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Physik

21. Nov. 2025

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Einführung in die Quantenphysik: Grundlagen und Konzepte

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Leonie @leoniex0902

Quantenphysik zeigt dir, wie Licht sich völlig anders verhält, als du es aus dem Alltag kennst! Das Elektroskop-Experiment... Mehr anzeigen

Quantenphysik
Elektroskop
Gerät
zum Nachweis elekh.
(adung und Spannung
-Anziehung/Abstopuns
Experiment
• eine geladene Zinkplatte wird an e

Das Elektroskop-Experiment und der Photoeffekt

Stell dir vor, du bestrahlt eine Zinkplatte mit verschiedenen Lichtarten - das Ergebnis wird dich überraschen! Bei infrarotem und sichtbarem Licht passiert absolut nichts, aber UV-Licht löst sofort Elektronen aus der Platte heraus.

Dieser Photoeffekt funktioniert nur, wenn das Licht genug Energie hat. Jedes Material hat eine bestimmte Austrittsarbeit (WA) - das ist die Mindestenergie, die nötig ist, um ein Elektron herauszulösen.

Die Energiebilanz ist simpel Ekin = Eph - WA. Wenn die Photonenenergie kleiner als die Austrittsarbeit ist, passiert gar nichts. Erst wenn Eph > WA wird, können Elektronen austreten und sich bewegen.

💡 Merke Mehr Photonen bedeuten mehr herausgelöste Elektronen - aber die Energie jedes einzelnen Photons hängt nur von der Frequenz ab, nicht von der Intensität!

Quantenphysik
Elektroskop
Gerät
zum Nachweis elekh.
(adung und Spannung
-Anziehung/Abstopuns
Experiment
• eine geladene Zinkplatte wird an e

Gegenfeldmethode und Einstein-Gerade

Wie misst du die kinetische Energie der Elektronen? Mit einem cleveren Trick - der Gegenfeldmethode! Du legst eine Bremsspannung an, bis der Elektronenstrom stoppt.

Bei der Bremsspannung UB gilt Ekin,max = UB · e. So kannst du die maximale kinetische Energie genau bestimmen, ohne die schnellen Elektronen direkt zu messen.

Trägst du verschiedene Lichtfrequenzen gegen die maximale kinetische Energie auf, erhältst du die Einstein-Gerade. Das Coole daran Alle Materialien haben dieselbe Steigung, aber unterschiedliche Grenzfrequenzen.

Die Steigung dieser Geraden ist überall gleich und entspricht dem Planck'schen Wirkungsquantum h = 6,626 · 10⁻³⁴ Js. Das führt zur wichtigsten Formel Eph = h · f.

💡 Wichtig Die Grenzfrequenz f₀ = WA/h zeigt dir, ab welcher Frequenz der Photoeffekt überhaupt erst möglich wird!

Quantenphysik
Elektroskop
Gerät
zum Nachweis elekh.
(adung und Spannung
-Anziehung/Abstopuns
Experiment
• eine geladene Zinkplatte wird an e

Planck'sches Wirkungsquantum und Energiequanten

Die Steigung ΔE/Δf ist bei allen Materialien konstant - das ist das Planck'sche Wirkungsquantum h! Diese fundamentale Naturkonstante verbindet Energie und Frequenz über Eph = h · f.

Das bedeutet etwas Revolutionäres Licht einer bestimmten Frequenz hat immer exakt dieselbe Energie pro Photon. Die Intensität ändert nur die Anzahl der Photonen, nicht deren individuelle Energie.

Für den Photoeffekt ergibt sich die vollständige Gleichung Ekin = h · f - WA. Im Grenzfall, wenn Ekin = 0 wird, erhältst du die Grenzfrequenz f₀ = WA/h.

Diese Erkenntnisse zeigen dir, dass Energie nicht kontinuierlich übertragen wird, sondern in diskreten Paketen - den Quanten. Jedes Photon kann seine Energie nur komplett abgeben oder gar nicht.

💡 Aha-Moment Ein Photon ist wie ein Geldschein - du kannst ihn nicht teilweise ausgeben, sondern nur ganz oder gar nicht!

Quantenphysik
Elektroskop
Gerät
zum Nachweis elekh.
(adung und Spannung
-Anziehung/Abstopuns
Experiment
• eine geladene Zinkplatte wird an e

Welle-Teilchen-Dualismus

Jetzt wird's richtig spannend Licht ist weder reine Welle noch reines Teilchen, sondern beides gleichzeitig! Dieser Welle-Teilchen-Dualismus erklärt scheinbar widersprüchliche Beobachtungen.

