Heidelberg 2022 – scientific programme

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DD: Fachverband Didaktik der Physik

DD 23: Neue / digitale Medien – VR

DD 23.2: Talk

Tuesday, March 22, 2022, 12:20–12:40, DD-H9

Das Rastertunnelmikroskop - Konzeption eines Virtual-Reality-Experiments (VRE) — •Jan Simon, Aaron Reith, Johannes Lhotzky und Klaus Wendt — Johannes Gutenberg-Universität, Institut für Physik

Virtual-Reality-Experimente (VRE) stellen realistische 3D-Simulationen naturwissenschaftlicher Versuche dar. Dabei sollen vor allem Experimente umgesetzt werden, deren Anschaffung für die Schule zu teuer ist oder von denen zu hohe Gefahrenpotentiale ausgehen. VRE ermöglichen durch ihre digitale Verfügbarkeit Partizipation, wo diese sonst nicht oder nur eingeschränkt möglich wäre. Das Rastertunnelmikroskop (RTM) kann aufgrund des Tunneleffekts die Oberflächenstruktur von leitenden Materialien, wie z.B. Graphit und Gold, auf atomarer Ebene visualisieren. Um die aufgenommenen Kristallstrukturen interpretieren zu können, muss das Orbitalmodell verwendet werden. Somit bietet das RTM eine einzigartige Möglichkeit, sowohl die physikalischen Effekte als auch die Modelle zu thematisieren. Das RTM wird in der Schule üblicherweise nur theoretisch behandelt. Gründe dafür sind vor allem der hohe Anschaffungspreis, zeitaufwendige Durchführung und die Fehleranfälligkeit aufgrund von äußeren Einflüssen. Somit eröffnet die Realisierung des RTM als virtuelles Versuchslabor eine Experimentierumgebung, in der sich Lernende eigenständig mit der Thematik beschäftigen und die Welt der Atome entdecken können. Im Vortrag wird der Weg der Entwicklung des RTM als VRE von den phys. Grundlagen und Modellierungen bis hin zur praktischen Umsetzung dargestellt.