Der Quantenkoffer

Seit Januar 2021 ist die Physikdidaktik der Ruhr-Universität Bochum im Besitz eines Quantenkoffers. Der von der Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung finanzierte Koffer ermöglicht vielfältige Experimente zur Quantenphysik zum Beispiel den Nachweis von (Anti-)Korrelationen einzelner Photonen an einem Strahlteiler oder die Interferenz bei einzelnen Photonen ein einem Michelson- oder Mach-Zehnder-Interferomenter. Ebenso besteht die Möglichkeit ein Delayed-Choice-Experiment oder die von Einstein als „spukhaft“  bezeichnete Fernwirkug bei verschränkten Photonen im Unterricht experimentell zu zeigen. Derartige Experimentiermöglichkeiten mit einzelnen Quantenobjekten sind eine wichtige Voraussetzung, wenn der Unterricht zur Quantenphysik nicht reine Theorie oder der Gegenstand von Computersimulationen bleiben soll.

Buchung des Quantenkoffers

Buchungsplan des Quantenkoffers

Experimente mit dem Quantenkoffer (im Schülerlabor)

Experiment 1: Photonen am Strahlteiler

Experiment 2: Photonen und Polarisation

Experiment 3: Photonen am Mach-Zehnder-Interferometer

Experiment 4: Photonen am Mach-Zehnder-Interferometer mit unterscheidbaren Wegen

Experiment 5: Quantenradierer

Experiment 6: Verschränkung

Schülerlaborprojekt mit Quantenkoffer zu Phänomene mit Licht

Um Lehrkräften und Lernenden den Zugang zum Quantenkoffer zu ermöglichen, wurde ein Schülerlaborprojekt mit dem Quantenkoffer zu Phänomen mit Licht entwickelt.

Laborheft zum Schülerlaborprojekt
Foliensatz zum Schülerlaborprojekt

Unterrichtskonzept orientiert an den Wesenszüge der Quantenphysik

Im Rahmen einer Masterarbeit von Jan-Niklas Cleve wurde unter der Betreuung von Prof. Dr. Heiko Krabbe und Dr. Marco Seiter ein Unterrichtskonzept zum Quantenkoffer entwickelt und die grundsätzliche Akzeptanz erprobt.

Masterarbeit von Jan-Niklas Cleve
Unterrichtskonzept orientiert an den Wesenszügen der Quantenphysik

Akzeptanzbefragung von Lernenden zur Ensemble- und Kopenhagener Deutung eines Strahlteilerexperiments mit Einzelphotonen

Im Rahmen ihrer Masterarbeit hat Josefin Metje untersucht, welche Deutung der Quantenphysik Schülerinnen und Schüler bei Erklärung des Strahlteilerexperiments bevorzugen. Es zeigte sich, dass den Lernenden die Kopenhagener Deutung, die das Verhalten der einzelnen Photonen in den Blick nimmt, geläufiger ist als die statistische Deutung für ein Ensemble gleich präparierter Photonen.

Masterarbeit von Josefin Metje