Hallo Freunde der Physik,
vor 150 Jahren, am 23. April 1858, wurde der Begründer der Quantentheorie, der deutsche theoretische Physiker Max Planck, geboren.
Als Max Planck am 14.12.1900 vor die Physikalische Gesellschaft in Berlin trat, ahnte niemand, selbst Planck nicht, dass er mit seinen theoretischen Überlegungen zur Strahlung schwarzer Körper das bislang gültige Weltbild radikal verändern würde. Wie gelangte Planck zu der Vorstellung, dass Strahlungsenergie nicht kontinuierlich, sondern nur in Portionen, in "Quanten", aufgenommen oder abgegeben wird?
Das Problem, das Planck löste, wurde bereits 1859 von dem deutschen Physiker Gustav Kirchhoff formuliert. Kirchhoff hatte ein Theorem formuliert, wonach die Strahlungsleistung eines "schwarzen Körpers", sein Emissionsvermögen, nur von seiner Temperatur und der Frequenz abhängt, also eine fundamentale Funktion ist. Ein schwarzer Körper ist einer, der Strahlung sämtlicher Frequenzen vollständig absorbiert. Eine gute Annäherung ist ein leerer Kasten, dessen Wände beheizt sind und der bis auf ein winziges Loch geschlossen ist. Die aus dem Loch austretende Hohlraumstrahlung ist die Schwarzkörperstrahlung.
Die experimentelle Bestimmung der erwähnten Funktion erwies sich als sehr schwierig, weil man erst Strahlungsdetektoren finden musste, die über grosse Frequenzbereiche empfindlich genug sind. So vergingen vierzig Jahre des Experimentierens, bevor die Daten ausreichten, um Kirchhoffs Frage zu beantworten. Führend waren dabei die Experimentalphysiker der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt in Berlin, dem damals wohl am Besten ausgestatteten Physiklaboratorium der Welt. Dem deutschen Physiker Wilhelm Wien gelang es 1896, eine Funktion aufzustellen, welche die Daten für nicht zu kleine Frequenzen gut reproduzierte. Bei kleinen Frequenzen (grossen Wellenlängen, Infrarotbereich) versagte Wiens Funktion.
Anlässlich eines sonntäglichen Besuchs bei Familie Planck am 7.10.1900 erwähnte Heinrich Rubens (deutscher Physiker), er hätte gefunden, dass die gesuchte Funktion für kleine Frequenzen proportional zur Temperatur sei. Nachdem Rubens gegangen war, machte sich Planck an die Arbeit und fand eine Interpolation zwischen dem Resultat von Rubens und der Formel von Wien. Sein Ergebnis teilte er mittels Postkarte noch am selben Abend Rubens mit und machte sie am 19.10.1900 vor der Physikalischen Gesellschaft in Berlin publik. Plancks Ehrgeiz bestand nun darin, die gefundene Interpolationsformel zu deuten, d. h. sie herzuleiten. Dies liess ihn zum Entdecker der Quantentheorie werden.
Um seine Formel zu erhalten, musste Planck annehmen, dass die Strahlungsenergie nur in Form kleiner Energieportionen, Quanten, aufgenommen oder abgegeben werden kann. Die theoretische Herleitung seiner Strahlungsformel trug Planck am 14.12.1900 der Physikalischen Gesellschaft in Berlin vor. Die Quantentheorie war geboren.
Nach Plancks eigenen Worten (1931) war die Einführung der Quantenhypothese ein "Akt der Verzweiflung ... , dass ich unter allen Umständen, koste es, was es wolle, ein positives Resultat herbeiführen müsste". Planck, der von Natur aus konservativ eingestellt war, wurde in die eines Revolutionärs wider Willen gedrängt. Obwohl er tief im Denken und den Vorurteilen der Physik des 19. Jahrhunderts verwurzelt war, vollzog er den ersten gedanklichen Bruch, der die Physik des 20. Jahrhunderts so völlig anders erscheinen lässt.
Max Planck wurde der Physik-Nobelpreis des Jahres 1918 verliehen, "in recognition of the services he rendered to the advancement of Physics by his discovery of energy quanta".
Nach Plancks denkwürdigem Vortrag Ende 1900 ereignete sich vier Jahre nichts in der Quantenphysik, bis Albert Einstein im Jahre 1905 die Lichtquantenhypothese vorschlug ...
