Phänomenologie in der Naturwissenschaft - 2: Zur phänomenologischen Beschreibung der Beugung im Konzept optischer Wege

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In der Arbeit wird ein Curriculum zur Beugung vorgestellt, welches sich in ein Kerncurricu-lum und Erweiterungsmodule gliedert. Das Kerncurriculum geht von einer systematischen Er-arbeitung von Erscheinungsreihen aus, zunachst in Form von Freihandversuchen. Dabei wer-den periodische Strukturen vor das Auge gehalten und durchblickt. Erst in einem zweiten Schritt treten entsprechende komplexere Versuchsaufbauten hinzu. Der Zusammenhang zwi-schen den durchblickten oder durchleuchteten periodischen Strukturen und den Konfiguratio-nen der Beugungsbilder wird im Konzept optischer Wege beschrieben. Optische Wege wer-den dazu operational definiert und als geometrische Ordnungselemente eingefuhrt, die dem Zusammenhang zwischen den jeweils wirksamen raumlichen Bedingungen und den auftreten-den Erscheinungen immanent sind. Den methodischen Rahmen des Kerncurriculum bildet damit eine phanomenologische Vorge-hensweise - insbesondere, weil die optischen Wege nicht als ein Vorstellungskomplex gefasst werden, den man zur ursachlichen Erklarung eines Phanomens heranziehen kann. In einem der Erweiterungsmodule des Curriculums wird im Einzelnen ausgefuhrt, wie es durch dieses methodische Vorgehen schon bei der Thematisierung der Beugung moglich ist, die holisti-schen Eigenschaften der Quantentheorie anzulegen und vorzubereiten. Dadurch kann, wie durch die schulische Erprobung aufgezeigt wird, der Ubergang von der Beugung zur Quan-tentheorie in einem einheitlichen methodischen Rahmen erfolgen und eine vertikale Vernet-zung der Unterrichtsinhalte unterstutzen. Entsprechend dem von ERB und SCHON ausgearbeiteten Lichtwegkonzept bekommt auch beim Konzept optischer Wege das FERMAT-Prinzip eine zentrale Stellung. Es wird in der Ar-beit raumlich formuliert. Im zentralen Thema des Kerncurriculums, der Beugung am Gitter, reichen in Erweiterung des FERMAT-Prinzips dann zwei Bedingungen aus, die man an die op-tischen Wege stellen muss, um diese Beugungserscheinungen umfassend zu beschreiben. Auch komplexe Zusammenhange, wie beispielsweise die Invarianz des Beugungsbildes unter Translationen des Gitters, sind so anschaulich zu erklaren. Das Beugungsbild eines Gitters tritt in der Brennebene einer Linse auf. Da es invariant unter Translationen des Gitters ist, darf auch ein Abstand zwischen Gitter und Linse gewahlt wer-den, welcher grosser als deren Brennweite ist. Je nach Stellung eines Schirms hinter der Linse erhalt man so entweder das Beugungsbild oder das Abbild des Gitters. Eine Darstellung beider Situationen im Konzept optischer Wege lasst den Zusammenhang zwischen Beugungs- und Abbild sehr deutlich hervortreten und macht Experimente zur optischen Filterung unmittelbar verstandlich. Die in diesem Rahmen eingefuhrte kontextuale Abbildung rundet das Kerncurri-culum ab und arbeitet die Gesamtheit der wirksamen Bedingungen besonders heraus. Gleich-zeitig gelingt es, Eigenschaften der FOURIER-Transformation auf einer elementaren Ebene zu behandeln. In einem der Erweiterungsmodule werden die Beugungsbilder bei Rotationen eines Gitters untersucht. Dabei treten Beugungsbilder in Form von Kegelschnitten auf. Es wird gezeigt, wie die schon im Kerncurriculum in Erweiterung des FERMAT-Prinzips formulierten beiden Be-dingungen an die optischen Wege sich weiterhin als tragfahiger Beschreibungsansatz erwei-sen. Dabei konnen Elemente der Festkorperphysik anschaulich eingefuhrt werden hier sind es die LAUE-Kegel. In einem anderen Erweiterungsmodul schliessen sich eine anschauliche Herleitung des reziproken Gitters und der EWALD-Kugel an. Wilfried Sommer, geb. 1967, studierte Physik an der Universitat Stuttgart. Postgraduierten-Studium am Lehrerseminar fur Waldorfpadagogik, Kassel. Seit 1996 Lehrer fur Physik und Mathematik, seit 2000 ausserdem in der Forschung und Lehrerausbildung des Bundes der Freien Waldorfschulen tatig. 2005 Promotion an der Johann Wolfgang Goethe-Universitat Frankfurt am Main. Seit 2008 Junior-Professor fur Schulpadagogik mit Schwerpunkt phanomenologische Unterrichtsmethoden an der Alanus Hochschule fur Kunst und Gesellschaft. Wilfried Sommer, geb. 1967, studierte Physik an der Universitat Stuttgart. Postgraduierten-Studium am Lehrerseminar fur Waldorfpadagogik, Kassel. Seit 1996 Lehrer fur Physik und Mathematik, seit 2000 ausserdem in der Forschung und Lehrerausbildung des Bundes der Freien Waldorfschulen tatig. 2005 Promotion an der Johann Wolfgang Goethe-Universitat Frankfurt am Main. Seit 2008 Junior-Professor fur Schulpadagogik mit Schwerpunkt phanomenologische Unterrichtsmethoden an der Alanus Hochschule fur Kunst und Gesellschaft.