Teilcheneigenschaften zeigen sich beim Photoeffekt Photonen übertragen Energie in diskreten Portionen und können lokalisiert werden. Welleneigenschaften siehst du bei Beugung und Interferenz - wie beim berühmten Doppelspaltversuch.

Quantenmechanische Objekte wie Photonen sind weder klassische Teilchen noch klassische Wellen. Sie sind Wellenpakete, die sich wellenartig ausbreiten, aber bei Wechselwirkungen wie Teilchen verhalten.

Die Energie wird durch Zusammenstöße übertragen, aber die Ausbreitung erfolgt wellenartig im gesamten Raum. Wellenlänge λ und Frequenz f sind über die Lichtgeschwindigkeit c verbunden f = c/λ.

💡 Denk daran Photonen zeigen Teilcheneigenschaften bei Photoeffekt und Compton-Effekt, aber Welleneigenschaften beim Doppelspaltversuch!

Quantenphysik
Elektroskop
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zum Nachweis elekh.
(adung und Spannung
-Anziehung/Abstopuns
Experiment
• eine geladene Zinkplatte wird an e

Quantenmodell des Lichts

Das Quantenmodell löst den scheinbaren Widerspruch zwischen Wellen- und Teilchenbild elegant auf. Licht besteht aus Photonen - unteilbaren Wellenpaketen mit endlicher Länge.

Photonen haben faszinierende Eigenschaften Sie bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit c, haben keine Ruhemasse m0=0m₀ = 0 und sind elektrisch neutral. Trotzdem besitzen sie Energie Eph = h·f und können Impuls übertragen.

Der Vergleich der Modelle zeigt die Einzigartigkeit von Quantenobjekten Klassische Teilchen haben Masse aber keine Wellenlänge, klassische Wellen haben Wellenlänge aber keine Masse. Quantenobjekte haben beides!

Photonen zeigen je nach Experiment unterschiedliche Seiten Teilcheneigenschaften beim Photo- und Compton-Effekt, Welleneigenschaften beim Doppelspaltversuch. Das ist kein Widerspruch, sondern die Natur der Quantenwelt.

💡 Fazit Quantenobjekte sind weder Welle noch Teilchen im klassischen Sinne - sie sind etwas völlig Neues!

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-Anziehung/Abstopuns
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• eine geladene Zinkplatte wird an e

Wichtige Formeln im Überblick

Hier sind die wichtigsten Formeln, die du für Klausuren und Aufgaben brauchst! Die Photonenenergie berechnest du mit Eph = h·f, wobei h das Planck'sche Wirkungsquantum ist.

Für den Photoeffekt gilt die Energiebilanz Ekin = Eph - WA = h·f - WA. Die Grenzfrequenz erhältst du aus f₀ = WA/h, und über f = c/λ kannst du zwischen Frequenz und Wellenlänge umrechnen.

Bei der Gegenfeldmethode gilt Ekin = UB·e, wobei UB die Bremsspannung ist. Die Anzahl der Photonen berechnest du über Anzahl = (Energie pro Sekunde)/(Energie pro Photon).

Die Energie pro Sekunde ist das Produkt aus Bestrahlungsstärke und bestrahlter Fläche. Mit diesen Formeln kannst du praktisch alle Photoeffekt-Aufgaben lösen!

💡 Tipp Lerne diese Formeln auswendig und übe das Umstellen - das spart dir in der Klausur wertvolle Zeit!

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Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

Stefan S

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Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

Samantha Klich

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Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.

Anna

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Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!

Jana V

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Ich liebe diese App sie hilft mir vor jeder Arbeit kann Aufgaben kontrollieren sowie lösen und ist wirklich vielfältig verwendbar. Man kann mit diesem Fuchs auch normal reden so wie Probleme im echten Leben besprechen und er hilft einem. Wirklich sehr gut diese App kann ich nur weiter empfehlen, gerade für Menschen die etwas länger brauchen etwas zu verstehen!

