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Hinweise für Lehrkräfte

Grundlegendes

Das Bellexperiment ist eines der bedeutendsten Experimente der Quantenmechanik, da es den Unterschied zwischen klassischer Physik und Quantenmechanik beeindruckend aufzeigt. Diese Website soll es Ihnen ermöglichen das Bellexperiment ohne hohen Aufwand mit einer Schulklasse durchzuführen. Dabei sind die Texte und Erklärungen für das Niveau eines Physikleistungskurses gestaltet. Falls Sie das Bellexperiment mit einem Grundkurs durchführen möchten, müssen wahrscheinlich weitere Erklärungen und Reduktionen hinzugefügt werden.
Die Website ist in vier Abschnitte unterteilt (EPR-Paradoxon, Bellsche Ungleichung, Aufbau und Experiment). In den ersten drei Abschnitten werden die theoretischen Grundlagen vermittelt, zum Abschluss können die Lernenden das Experiment selbstständig durchführen. Zu allen Theorieabschnitten existieren Übungsaufgaben mit Hilfestellung und Lösung.   

Vorwissen

Trotz der anspruchsvollen Physik, welche beim Bellexperiment benötigt wird, setzt diese Einheit kaum Vorwissen der Lernenden voraus. Lediglich die Grundlagen der Quantenmechanik und insbesondere der Heisenbergschen Unschärferelation sollten bekannt sein.

Zeitaufwand und Einsatz im Unterricht

Für die Bearbeitung der gesamten Website sollten wahrscheinlich, je nach Lerngruppe, zwei Stunden eingeplant werden. Falls alles in einer Doppelstunde durchgeführt werden soll, ist es sinnvoll Teile der Einheit von den Lernenden Zuhause bearbeiten zu lassen.
Das Experiment kann als Schülerexperiment (alle Schüler benötigen einen Laptop o.ä.) oder als Demonstrationsexperiment (bspw. mit einem Beamer) verwendet werden. Die Variante als Schülerexperiment ist, wenn die technischen Möglichkeiten gegeben sind, zu bevorzugen.  

Experiment

Auf dieser Website wird ein ferngesteuertes Realexperiment verwendet. Im Abschnitt „Experiment“ sind zwei Livestreams zu sehen, welche den Lernenden das Bellexperiment zeigen. Die Bedienung des Experiments verläuft komplett identisch zur analogen Variante des Experiments, da auch dort nur die Polarisatoren verstellt und die Messergebnisse abgelesen werden. Die Dauer einer Messung beträgt zwischen 2.5 und 3 Sekunden, falls viele gleichzeitig messen, kann sich die Messdauer verlängern, da die Einstellungen der Polarisatoren nacheinander ausgeführt werden. 
Das Experiment kann von beliebig vielen Personen gleichzeitig verwendet werden.

Weiterführende Literatur

Zusätzlich zu den am Ende der Seiten verlinkten originalen Publikationen, werden folgende Quellen für vertiefende Informationen empfohlen:

Weitere Informationen können in nahezu jedem Lehrbuch zur Quantenmechanik gefunden werden.

Ansprechspartner/Impressum

zdi-Schülerlabor Physikwerkstatt Rheinland

Frank Vewinger

E-Mail:  zdi-schuelerlabor[at]uni-bonn.de

Physikalisches Institut
Nußallee 12
53115 Bonn
Deutschland