Gruss
hardy
vor 150 Jahren, am 23. April 1858, wurde der Begründer der Quantentheorie, der deutsche theoretische Physiker Max Planck, geboren.
Als Max Planck am 14.12.1900 vor die Physikalische Gesellschaft in Berlin trat, ahnte niemand, selbst Planck nicht, dass er mit seinen theoretischen Überlegungen zur Strahlung schwarzer Körper das bislang gültige Weltbild radikal verändern würde. Wie gelangte Planck zu der Vorstellung, dass Strahlungsenergie nicht kontinuierlich, sondern nur in Portionen, in "Quanten", aufgenommen oder abgegeben wird?
Das Problem, das Planck löste, wurde bereits 1859 von dem deutschen Physiker Gustav Kirchhoff formuliert. Kirchhoff hatte ein Theorem formuliert, wonach die Strahlungsleistung eines "schwarzen Körpers", sein Emissionsvermögen, nur von seiner Temperatur und der Frequenz abhängt, also eine fundamentale Funktion ist. Ein schwarzer Körper ist einer, der Strahlung sämtlicher Frequenzen vollständig absorbiert. Eine gute Annäherung ist ein leerer Kasten, dessen Wände beheizt sind und der bis auf ein winziges Loch geschlossen ist. Die aus dem Loch austretende Hohlraumstrahlung ist die Schwarzkörperstrahlung.
Die experimentelle Bestimmung der erwähnten Funktion erwies sich als sehr schwierig, weil man erst Strahlungsdetektoren finden musste, die über grosse Frequenzbereiche empfindlich genug sind. So vergingen vierzig Jahre des Experimentierens, bevor die Daten ausreichten, um Kirchhoffs Frage zu beantworten. Führend waren dabei die Experimentalphysiker der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt in Berlin, dem damals wohl am Besten ausgestatteten Physiklaboratorium der Welt. Dem deutschen Physiker Wilhelm Wien gelang es 1896, eine Funktion aufzustellen, welche die Daten für nicht zu kleine Frequenzen gut reproduzierte. Bei kleinen Frequenzen (grossen Wellenlängen, Infrarotbereich) versagte Wiens Funktion.
Anlässlich eines sonntäglichen Besuchs bei Familie Planck am 7.10.1900 erwähnte Heinrich Rubens (deutscher Physiker), er hätte gefunden, dass die gesuchte Funktion für kleine Frequenzen proportional zur Temperatur sei. Nachdem Rubens gegangen war, machte sich Planck an die Arbeit und fand eine Interpolation zwischen dem Resultat von Rubens und der Formel von Wien. Sein Ergebnis teilte er mittels Postkarte noch am selben Abend Rubens mit und machte sie am 19.10.1900 vor der Physikalischen Gesellschaft in Berlin publik. Plancks Ehrgeiz bestand nun darin, die gefundene Interpolationsformel zu deuten, d. h. sie herzuleiten. Dies liess ihn zum Entdecker der Quantentheorie werden.
Um seine Formel zu erhalten, musste Planck annehmen, dass die Strahlungsenergie nur in Form kleiner Energieportionen, Quanten, aufgenommen oder abgegeben werden kann. Die theoretische Herleitung seiner Strahlungsformel trug Planck am 14.12.1900 der Physikalischen Gesellschaft in Berlin vor. Die Quantentheorie war geboren.
Nach Plancks eigenen Worten (1931) war die Einführung der Quantenhypothese ein "Akt der Verzweiflung ... , dass ich unter allen Umständen, koste es, was es wolle, ein positives Resultat herbeiführen müsste". Planck, der von Natur aus konservativ eingestellt war, wurde in die eines Revolutionärs wider Willen gedrängt. Obwohl er tief im Denken und den Vorurteilen der Physik des 19. Jahrhunderts verwurzelt war, vollzog er den ersten gedanklichen Bruch, der die Physik des 20. Jahrhunderts so völlig anders erscheinen lässt.
Max Planck wurde der Physik-Nobelpreis des Jahres 1918 verliehen, "in recognition of the services he rendered to the advancement of Physics by his discovery of energy quanta".
Nach Plancks denkwürdigem Vortrag Ende 1900 ereignete sich vier Jahre nichts in der Quantenphysik, bis Albert Einstein im Jahre 1905 die Lichtquantenhypothese vorschlug ...
Gruss
hardy