Bis ins 19. Jahrhundert gelang es den Naturwissenschaften höchst erfolgreich, die Mechanismen der Ausbreitung von "Wellen" zu verstehen, ob als elektromagnetische Wellen - James Clerk Maxwell (1831-1879) oder als mechanische Wellen - Christiaan Huygens (1619-1695). Generationen von Schülern saßen vor sog. Wellenwannen und erarbeiteten sich die Konzepte der Erzeugung, Ausbreitung, Reflexion, Beugung uavm an einer realen, aber auch virtuellen Wellenwanne:
Unbestritten war auch, dass Licht sich wellenartig ausbreitet und zB mittels eines Gitters oder eines Prismas in sein Spektrum zerlegt werden konnte:
Max Planck interessierte sich u. a. um die spektrale Verteilung von Wärmestrahlung. Dafür hatten ein gewisser Wilhelm Wien sowie ein gewisser Rayleigh-Jeans Strahlungsformeln vorgeschlagen:
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T(λ)=const*1/λ1 [const] = m*K* |
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| Strahlungsformel nach Wien | Strahlungformel nach pk | Strahlungsformel nach Rayleigh-Jeans |
| Wilhelm Carl Werner Otto Fritz Franz „Willy“ Wien * 13. Januar 1864 in Gaffken bei Fischhausen im Samland, Ostpreußen; † 30. August 1928 in München) war ein deutscher Physiker. Er erforschte vor allem die Gesetzmäßigkeiten der Wärmestrahlung und erhielt 1911 dafür den Nobelpreis für Physik. |
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John William Strutt, 3. Baron Rayleigh * 12. November 1842 in Langford Grove, Maldon, England; † 30. Juni 1919 in Terling Place bei Witham, England, war ein englischer Physiker. Er erhielt 1904 den Nobelpreis für Physik. |
Die "Fehler" in den beiden Strahlungsgesetzen - UV-Katastrophe bei Rayleigh-Jeans - konnte Planck mit einem revolutionären Vorschlag beseitigen, welcher bei allen Temperaturen im gesamten Wellenlängenbereich mit den Messungen übereinstimmt und dessen erste erfolgreiche theoretische Deutung als Beginn der Quantenphysik angesehen wird:
Planck hatte diese Hypothese im Jahr 1900 eingeführt, um sein Strahlungsgesetz des schwarzen Körpers herzuleiten. Demnach beträgt die Energiemenge ΔE, die von einem Strahlungsfeld der Frequenz ν abgegeben oder aufgenommen wird,
oder ein ganzzahliges Vielfaches davon. Hierbei ist h die Planck-Konstante.
Er bemerkte, dass eine Herleitung im Rahmen der klassischen Physik nicht möglich ist. Vielmehr erwies es sich als notwendig, ein neues Postulat einzuführen, dem zufolge der Energieaustausch zwischen Oszillatoren und dem elektromagnetischen Feld nicht kontinuierlich, sondern in Form kleinster Energiepakete (später als Quanten bezeichnet) stattfindet. Plancks Herleitung des Strahlungsgesetzes gilt daher heute als die Geburtsstunde der Quantenphysik.
Nach soviel Theorie nun zur Praxis des Workshops. Wir verwenden:
div. Spektroskope und -meter, ein hochtemperatur Thermometer
Hohlraumstrahler als schwarzer Körper, div. Gasflammen, berührungsloses Fieberthermometer, ...
Ergebnisse Workshop folgen ....