Heidelberg 2022 – wissenschaftliches Programm

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DD: Fachverband Didaktik der Physik

DD 6: Quantenphysik – Experimente

DD 6.1: Vortrag

Montag, 21. März 2022, 10:15–10:35, DD-H12

Wirkung eines quantenphysikalischen Realexperiments auf die physikalische Argumentation — •Moritz Waitzmann, Rüdiger Scholz und Susanne Weßnigk — Leibniz Universität Hannover

Einzelne Photonen erzeugen im Interferometer Interferenzen, sind aber am Strahlteiler nicht teilbar. Dieses Phänomen ist mit klassischer Physik nicht widerspruchsfrei erklärbar. Die Erklärung bedarf quantenphysikalischer Argumente. Lernende verwenden jedoch häufig das semiklassische Argument des Welle-Teilchen Dualismus: Quantenobjekte seien zugleich Welle und Teilchen, erst das Experiment entscheide, welches Merkmal vorliegt. Eine Möglichkeit, die Sichtweise experimentell infrage zu stellen, ist die Betrachtung eines Experiments mit der Kombination eines Einzelphotonen-Strahlteils mit einem Einzelphotonen-Interferometer: Unteilbarkeit und Interferenzfähigkeit sind gleichzeitig beobachtbar. Die notwendige quantentheoretische Erklärung basiert auf drei Grundprinzipien der Quantenphysik: Probabilistik, Superposition und Interferenz (PSI). Inwieweit die Diskussion dieses Experiments und seiner Ergebnisse zu einer Veränderung der Argumentation der Lernenden führt, ist bisher unbekannt. Im Vortrag werden erste Ergebnisse einer Studie mit 80 Studierenden (2. Semester Physik) im Mixed-Methods Design vorgestellt.