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Bezug zum Kernlehrplan
Grundkurs Qualifikationsphase
Inhaltliche Schwerpunkte
Die in diesem Kapitel "Röntgenstrahlung" behandelten Inhalte beziehen sich hauptsächlich auf die folgenden im Kernlehrplan genannten inhaltlichen Schwerpunkte des Inhaltsfelds "Strahlung und Materie":
- Strahlung: Spektrum der elektromagnetischen Strahlung, ionisierende Strahlung, biologische Wirkungen
- Atomphysik: Röntgenstrahlung
Konkretisierte Kompetenzerwartungen
Laut Kernlehrplan sollen Schülerinnen und Schüler im Grundkurs am Ende der Qualifikationsphase folgende Kompetenzen beherrschen, auf die sich die Materialien auf den folgenden Seiten beziehen. In den Klammern stehen die im Kernlehrplan aufgewiesenen Bezüge zu den übergeordneten Kompetenzerwartungen, die hier zu finden sind.
Sachkompetenz:
Die Schülerinnen und Schüler
- erklären die Entstehung von Bremsstrahlung und charakteristischer Röntgenstrahlung (S3, E6, K4),
- unterscheiden α-, β-, γ- Strahlung, Röntgenstrahlung und Schwerionenstrahlung als Arten ionisierender Strahlung (S1),
- ordnen verschiedene Frequenzbereiche dem elektromagnetischen Spektrum zu (S1, K6),
- erläutern mithilfe der Wellenwanne qualitativ auf der Grundlage des Huygens’schen Prinzips Kreiswellen, ebene Wellen sowie die Phänomene Reflexion, Brechung, Beugung und Interferenz (S1, E4, K6),
- berechnen Geschwindigkeitsänderungen von Ladungsträgern nach Durchlaufen einer elektrischen Spannung (S1, S3, K3),
- berechnen Energie und Impuls über Frequenz und Wellenlänge für Quantenobjekte (S3).
Erkenntnisgewinnungskompetenz:
Die Schülerinnen und Schüler
- erklären das charakteristische Röntgenspektrum mit den Energieniveaus der Atomhülle (E6),
- untersuchen experimentell anhand der Zählraten bei Absorptionsexperimenten unterschiedliche Arten ionisierender Strahlung (E3, E5, S4, S5),
- begründen wesentliche biologisch-medizinische Wirkungen ionisierender Strahlung mit deren typischen physikalischen Eigenschaften (E6, K3).
Bewertungskompetenz:
Die Schülerinnen und Schüler
- bewerten die Bedeutung hochenergetischer Strahlung hinsichtlich der Gesundheitsgefährdung sowie ihres Nutzens bei medizinischer Diagnose und Therapie (B5, B6, K1, K10).
Leistungskurs Qualifikationsphase
Inhaltliche Schwerpunkte
Die in diesem Kapitel "Röntgenstrahlung" behandelten Inhalte beziehen sich auf die folgenden im Kernlehrplan genannten inhaltlichen Schwerpunkte der Inhaltsfelder "Quantenphysik" und "Atom- und Kernphysik":
- Teilchenaspekte von Photonen: Bremsstrahlung
- Photonen und Elektronen als Quantenobjekte: Bragg-Reflexion
- Atomaufbau: Röntgenstrahlung
- Ionisierende Strahlung: Strahlungsarten, Nachweismöglichkeiten ionisierender Strahlung, Eigenschaften ionisierender Strahlung, Absorption ionisierender Strahlung
Konkretisierte Kompetenzerwartungen
Laut Kernlehrplan sollen Schülerinnen und Schüler im Leistungskurs am Ende der Qualifikationsphase folgende Kompetenzen beherrschen, auf die sich die Materialien auf den folgenden Seiten beziehen. In den Klammern stehen die im Kernlehrplan aufgewiesenen Bezüge zu den übergeordneten Kompetenzerwartungen, die hier zu finden sind.
Sachkompetenz:
Die Schülerinnen und Schüler
- beschreiben den Aufbau und die Funktionsweise der Röntgenröhre (S1),
- erläutern die Bragg-Reflexion an einem Einkristall und leiten die Bragg‘sche Reflexionsbedingung her (S1, S3, E4, K4),
- erläutern mithilfe der Wellenwanne qualitativ auf der Grundlage des Huygens’schen Prinzips Kreiswellen, ebene Wellen sowie die Phänomene Reflexion, Brechung, Beugung und Interferenz (S1, E4, K6),
- unterscheiden α-, β-, γ- Strahlung, Röntgenstrahlung und Schwerionenstrahlung als Arten ionisierender Strahlung (S1),
- ordnen verschiedene Frequenzbereiche dem elektromagnetischen Spektrum zu (S1, K6),
- erklären die Entstehung von Bremsstrahlung und charakteristischer Röntgenstrahlung (S3, E6, K4).
Erkenntnisgewinnungskompetenz:
Die Schülerinnen und Schüler
- Interpretieren das Auftreten der kurzwelligen Grenze des Bremsstrahlungsspektrums (E6, S1).