Vom Licht zum Atom - Ein Unterrichtskonzept zur Quantenphysik unter Nutzung des Zeigermodells
Unter Anwendung eines Zeigerformalismus zur Beschreibung von Interferenz- und Beugungserscheinungen, welcher auf eine Idee von Feynman zurückgeht, ist von Schön und Erb in den letzten Jahren ein interessantes Konzept für den Optikunterricht entwickelt worden. Es wurde unter dem Strukturmerkmal des Lichtweges ein Curriculum konstruiert, in das sich die Inhalte des Optikunterrichtes von der Mittel- bis zur Oberstufe einfügen. Das Lichtwegkonzept schließt mit der Erarbeitung der Quanteneigenschaften des Lichtes. Das spannende Thema der Wechselwirkung von Licht und Materie, das einen Einblick in die Atomphysik gibt, könnte sich nachfolgend anschließen. Optische Phänomene verraten typische Eigenschaften der Atome, allerdings lassen sich die Wechselwirkungsprozesse erst mit dem Verständnis eines Atommodells erklären. Im üblichen Physikunterricht ist hierbei der Übergang von klassischen zu quantenmechanischen Beschreibungen und Modellen problematisch. Wünschenswert wäre eine Fortführung der Modelle und Formalismen, die in der Optik und zur Einführung in den Bereich der Quantenphysik bereits genutzt wurden. Als zentrale Fragestellung wird in dieser Arbeit untersucht, ob es möglich ist, ein quantenmechanisches Atommodell unter Verwendung des Zeigerformalismus im Sinne des Lichtwegkonzeptes zu entwickeln. Es wird versucht, die physikalische Beschreibung von gebundenen Elektronen mit Hilfe von Zeigern in einen Unterrichtsentwurf zum Einstieg in die Atomphysik zu übersetzen. Das bestehende Lichtwegkonzept, mit seinen besonderen Strukturen, bildet den Rahmen, in den sich die neue Unterrichtseinheit einfügt. Darüber hinaus werden Ergebnisse der in den letzten Jahren in der Physikdidaktik geführten Diskussion über den Unterricht der Quantenphysik sowie Untersuchungen über Schülervorstellungen vor und nach dem Unterricht über Atomphysik berücksichtigt. Die Durchführbarkeit eines Unterrichtes nach dem neue