Atomspektren, Energieniveaus und unsere Sonne

Klasse 12+13 (S3)

Was bedeuten die dunklen Linien im Spektrum der Sonne und warum treten sie auf?

Um die Fraunhoferlinien im Sonnenspektrum verstehen zu können, muss das quantenmechanische Atommodell mit seinen diskreten Energieniveaus herangezogen werden. Im neuen Bildungsplan der Oberstufe Physik ist das Thema Atomvorstellungen als abschließende Einheit zur Quantenmechanik im 3. Semester vorgesehen. In dieser Veranstaltung des MINTariums können Ihre Schülerinnen und Schüler dieses Thema experimentell erkunden. Sie justieren ihr eigenes Spektrometer, um damit anschließend verschiedene Spektren diverser Lichtquellen aufzunehmen und zu interpretieren. Abschließend nutzen sie die Spektrometrie als Analysemethode, um eigenständig verschiedene Atomspektren zu identifizieren.

Der Veranstaltungsablauf ist als digitales Exit-Game in LMS konzipiert. Die Schülerinnen und Schüler können sehr selbständig arbeiten und das Motto “Hands-On” des MINTariums ist durchgehend präsent. Für die passende Einbindung in Ihren Unterricht erhalten Sie Aufgabenvorschläge zur Vor- und Nachbereitung.

Lernort: MINTarium	Dauer: 5 Stunden	Zeitraum: ganzjährig
Zielgruppe: Klasse 12+13 (S3)	TN-Zahl: max. 24	Kosten: Die Angebote des MINTariums sind kostenfrei
Organisatorische Hinweise: -
© freepik	Kontakt/Buchung: Tel: 040 – 42 88 42-120 E-Mail: mintarium@li.hamburg.de

Inhalte

Energiestufenmodell
Energieniveauschema
Emission und Absorption von Photonen
Linienspektrum
diskretes und kontinuierliches Spektrum
Quantensprung

Benötigte Vorkenntnisse

Prinzipiell sollten die Themenbereiche 1 und 2 des Hamburger Bildungsplans Physik für die Studienstufe behandelt worden sein. Insbesondere sollten Ihre Schülerinnen und Schüler mit dem Wellenmodell des Lichts vertraut sein. Sie kennen das Spektrum elektromagnetischer Wellen, die Zusammenhänge zwischen Wellenlänge und Frequenz und können die Beugung und Interferenz am Gitter beschreiben. Weiterhin sollten wesentliche Aspekte zu Quantenobjekten aus dem Temenbereich 3 des Bildungsplans behandelt worden sein. Ihre Schülerinnen und Schüler kennen Elektronen und Photonen als Quantenobjekte und können Zusammenhänge zwischen Energie und Frequenz eines Photons berechnen.

Kompetenzen

Im Fokus stehen: Die Schülerinnen und Schüler führen Experimente unter Verwendung digitaler Messwerterfassung durch (S4), erklären mithilfe bekannter Modelle und Theorien die in erhobenen Daten gefundenen Strukturen und Beziehungen (E6), entwickeln eigene innferfachliche Argumentationen (K8) und tauschen sich mit anderen darüber aus, reflektieren und korrigieren ihren Standpunkt (K9).

Leitperspektiven

Wertebildung / Werteorientierung

Kooperatives wissenschaftliches Arbeiten

Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE)

SDG 9 Industrie, Innovation und Infrastruktur
SDG 13 Maßnahmen zum Klimaschutz
Die Schülerinnen und Schüler arbeiten mit Open Source Hardware und lernen darüber einen Ansatz zur nachhaltigen Industrie kennen. (SDG 9)
Anwendungen der Spektralanalyse im Klimaschutz werden thematisiert. (SDG 13)

Leben und Lernen in einer digital geprägten Welt

Digitale Messwerterfassung und -analyse;
Einbindung von Simulationen und interaktiven Bildschirmexperimenten;
Digitale Lernplattform (LMS) ermöglicht selbständiges Arbeiten für alle Schülerinnen und Schüler