Themen in Physik Klasse 12
- Mechanik und Kreisbewegung
- Elektrische und magnetische Felder
- Schwingungen und Wellenoptik
- Quantenphysik
- Atom- und Kernphysik
- Relativitätstheorie
Lektionen für diese Klassenstufe
- Atomphysik
Doppelspaltexperiment mit Elektronen
Doppelspaltexperiment Elektronen: Schickt man Elektronen einzeln durch zwei enge Spalte, entsteht auf dem Schirm nach und nach ein Interferenzmuster aus hellen und dunklen Streifen, das nur eine Welle erklären kann, obwohl jedes Elektron als einzelner Punkt landet. In dieser Lektion verstehst du den Welle-Teilchen-Dualismus, berechnest die Wellenlänge von Elektronen nach de Broglie und siehst, warum Quantenphysik im Alltag unsichtbar bleibt.
- Atomphysik
Massendefekt und Bindungsenergie
Der Massendefekt ist der Unterschied zwischen der Masse eines Atomkerns und der Summe der Massen seiner einzelnen Protonen und Neutronen, und die Bindungsenergie ist die Energie, die diesem fehlenden Masseanteil entspricht. In dieser Lektion lernst du, wie du Massendefekt und Bindungsenergie berechnest, was der Wert pro Nukleon aussagt und warum bei Kernfusion und Kernspaltung Energie frei wird.
- Atomphysik
Spektralanalyse: Linienspektren und Energieniveaus
Spektralanalyse und Linienspektren zeigen, dass jedes chemische Element Licht nur mit ganz bestimmten Wellenlängen aussendet oder verschluckt, sodass man aus dem Licht ablesen kann, woraus ein Stoff besteht. In dieser Lektion lernst du, wie Linienspektren aus den Energieniveaus der Atome entstehen, wie du aus einer Wellenlänge die Photonenenergie berechnest und wie Astronomen damit die Zusammensetzung von Sternen bestimmen.
- Atomphysik
Spezielle Relativitätstheorie
Die spezielle Relativitätstheorie beschreibt, wie sich Zeit, Länge und Masse verändern, wenn sich Objekte mit sehr hoher Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit bewegen. In dieser Lektion lernst du die Formel für die Zeitdilatation t = γ · t0, rechnest Beispiele zu einem schnellen Raumschiff und erfährst, warum kein Objekt mit Masse die Lichtgeschwindigkeit erreichen kann.
- Atomphysik
Teilchenbeschleuniger: Funktion und Energie
Ein Teilchenbeschleuniger bringt geladene Teilchen mit elektrischen Feldern auf hohe Energie und lenkt sie mit Magnetfeldern. In dieser Lektion lernst du, wie die Energie E gleich q mal U entsteht, warum Magnete nur lenken und wie Linearbeschleuniger, Zyklotron und Ringbeschleuniger wie der LHC aufgebaut sind.
- Elektrizität
Elektrischer Schwingkreis: Aufbau und Frequenz
Ein elektrischer Schwingkreis besteht aus Kondensator und Spule, zwischen denen die Energie hin und her pendelt, und seine Frequenz folgt aus der Thomsonschen Formel. In dieser Lektion lernst du den Ablauf einer Schwingung kennen, berechnest Periodendauer und Frequenz und verstehst, wie ein Radio einen Sender einstellt.
- Elektrizität
Hall-Effekt: Hallspannung und Hall-Sensor
Der Hall-Effekt ist das Entstehen einer elektrischen Spannung quer zu einem stromdurchflossenen Leiter, der von einem Magnetfeld senkrecht durchsetzt wird. Diese Hallspannung ist proportional zur magnetischen Flussdichte, deshalb lassen sich damit Magnetfelder, Drehzahlen und Positionen messen. In dieser Lektion verstehst du die Ladungstrennung durch die Lorentzkraft, berechnest die Hallspannung und erfährst, warum Hall-Sensoren aus Halbleitern bestehen.
- Elektrizität
Selbstinduktion: Spule bremst Stromänderungen
Selbstinduktion Spule heißt: Ändert sich der Strom in einer Spule, induziert sie in sich selbst eine Spannung, die der Änderung entgegenwirkt. In dieser Lektion lernst du, wie du die Selbstinduktionsspannung mit der Induktivität in Henry berechnest, warum beim Ausschalten Funken entstehen und wie viel Energie eine Spule speichert.
- Optik
Interferenz und Beugung
Interferenz und Beugung beschreiben, wie sich Lichtwellen überlagern und dabei helle und dunkle Streifen erzeugen, ein Effekt, der nur mit dem Wellenmodell des Lichts erklärbar ist. In dieser Lektion lernst du die Interferenzbedingung d · sin Θ = k · λ, rechnest Beispiele zum Doppelspalt und optischen Gitter und erfährst, warum Licht sich auch hinter einem schmalen Spalt ausbreitet.
- Optik
Laser: Funktionsweise
Ein Laser erzeugt gebündeltes, einfarbiges Licht, das in Technik und Medizin vielfältig eingesetzt wird. In dieser Lektion lernst du die Funktionsweise eines Lasers über Besetzungsinversion und stimulierte Emission, rechnest Beispiele zu Wellenlänge und Frequenz und erfährst, warum auch schwache Laserpointer gefährlich für die Augen sein können.
- Optik
Polarisation von Licht
Polarisation von Licht bedeutet, dass die elektrische Feldstärke der Lichtwelle nur in einer einzigen Richtung schwingt, statt in allen Richtungen senkrecht zur Ausbreitung. In dieser Lektion lernst du, wie ein Polfilter Licht polarisiert, wie du mit dem Gesetz von Malus die Intensität hinter einem zweiten Filter berechnest und warum Sonnenbrillen und Flüssigkristallbildschirme darauf beruhen.