Angestrebte
Kompetenzen im Inhaltsfeld „ Quantenmechanik“ im
Leistungskurs der Stufen Q1 und Q2
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Versuch von Michelson-Morley
- Ich kenne Aufbau und Funktionsweise des
Michelson-Interferometers.
- Ich kann mit dem Michelson-Interferometer die
Wellenlänge von Licht bestimmen.
- Ich vermag mit Hilfe des Michelson-Interferometers
den Brechungsindex von Gasen, zum Beispiel von Luft zu
bestimmen
- Ich kann das Michelson-Morley-Experiment als ein
Indiz für die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit
interpretieren.
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Relativität von Zeit und Raum
- Ich weiß, dass die Vakuumlichtgeschwindigkeit c in
allen Inertialsystemen gleich ist und kann dieses
Prinzip auch erläutern.
- Ich weiß, dass aus der Konstanz von c die
Relativität der Gleichzeitigkeit folgt.
- Ich vermag die Relativität der Gleichzeitigkeit in
einzelnen Szenarien zu erkennen und zu erläutern.
- Ich kann mit der Lichtuhr grundlegende Prinzipien
der speziellen Relativitätstheorie anschaulich
erklären und die Formel für die Zeitdilatation
quantitativ ermitteln.
- Ich kann die relativistische Längenkontraktion
quantitativ beschreiben.
- Ich kenne die scheinbar paradoxen Beobachtungen beim
Myonenzerfall in der Erdatmosphäre und kann sie als
experimentellen Beleg für die von der
Relativitätstheorie vorhergesagte Zeitdilatation
beziehungsweise Längenkontraktion qualitativ erklären.
- Ich kann mit der Lichtgeschwindigkeit als Obergrenze
für Geschwindigkeiten von Objekten begründen, dass
eine additive Überlagerung von Geschwindigkeiten nur
für „kleine“ Geschwindigkeiten gilt.
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„Schnelle“ Ladungsträger in E- und B-Feldern
- Ich kann die Funktionsweise eines Zyklotrons
erläutern.
- Ich weiß, dass Ladungsträger aufgrund von
relativistischen Effekten nicht grenzenlos
beschleunigt werden können.
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Ruhemasse und dynamische Masse
- Ich kann die relativistische Massenzunahme erläutern
und rechnerisch mit ihr umgehen.
- Ich kann die Energie-Masse-Äquivalenz erläutern.
- Ich kenne die Bedeutung der Beziehung E = mc² für
die Kernspaltung und -fusion.
- Ich kann mit dem relativistischen Energiesatz und
der relativistischen Energie-Impuls-Beziehung umgehen.
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Ausblick auf die allgemeine Relativitätstheorie
- Ich weiß, dass in starken Gravitationsfeldern
relativistische Phänomene auftreten.
- Ich weiß, dass viele Effekte und Beobachtungen in
der Astronomie, wie zum Beispiel die Besonderheiten
der Merkurbahn, Gravitationswellen oder schwarze
Löcher nur mit Mitteln der allgemeinen
Relativitätstheorie beschreibbar sind.
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