Übersicht der Module
Modul I - Überblick und Quantenobjekte mit Ruhemasse
Niedersachsen blickt auf eine reiche Tradition in der Lehre der Quantenphysik zurück, aus der die Gruppe NUN einen zeitgemäßen und lang erprobten Unterrichtsgang entwickelt hat. Dieser wurde um zentrale Aspekte des neuen Kerncurriculums ergänzt. Ausgehend von der Interferenz einzelner Neutronen am Doppelspalt entwickelt der Unterrichtsgang ein Bild von Quantenobjekten als eigenständige Klasse von Objekten mit eigenen Gesetzen, wobei auf klassische Analogien verzichtet wird. In dieser Fortbildung erhalten Lehrkräfte einen umfassenden Überblick über den gesamten Unterrichtsgang durch die Quantenphysik und seine Grundideen, sowie über das Thema Quantenobjekte mit Ruhemasse als thematischen Einstieg in die Quantenphysik.
Die Fortbildung findet am 09.01.25 von 16:00 bis 18:00 statt. Eine Onlineteilnahme ist möglich.
Modul II - Die Koinzidenzmethode
Die Emission einzelner Photonen auf einen optischen Strahlteiler stellt das einfachste quantenoptische Experiment und gleichsam einen Meilenstein der quantenoptischen Experimente dar. Das Ausbleiben von koinzidenten Klicks der Detektoren in den Ausgängen des Strahlteilers liefert die eindeutige Evidenz für die Existenz von Lichtquanten. Theoretisch erscheint das Experiment simpel, die eindeutige Detektion und Präparation von Einzelphotonen erschweren den realen Aufbau jedoch. Die Fortbildung nimmt die experimentelle Umsetzung in den Blick, nimmt eine Abgrenzung zum Messverfahren der Koinzidenzmessung vor und stellt einen lernendenzentrierten Unterrichtsvorschlag vor.
Die Fortbildung findet am 13.02.25 von 16:00 bis 18:00 statt. Eine Onlineteilnahme ist möglich.
Modul III - Das Mach-Zehnder Interferometer
Die Fortbildung beleuchtet die Begriffe Komplementarität, Nicht-Lokalität und Kausalität und zeigen, wie der Delayed-Choice-Experimente unsere klassischen Vorstellungen infrage stellt. Das Mach-Zehnder Interferometer dient als didaktisches Werkzeug, das es Schüler/innen ermöglicht, diese komplexen Ideen durch anschauliche Experimente und Diskussionen zu verstehen und zu hinterfragen.
Die Fortbildung findet am 13.03.25 von 16:00 bis 18:00 statt. Eine Onlineteilnahme ist möglich.
Modul IV - Anwendungen der Quantenphysik
Die Begriffe Zustand, Präparation und Superposition sind grundlegende Begriffe der Quantenphysik. Im Kontext polarisierten Lichts lassen sich die Begriffe konkretisieren und illustrieren. Der Kontext polarisiertes Licht ermöglicht es jedoch auch die Erzeugung von Quantenzufallszahlen sowie deren Anwendung in der Quantenschlüsselverteilung zu thematisieren. Ein, für die Schule zugängliches Verfahren ist das BB84-Protokoll. In diesem wird mit Hilfe der Präparation und Messung von Polarisationszuständen einzelner Photonen ein Nachrichtenschlüssel erzeugt. Die Zufälligkeit des Messergebnisses bei der Messung am Superpositionszustands erlaubt es Lauschangriffe bei der Schlüsselerzeugung zu identifizieren.
Die Fortbildung findet am 24.04.25 von 16:00 bis 18:00 statt. Eine Onlineteilnahme ist möglich.
