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| Mixed Reality Lernumgebung zur Förderung fachlicher Kompetenzentwicklung in den Quantentechnologien | Teilvorhaben: Designkonzeption und Designentwicklung modularer, interaktiver Mixed-Reality-Lehrumgebungen für 2D- und 3D-Ausgabegeräte zur Unterstützung realer Experimente der Quantenoptik.    | DIGITALE INTERAKTIVE EXPERIMENTE | entwickelt von der Wissenschaftsillustration der HAW HAMBURG, der Fachdidaktik der Physik und der Experimentalphysik der WWU MÜNSTER 

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Die Verschränkung von Quanten wird in diesem Experiment über eine Wahrscheinlichkeitsrechnung nachgewiesen.  John Steward Bell entwickelte 1964 die „Bellsche Ungleich-ung“, durch deren Verletzung die Verschränkung zweier Photonen und die nicht-lokale Kausalität dieser Verschrän-kung bewiesen werden kann. Stuart Freedman und John Clauser, bestätigten 1972 Bells Theorem experimentell.

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Experimente

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Polarisation

Verschränkung

Literatur

Die Experimente zu "polarisiertem Licht" ermöglichen das virtuelle, interaktive Experimentieren an einem Modell, das mit einem realen Versuchsaufbau an der WWU Münster übereinstimmt.  In der Realität unsichtbare Qualitäten des Lichts werden für die Web3D-Darstellung dynamisch berechnet. 

In der Web3D-Applikation werden Messdaten  aus dem identischen Aufbau des Experiments an der WWU in Münster verrechnet. Interaktive Visualisierungen und Informationen erweitern das Experiment. Parametrische Fluoreszenz (Spontaneous Parametric Down-Conversion) erzeugt wenige verschränkte Photonen, die im Experiment eingefangen und gemessen werden. 

Impressum

Eine Stationäre Variante der Applikation ist mit dem Experimente vor Ort gekoppelt: Daten und Einstellungen des realen Experiments werden unmittelbar in die Web3D-Applikation übernommen. Eine Augmented-Reality-Version projiziert alle visuellen Erweiterungen, Messdia-gramme und Beschreibungen mit Hilfe einer  auf das reale Experiment.

In den vier Kapiteln wird zuerst ein Polarisationsprofil charakterisiert, das Gesetz von Malus überprüft, ein Halbwellenplättchen untersucht und das Verhalten eines Strahlenteilers getestet. Derzeit wird diese Lehrapplikation im Grundpraktikumdes Physikstudiums der WWU in Münster angeboten.

Experimente zum Nachweis der Quantenverschränkung

Diagramme zeigen die Wirkung der Komponenten auf den Laserstrahl und bereiten die Messdaten visuell auf. Die Applikation ist in didaktisch aufeinander aufbauende Kapitel aufgeteilt. Jedes Teilexperiment auch unabhängig von den anderen durchgeführt werden. 

Experimente zu polarisiertem Licht

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Prof. Dr. rer. nat. Wolfram Pernice; Ordinarius Kirchhoff Institute for Physics University Heidelberg Prof. Dr. rer. nat. Carsten Schuck; Prof. Dr. rer. Nat Stefan Heusler; WWU Münster, Institut für Didaktik der Physik Prof. Dipl.-Des. Reinhard Schulz-Schaeffer HAW Hamburg, Department Desing, Wissenschaftsillustration  Paul Schlummer; Daniel Laumann; Stefan Heusler Carsten Schuck; Adrian Abazi; Wolfram Pernice Jonas Lauströer; Jochen Stuhrmann; Reinhard Schulz-Schaeffer Jonas Lauströer; Reinhard Schulz-Schaeffer Adraian Abazi; Carsten Schuck Jonas Lauströer; Reinhard Schulz-Schaeffer Jonas Lauströer Jonas Lauströer; Adrian Abazi Die Applikation was created in Blender3D/Armory3D und Tumult Hype.

Impressum: Herausgeber: Didaktisches Konzept: Physical conzept: Design conzeption: Wissenschaftsillustration / UI-Design: Physikalische Aufbauten: Dramaturgie: 3D-szenographie, 3D-Modelle, Animation: Medienprogrammierung: Software: License:

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Bibliographie