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Alumni-Preis 2021

Clara Fuchs für ihre Masterarbeit: "Klassische Vorstellungen von Photonen"

Alumni-Preis 2021

Clara Fuchs


Betreuer: apl. Prof. Dr. Thomas Filk

 

Kurzzusammenfassung der Arbeit (deutsch):

Diese Masterarbeit beschäftigt sich mit den Fragen, wie sich Licht in verschiedenen Theorien beschreiben lässt und welche Ideen sich daraus zur Einführung des Photonenbegriffs für die Schule ergeben könnten. Dazu stellen wir die verschiedenen Theorien des Lichtes und der Elektronen, welche in der gymnasialen Oberstufe meist als „Quantenobjekte“ behandelt werden, einander gegenüber und zeigen Gemeinsamkeiten und Unterschiede auf. Ein besonderer Fokus liegt hierbei auf der Betrachtung der geometrischen Strahlenoptik als klassischer Limes der Maxwelltheorie, welche wiederrum als Grenzfall der Quantenelektrodynamik beschrieben werden kann.

Diese Gegenüberstellung der Theorien für Elektronen und Photonen veranlasst zur Kritik der Verwendung des Teilchenbegriffs für das Photon im Quantenmechanikunterricht und führt auf den Vorschlag, die „Teilcheneigenschaften“ des Photons mithilfe der Vorstellung eines elementaren Strahls zu erklären. Der elementare Strahl kann sich nicht aufteilen, hat keine transversale Ausdehnung und eine endliche Länge. Diese für die Didaktik neue Vorstellung zur Beschreibung des Lichtes in der Quantenmechanik wird auf ihre Vor- und Nachteile gegenüber anderen Vorstellungen im schulischen Kontext untersucht.

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