Lena M

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Ich finde Knowunity ist eine super App. Für die Schule ist sie ideal , wegen den Lernzetteln, Quizen und dem AI. Das gute an AI ist , dass er nicht direkt nur die Lösung ausspuckt sondern einen Weg zeigt wie man darauf kommt. Manchmal gibt er einem auch nur einen Tipp damit man selbst darauf kommt . Mir hilft Knowunity persönlich sehr viel und ich kann sie nur weiterempfehlen ☺️

Timo S

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Die App ist einfach super! Ich muss nur in die Suchleiste mein Thema eintragen und ich checke es sehr schnell. Ich muss nicht mehr 10 YouTube Videos gucken, um etwas zu verstehen und somit spare ich mir meine Zeit. Einfach zu empfehlen!!

Sudenaz Ocak

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Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

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Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

Julia S

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Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

Marcus B

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Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben

Sarah L

Android user

Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

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Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

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Ich finde Knowunity ist eine super App. Für die Schule ist sie ideal , wegen den Lernzetteln, Quizen und dem AI. Das gute an AI ist , dass er nicht direkt nur die Lösung ausspuckt sondern einen Weg zeigt wie man darauf kommt. Manchmal gibt er einem auch nur einen Tipp damit man selbst darauf kommt . Mir hilft Knowunity persönlich sehr viel und ich kann sie nur weiterempfehlen ☺️

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Sudenaz Ocak

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Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

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Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

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Das Elektroskop-Experiment und der Photoeffekt

Stell dir vor, du bestrahlt eine Zinkplatte mit verschiedenen Lichtarten - das Ergebnis wird dich überraschen! Bei infrarotem und sichtbarem Licht passiert absolut nichts, aber UV-Licht löst sofort Elektronen aus der Platte heraus.

Dieser Photoeffekt funktioniert nur, wenn das Licht genug Energie hat. Jedes Material hat eine bestimmte Austrittsarbeit (WA) - das ist die Mindestenergie, die nötig ist, um ein Elektron herauszulösen.

Die Energiebilanz ist simpel: Ekin = Eph - WA. Wenn die Photonenenergie kleiner als die Austrittsarbeit ist, passiert gar nichts. Erst wenn Eph > WA wird, können Elektronen austreten und sich bewegen.

💡 Merke: Mehr Photonen bedeuten mehr herausgelöste Elektronen - aber die Energie jedes einzelnen Photons hängt nur von der Frequenz ab, nicht von der Intensität!

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Gegenfeldmethode und Einstein-Gerade

Wie misst du die kinetische Energie der Elektronen? Mit einem cleveren Trick - der Gegenfeldmethode! Du legst eine Bremsspannung an, bis der Elektronenstrom stoppt.

Bei der Bremsspannung UB gilt: Ekin,max = UB · e. So kannst du die maximale kinetische Energie genau bestimmen, ohne die schnellen Elektronen direkt zu messen.

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Die Steigung ΔE/Δf ist bei allen Materialien konstant - das ist das Planck'sche Wirkungsquantum h! Diese fundamentale Naturkonstante verbindet Energie und Frequenz über Eph = h · f.

Das bedeutet etwas Revolutionäres: Licht einer bestimmten Frequenz hat immer exakt dieselbe Energie pro Photon. Die Intensität ändert nur die Anzahl der Photonen, nicht deren individuelle Energie.

Für den Photoeffekt ergibt sich die vollständige Gleichung: Ekin = h · f - WA. Im Grenzfall, wenn Ekin = 0 wird, erhältst du die Grenzfrequenz f₀ = WA/h.

Diese Erkenntnisse zeigen dir, dass Energie nicht kontinuierlich übertragen wird, sondern in diskreten Paketen - den Quanten. Jedes Photon kann seine Energie nur komplett abgeben oder gar nicht.

💡 Aha-Moment: Ein Photon ist wie ein Geldschein - du kannst ihn nicht teilweise ausgeben, sondern nur ganz oder gar nicht!

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Jetzt wird's richtig spannend: Licht ist weder reine Welle noch reines Teilchen, sondern beides gleichzeitig! Dieser Welle-Teilchen-Dualismus erklärt scheinbar widersprüchliche Beobachtungen.

Teilcheneigenschaften zeigen sich beim Photoeffekt: Photonen übertragen Energie in diskreten Portionen und können lokalisiert werden. Welleneigenschaften siehst du bei Beugung und Interferenz - wie beim berühmten Doppelspaltversuch.

Quantenmechanische Objekte wie Photonen sind weder klassische Teilchen noch klassische Wellen. Sie sind Wellenpakete, die sich wellenartig ausbreiten, aber bei Wechselwirkungen wie Teilchen verhalten.

