Smartphone-gestützte Experimente zur Quantenphysik

Motivation, Vorstellung und Entwicklungsprozess

Abstract

Gängige Schulexperimente zur Quantenphysik sind häufig komplex und/oder stellen eine Art "Black Box" für SchülerInnen dar, welche nicht vollständig verstanden wird. Zudem wird typischerweise kostenintensives Equipment benötigt, sodass anstelle von Schülerexperimenten häufig nur Simulationen durchgeführt werden. Aus diesem Grund wurden Schülerexperimente zur Quantenphysik und Quantentechnologie mit übersichtlichen, leicht verständlichen Aufbauten entwickelt, welche das schülereigene Smartphone mithilfe der App phyphox für die Messdatenerfassung und -darstellung nutzen. Hierbei handelt es sich (i) um ein Experiment zur Bestimmung des Planck'schen Wirkungsquantums sowie (ii) um ein Analogieexperiment zur quantenkryptographischen Übertragung von Schlüsseln mithilfe des BB84-Protokolls. Dabei wurde das Experiment zur h-Bestimmung als einfach zu realisierendes DIY-Projekt ausgelegt, was nicht nur zu niedrigen Kosten führt, sondern auch zusätzliches didaktisches Potential birgt. Beide Experimente wurden sowohl mit Studierenden als auch mit SchülerInnen im Einsatz evaluiert und weiterentwickelt.