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, das ein Kerncurriculum und Erweiterungsmodule umfasst. Das Kerncurriculum basiert auf einer systematischen Erarbeitung von Erscheinungsreihen, zunächst durch Freihandversuche, gefolgt von komplexeren Versuchsaufbauten. Der Zusammenhang zwischen periodischen Strukturen und den Beugungsbildern wird durch optische Wege beschrieben, die als geometrische Ordnungselemente definiert sind. Diese Vorgehensweise ist phänomenologisch, da optische Wege nicht nur zur Erklärung von Phänomenen dienen. Ein Erweiterungsmodul zeigt, wie diese Methodik die holistischen Eigenschaften der Quantentheorie thematisiert und einen einheitlichen methodischen Rahmen für den Übergang von Beugung zur Quantentheorie schafft. Das Konzept optischer Wege verleiht dem FERMAT-Prinzip eine zentrale Rolle, das raumlich formuliert wird. Im Kerncurriculum zur Beugung am Gitter genügen zwei Bedingungen, um die Beugungserscheinungen umfassend zu beschreiben. Auch komplexe Zusammenhänge, wie die Invarianz des Beugungsbildes unter Gitter-Translationen, werden anschaulich erklärt. In einem weiteren Modul werden Beugungsbilder bei Gitterrotationen untersucht, wobei Kegelschnitte auftreten. Die Bedingungen an die optischen Wege erweisen sich weiterhin als tragfähig. Elemente der Festkörperphysik, wie die LAUE-Kegel, werden eingeführt, gefolgt von einer Herleitung des reziproken Gitters und der EWALD-Kugel.