Physik

Das Fach Physik wird bei G9 in den Klassen 6, 8, 9 und 10 unterrichtet. Unsere umfangreiche Ausstattung ermöglicht es uns, den Unterricht an Experimenten auszurichten. In der Mittelstufe wird zum Beispiel bei der Versuchsauswertung der Laptop eingesetzt. Mit einer Tabellenkalkulation werden Messwerte aufgetragen und ausgewertet, z.B. mit Trendlinien. Die Daten einer Reihe von Versuchen mit größeren Apparaturen werden über das System CASSY 2 an der elektronischen Tafel ausgegeben und ausgewertet.
Zusätzlich zu den regulären naturwissenschaftlichen Fächern bieten wir Wahlpflichtkurse in MINT in den Klassen 5 und 6 sowie 8 und 9 sowie in der Oberstufe an.

Sekundarstufe I

In der Klasse 6 werden eine Reihe von physikalischen Themen wie Elektrizität, Optik, Wärmelehre, Mechanik und Bewegung besprochen. In den Klassen 8 bis 10 werden diese Themen aufgegriffen und vertieft. Zudem kommen weitere Themen hinzu wie Atomphysik und Radioaktivität.

Sekundarstufe II

Physik wird in der Oberstufe im Grundkurs und im Leistungskurs unterrichtet. Der Unterricht ist an Experimenten ausgerichtet, die im Unterricht durchgeführt werden. Soweit möglich werden Schülerversuche durchgeführt und bei größeren Apparaturen, wie sie für zum Beispiel die Quantenphysik erforderlich sind, gibt es Lehrerversuche mit Schülerbeteiligung. Es stehen eine große Anzahl an Apparaturen zur Verfügung, u.a.:

  • Newtonsche Gesetze, Bewegungsgleichungen und Impuls mit der Luftkissenbahn
  • Interferenz von Wasserwellen, Mikrowellen, Licht und Laserstrahlen
  • Messung der Flugbahn von Elektronen in elektrischen und magnetischen Feldern
  • Bestimmung der Ladung, der Masse und der De Broglie-Wellenlänge von Elektronen
  • Bestimmung von Ionenabständen in Kristallen mit Röntgenstrahlung
  • Quantelung der Energie in Atomen (Franck-Hertz)
  • Bestimmung des Planckschen Wirkungsquantums

Darüber hinaus nutzen wir neben einem Oszilloskop die elektronische Tafel zur Anzeige von Messwerten. Dazu könne eine Vielzahl von Experimenten über das CASSY2-Modul mit dem Tafelrechner gekoppelt werden.

Röntgenspektrum

Exkursionen zum CERN

Die Physik-Leistungskurse besuchen Großforschungseinrichtungen wie das CERN in Genf. CERN ist eine europäische Großforschungsanlage für Experimente auf dem Gebiet der Teilchenphysik. Der größte Beschleuniger dort, der Large Hadron Collider (LHC) hat einen Umfang von 27 km und liegt ca. 150 Meter unter der Erdoberfläche.
Bei den Experimenten am CERN werden Elementarteilchen wie Protonen auf sehr hohe Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und dann zur Kollision gebracht. Hierbei entstehen neue Elementarteilchen. Fachlich fügt sich der Besuch hervorragend in die Unterrichtsthemen elektrische und magnetische Felder, Elementarteilchen und Spezielle Relativitätstheorie ein.  

LASER-Projekt

LASER steht für „Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation“ (Lichtverstärkung durch stimulierte Aussendung von Strahlung) – heutzutage allen durch die LASER-Pointer bekannt.
Einer der Physik-LKs hat in der Q2 mit einer Spende (Entladeplatten) den Bau eines Stickstoff-LASER ermöglicht. Der Aufbau sieht recht simpel aus, aber bei der Feinjustierung stellte sich zunächst kein Laserstrahl ein. Erst nach einer induktionsarmen Auslegung der Stromwege konnten wir Lasertätigkeit nachweisen.
Der Laserstrahl entsteht durch Anregung von molekularem Stickstoff (N2) der Luft bei normalem Atmosphärendruck. Die Stickstoffmoleküle werden durch eine elektrische Entladung (Funken) in einen angeregten Zustand versetzt. In kurzer Zeit (1 ns = 0,000 000 001s) kommt es zu spontaner und induzierter Emission von UV-Licht. Der Nachweis erfolgt mit Weißmacher in gebleichtem Papier (fluoresziert blau) oder mit Textmarker (neongelb). Beide Effekte sind vom „Schwarzlicht“ bekannt. Die Abbildung zeigt den Aufbau. In dem Film sieht man den Laser in Aktion sowie über dem Lineal die Interferenzmaxima nach einem Gitter zur Bestimmung der Wellenlänge des Lasers.

Holographie-Projekt

Dennis Gabor wollte das Elektronenmikroskop verbessern und entdeckte dabei die Holographie. Dies geschah schon im Jahre 1948, aber erst nachdem der Laser bekannt war, der kohärentes Licht aussendet, entstand das Gebiet der Holographie, bei dem die Bilder durch Interferenz entstehen und dreidimensional scheinen.