12.2 Veranschaulichung mehrdimensionaler stehender Wellen (Chladni-Figuren)

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Die Schülerinnen und Schüler kennen bereits den linearen eindimensionalen Potentialtopf und seine diskreten Lösungen, die als stehende Wellen beschrieben werden können. Beim Wasserstoffatom hat man es mit einer dreidimensionalen Situation zu tun und dementsprechend mit dreidimensionalen stehenden Wellen als Lösungen. Um den Weg vom Eindimensionalen zum Dreidimensionalen besser nachvollziehen zu können, sieht der Lehrplan eine Betrachtung stehender zweidimensionaler Wellen, die sich auf einer runden Trommel bei entsprechender Anregung ausbilden können (Chladni-Figuren), als Übergang vor. In einer Aufgabe können die Schüler beispielsweise erfahren, wie sich verschiedene Zustände der Trommelmembran charakterisieren lassen, wie aus den bekannten Knoten(punkten) eindimensionaler stehender Welle Knotenlinien werden und wie im Zweidimensionalen die entsprechenden Orbitale aussehen.

 

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Lehrplan Gymnasium: Link-Ebene