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  Home > Praxis > Beispiele > Interferenz zweier Kreis- oder Kugelwellen – ein Unterrichtsplan  

Interferenz zweier Kreis- oder Kugelwellen – ein Unterrichtsplan

Eleni Kyriaki unterrichtet Naturwissenschaften und IKT in Belgien. In diesem Artikel stellt sie einen Unterrichtsplan namens „Interferenz zweier Kreis- oder Kugelwellen“ vor. Der Beitrag soll als nützliche Informationsquelle und Inspiration für eine Zielgruppe von SchülerInnen (16- 17 Jahre) der Sekundarschulebene dienen.


Titel der Unterrichtsstunde: Interferenz zweier Kreis- oder Kugelwellen

Lehrplanfach: Physik

Alter der SchülerInnen: 16-17 (SchülerInnen der Sekundarschulebene)

Benötigte Kenntnisse:
Schwingungen– Schwingungsamplitude – Schwingungsdauer- Frequenz
Welle – Wellenlänge
Überlagerungsprinzip
Addition von Impulsen [3]

Ähnliche historische Experimente
Youngs Interferenzexperiment

Zielsetzungen
Nach der Durcharbeitung können die SchülerInnen:

  • Das Überlagerungsprinzips in Wellen anwenden
  • Anhand des aus dem Experiment abgeleiteten Verhaltensmusters die konstruktiven und destruktiven Punkte des elastischen Mediums finden
  • Anhand einer Reihe von Gleichungen das gleiche Verhaltensmuster finden (durch Anwendung von Simulationen)
  • Experimente mit Wasser, Schall und Lichtwellen in echten Versuchen oder in Webexperimenten durchführen.

Didaktischer Ansatz
Das Phänomen der Interferenz zweier Kreis- oder Kugelwellen ist recht komplex. Sie müssen statische Bilder, Simulationen und echte Versuche oder Webexperimente vorführen, um Ihren SchülerInnen das Phänomen genau vor Augen zu führen.
Die SchülerInnen müssen verstehen, dass diese komplizierten Verhaltensmuster nur erklärt werden können, wenn man das elastische Medium Punkt für Punkt bearbeitet. Um die richtigen Schlüsse zu ziehen, sind Präzision, Vorstellungsvermögen und gute mathematische Vorkenntnisse unabkömmlich.

Unterrichtsplan

1. Unterrichtsstunde

  • 1. Etappe (10 Min.)

    - Versuchen Sie Ihre Unterrichtsstunde mit einem richtigen Experiment zu beginnen.
    - Wenn dies nicht möglich ist, benutzen Sie ein statisches Bild oder eine erste Vorstellung des Simulationsprogramms (virtuelles Experiment).

  • 2. Etappe (20 Min.)

    - Zeichnen Sie auf die Tafel das Produkt der Interferenz zweier auf der gleichen Wellenlänge befindlicher Kreis- oder Kugelwellen, die von zwei gleichphasig schwingenden Wellenzentren auf gleicher Amplitude ausgehen.
    - Wählen Sie am besten eine leichte Zeichnung, indem Sie als Entfernung zwischen den Wellenzentren vier Mal die Wellenlänge nehmen.
    - Es reicht, wenn Sie das Resultat auf 4-5 Punkten des „elastischen Mediums“ prüfen; die SchülerInnen sollten bemerken, dass die unterschiedlichen Entfernungen zu den Wellenzentren mit dem konstruktiven oder destruktiven Resultat an jedem Punkt zusammenhängen.

  • 3. Etappe (10 Min.)

    -Geben Sie Ihren SchülerInnen die Gelegenheit, in kleinen Gruppen mit dem Simulationsprogramm zu arbeiten.
    - Arbeitsblätter, die sie ermutigen, verschiedene Entfernungswerte der Wellenzentren und Wellenlängen zu testen, werden ihnen bei der Beobachtung und Erforschung helfen.

  • 4. Etappe (5 Min.)

    - Schlussfolgerungen

2. Unterrichtsstunde

Bild 1: Die Interferenz der Wellen, demonstriert von Walter Fendts Applet

  • 1. Etappe (5 Min.)

    - Wiederholen Sie die Demonstration der Simulation
    - Diskutieren Sie die Schlussfolgerungen der letzten Unterrichtsstunde

  • 2. Etappe (15 Min.)

    - Legen Sie die Theorie dar, die das Phänomen und die Gleichungen erklärt.

  • 3. Etappe (5 Min.)

    - Demonstrieren Sie das Simulationsprogramm: Weisen Sie darauf hin, dass die Simulation auf den Gleichungen basiert.

  • 4. Etappe (15 Min.)

    - Übungen

  • 5. Etappe (5 Min.)

    - Schlussfolgerungen

Ressourcen
[1]  Die Xplora-Knoppix DVD, im Xplora-Lager erhältlich
[2]  Walter Fendts JAVA-Applets
[3]  Addition von Impulsen 

Kontakt
Eleni Kyriaki

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