Bis heute (Stand August 2023) wurden insgesamt 1058 Exoplaneten (von insgesamt 5484) mithilfe der Radialgeschwindigkeitsmethode nachgewiesen. Zu diesen Entdeckungen zählen auch die beiden erdähnlichen Exoplaneten um den Roten Riesen GJ 1002, auf die der SuW-Beitrag „Zwei erdähnliche Exoplaneten um GJ 1002“ vom Oktober 2023 Bezug nimmt. Die physikalischen Hintergründe, die es bedarf, um diese Methode zu verstehen, sind vielschichtig. Im vorliegenden Material wurden fünf Stationen (Lichtspektrum, Spektroskopie, Absorptionslinien, Radialgeschwindigkeit, Doppler-Effekt) entwickelt, die den Schüler*innen die Radialgeschwindigkeitsmethode näherbringen sollen. Die Materialien sind so gestaltet, dass sie von den Schüler*innen selbstständig, mit hohem experimentellen Anteil bearbeitet werden können. Eine besondere Rolle spielt hierbei der Einsatz von Smartphones zur Aufnahme und Auswertung von Versuchsdaten (u.a. Bau eines Handyspektrometers).

Jeden Sommer, wenn das Eis geschmolzen ist, sammeln sich hunderte Belugas (Weißwale) in einer Bucht hoch im arktischen Norden Kanadas, wo wärmeres Süßwasser ins Meer strömt. Dort ziehen sie ihre Jungen groß, bringen die Häutung hinter sich, und paaren sich. Aber sind es jedes Jahr die gleichen Belugas, die zu dieser Bucht zurückkehren? Könnte der Klimawandel und die damit einhergehenden Änderungen von Meeresströmungen und -temperaturen ihre jährliche Routine beeinflussen? Um dies festzustellen, versuchen Wissenschaftler und Fotografen, Belugas anhand ihrer individuellen Merkmale zu identifizieren und auf Fotografien verschiedener Jahre wiederzuerkennen. Dazu kann der sogenannte Rückenkamm der Belugas benutzt werden, eine Hautverdickung, die sich über den Rücken zieht und oft ein Muster aus Furchen und Einkerbungen aufweist. Wie dieses Muster als Fingerabdruck einzelner Belugas dient, können Schülerinnen und Schüler im vorliegenden Projekt erfahren, indem sie vorliegende Fotos selbst unter die Lupe nehmen und ähnlich wie beim „Memory“ versuchen, zusammenpassende Aufnahmen aus verschiedenen Jahren zu finden.

Der im Folgenden vorgeschlagene Unterrichtsgang basiert auf dem Artikel „Helmholtz auf dem Prüfstand“ aus Physik in unserer Zeit und bietet hierzu Arbeits- und Hintergrundmaterial [1]. Er kann im Rahmen der mechanischen Wellenlehre in der Kursstufe eingesetzt werden und bietet sich nach der Behandlung der Themen „erzwungene Schwingungen“ beziehungs- weise „Wellenausbreitung auf begrenzten Trägern“ an.

Mit der zunehmenden Gewichtung der Quantenmechanik in den Lehrplänen der gymnasialen Kursstufe gewinnt die Heisenberg’sche Unschärferelation eine immer größere Bedeutung. Eine exakte theoretische Herleitung ist auf Schulniveau jedoch problematisch, und ex-perimentell ist diese grundlegende Aussage der Quantenphysik im Unterricht nur schwer zu zeigen. Dies ist bedauerlich, da es für die Vermittlung der Unbestimmtheitsrelation wichtig ist, geeignete Wege zu ihrer Herleitung und Veranschaulichung zu finden.