohen Wänden,
unterschiedliche atomare Modellvorstellungen,
Atommodell,
Orbitale des Wasserstoffatoms,
Pauli-Prinzip, Linienspektren,
Bewegung geladener Teilchen in gekreuzten homogenen elektrischen und magnetischen Feldern,
Wien’sches Filter und Massenspektrometer,
Bestimmung der spezifischen Ladung des Elektrons,
Bestimmung der Atommasse – Massenspektrometer,
Kennzeichnung des Atoms – das Periodensystem der Elemente (PSE),
Quarks als kleinste unteilbare Bausteine der Materie – das Standardmodell,
Bestimmung der Elementarladung durch Millikan – die Quantelung der Ladung,
Frank-Hertz Versuch

Die Schülerinnen und Schüler lernen:

Die geschichtliche und experimentelle Entwicklung des Atommodells von Demokrit bis zum endgültigen Standardmodell, das sowohl Aussagen zum Atomkern als auch zur Elektronenhülle macht.
Die verschiedenen Atommodelle mit ihren unvollständigen Annahmen und richtigen Aussagen und Formeln.
Atommodelle der Quantenmechanik sind mathematisch sehr anspruchsvoll. Daher wird das vereinfachte Modell des unendlichen Potenzialtopfs verwendet, um einige grundlegende Ergebnisse zu zeigen.
Die geschichtliche und experimentelle Entwicklung des Elektronenmodells.
Sie lernen die Elementarladung und die Energien in den Elektronenschalen kennen, welche die Emission und Absorption von Licht erklären und für die chemische Bindung zuständig sind.

Dauer der Einheit: 15 – 20 Unterrichtsstunden je nach Auswahl der Materialien und Methoden

Lernvoraussetzungen:

Ihre Klasse kennt die Grundlagen der Elektrizitätslehre. Ihre Schülerinnen und Schüler können mit Gleichungen umgehen, diese umstellen und lösen. Die Begriffe Energie, elektrische Ladung, Frequenz, Wellenlänge, elektrisches Feld, magnetisches Feld, Lorentzkraft sollten bekannt sein, ebenso die damit zusammenhängenden Kenngrößen. Auch deren mathematische Beschreibung sollte kein Problem darstellen.

Produkteigenschaft	Wert
Schulstufe:	Sekundarstufe II
Schulfach:	Physik

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