Die Energie wird durch Zusammenstöße übertragen, aber die Ausbreitung erfolgt wellenartig im gesamten Raum. Wellenlänge λ und Frequenz f sind über die Lichtgeschwindigkeit c verbunden: f = c/λ.

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Das Quantenmodell löst den scheinbaren Widerspruch zwischen Wellen- und Teilchenbild elegant auf. Licht besteht aus Photonen - unteilbaren Wellenpaketen mit endlicher Länge.

Photonen haben faszinierende Eigenschaften: Sie bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit c, haben keine Ruhemasse m0=0m₀ = 0 und sind elektrisch neutral. Trotzdem besitzen sie Energie Eph = h·f und können Impuls übertragen.

Der Vergleich der Modelle zeigt die Einzigartigkeit von Quantenobjekten: Klassische Teilchen haben Masse aber keine Wellenlänge, klassische Wellen haben Wellenlänge aber keine Masse. Quantenobjekte haben beides!

Photonen zeigen je nach Experiment unterschiedliche Seiten: Teilcheneigenschaften beim Photo- und Compton-Effekt, Welleneigenschaften beim Doppelspaltversuch. Das ist kein Widerspruch, sondern die Natur der Quantenwelt.

💡 Fazit: Quantenobjekte sind weder Welle noch Teilchen im klassischen Sinne - sie sind etwas völlig Neues!

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Wichtige Formeln im Überblick

Hier sind die wichtigsten Formeln, die du für Klausuren und Aufgaben brauchst! Die Photonenenergie berechnest du mit Eph = h·f, wobei h das Planck'sche Wirkungsquantum ist.

Für den Photoeffekt gilt die Energiebilanz: Ekin = Eph - WA = h·f - WA. Die Grenzfrequenz erhältst du aus f₀ = WA/h, und über f = c/λ kannst du zwischen Frequenz und Wellenlänge umrechnen.

Bei der Gegenfeldmethode gilt: Ekin = UB·e, wobei UB die Bremsspannung ist. Die Anzahl der Photonen berechnest du über: Anzahl = (Energie pro Sekunde)/(Energie pro Photon).

Die Energie pro Sekunde ist das Produkt aus Bestrahlungsstärke und bestrahlter Fläche. Mit diesen Formeln kannst du praktisch alle Photoeffekt-Aufgaben lösen!

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Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

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iOS user

Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

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Ich finde Knowunity ist eine super App. Für die Schule ist sie ideal , wegen den Lernzetteln, Quizen und dem AI. Das gute an AI ist , dass er nicht direkt nur die Lösung ausspuckt sondern einen Weg zeigt wie man darauf kommt. Manchmal gibt er einem auch nur einen Tipp damit man selbst darauf kommt . Mir hilft Knowunity persönlich sehr viel und ich kann sie nur weiterempfehlen ☺️

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Die App ist einfach super! Ich muss nur in die Suchleiste mein Thema eintragen und ich checke es sehr schnell. Ich muss nicht mehr 10 YouTube Videos gucken, um etwas zu verstehen und somit spare ich mir meine Zeit. Einfach zu empfehlen!!

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Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

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Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

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Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

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Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben

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Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

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Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

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Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

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Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!

Jana V

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Ich liebe diese App sie hilft mir vor jeder Arbeit kann Aufgaben kontrollieren sowie lösen und ist wirklich vielfältig verwendbar. Man kann mit diesem Fuchs auch normal reden so wie Probleme im echten Leben besprechen und er hilft einem. Wirklich sehr gut diese App kann ich nur weiter empfehlen, gerade für Menschen die etwas länger brauchen etwas zu verstehen!

Lena M

Android user

Ich finde Knowunity ist eine super App. Für die Schule ist sie ideal , wegen den Lernzetteln, Quizen und dem AI. Das gute an AI ist , dass er nicht direkt nur die Lösung ausspuckt sondern einen Weg zeigt wie man darauf kommt. Manchmal gibt er einem auch nur einen Tipp damit man selbst darauf kommt . Mir hilft Knowunity persönlich sehr viel und ich kann sie nur weiterempfehlen ☺️

Timo S

iOS user

Die App ist einfach super! Ich muss nur in die Suchleiste mein Thema eintragen und ich checke es sehr schnell. Ich muss nicht mehr 10 YouTube Videos gucken, um etwas zu verstehen und somit spare ich mir meine Zeit. Einfach zu empfehlen!!

Sudenaz Ocak

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Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

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Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

Julia S

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Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

Marcus B

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Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben

Sarah L

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Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

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