DOI Kapitel:
A. Das akademische Jahr
DOI Kapitel:II. Wissenschaftliche Vorträge
DOI Artikel:Schleich, Wolfgang: Quantentechnologien – eine Chance für die Menschheit
DOI Seite / Zitierlink:https://doi.org/10.11588/diglit.71221#0060
II. Wissenschaftliche Vorträge
Planck (Abb. 2) seine Formel zur Wärmestrahlung vor. Es ist interessant, dass eine
physikalische Theorie von solcher Tragweite durch eine wirtschaftliche Fragestel-
lung ausgelöst wurde: Was ist die beste Glühbirne?
Zu diesem Zweck wurden an der Physikalisch-Technischen-Reichsanstalt hoch-
präzise Messungen an erhitzten Hohlraumresonatoren mit schwarzen Wänden
vorgenommen. Zur großen Überraschung aller Beteiligten stimmten die theore-
tischen Vorhersagen für die Energiedichte der Wärmestrahlung als Funktion der
Frequenz, die auf der Grundlage der klassischen Elektrodynamik und Thermody-
namik basierten, nicht mit den Beobachtungen überein.
In einem Akt der Verzweiflung, wie Planck selber sagte, stellte er eine For-
derung auf, die die Physik für immer verändern sollte. Energie kann zwischen
den Atomen in den Wänden des Hohlraumresonators und dem Strahlungsfeld
nur in diskreten Portionen ausgetauscht werden, ähnlich wie Butter auch nur in
abgepackten diskreten Portionen erhältlich ist. Die Energie der Strahlung ist somit
quantisiert. Diese Annahme führte Planck auf einen Ausdruck für die Energie-
dichte der Schwarzkörperstrahlung, der in exzellenter Übereinstimmung mit den
experimentellen Daten war.
Schon bald zeigte sich, dass die Quantisierung der Energie eigentlich einer
Quantisierung der Wirkung entspricht. Diese setzt sich aus dem Produkt von
Energie und Zeit zusammen. Bei einem harmonischen Oszillator, wie dem elekt-
romagnetischen Feld, sind Energie und Wirkung proportional zueinander.
Ausgehend von dieser Beobachtung entwickelten Bohr in Kopenhagen und
Arnold Sommerfeld in München Atommodelle, die durch die Himmelsmechanik
motiviert waren. Die Elektronen werden in ihrem Umlauf um den Kern auf El-
lipsenbahnen gehalten, die durch diskrete Werte der Wirkung definiert sind. Ob-
wohl diese Atommechanik, wie Max Born sie nannte, anfänglich sehr erfolgreich
war, traten sehr bald neue Probleme auf, die mit diesen Methoden nicht zu lösen
waren.
Abb. 2: Max Planck um 1901 (links) und in den 30erJahren des 20. Jahrhunderts (rechts). Das linke Bild
lässt schon vermuten, dass Planck zu dieser Zeit ein Revolutionär war, zumindest in der Physik.
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Planck (Abb. 2) seine Formel zur Wärmestrahlung vor. Es ist interessant, dass eine
physikalische Theorie von solcher Tragweite durch eine wirtschaftliche Fragestel-
lung ausgelöst wurde: Was ist die beste Glühbirne?
Zu diesem Zweck wurden an der Physikalisch-Technischen-Reichsanstalt hoch-
präzise Messungen an erhitzten Hohlraumresonatoren mit schwarzen Wänden
vorgenommen. Zur großen Überraschung aller Beteiligten stimmten die theore-
tischen Vorhersagen für die Energiedichte der Wärmestrahlung als Funktion der
Frequenz, die auf der Grundlage der klassischen Elektrodynamik und Thermody-
namik basierten, nicht mit den Beobachtungen überein.
In einem Akt der Verzweiflung, wie Planck selber sagte, stellte er eine For-
derung auf, die die Physik für immer verändern sollte. Energie kann zwischen
den Atomen in den Wänden des Hohlraumresonators und dem Strahlungsfeld
nur in diskreten Portionen ausgetauscht werden, ähnlich wie Butter auch nur in
abgepackten diskreten Portionen erhältlich ist. Die Energie der Strahlung ist somit
quantisiert. Diese Annahme führte Planck auf einen Ausdruck für die Energie-
dichte der Schwarzkörperstrahlung, der in exzellenter Übereinstimmung mit den
experimentellen Daten war.
Schon bald zeigte sich, dass die Quantisierung der Energie eigentlich einer
Quantisierung der Wirkung entspricht. Diese setzt sich aus dem Produkt von
Energie und Zeit zusammen. Bei einem harmonischen Oszillator, wie dem elekt-
romagnetischen Feld, sind Energie und Wirkung proportional zueinander.
Ausgehend von dieser Beobachtung entwickelten Bohr in Kopenhagen und
Arnold Sommerfeld in München Atommodelle, die durch die Himmelsmechanik
motiviert waren. Die Elektronen werden in ihrem Umlauf um den Kern auf El-
lipsenbahnen gehalten, die durch diskrete Werte der Wirkung definiert sind. Ob-
wohl diese Atommechanik, wie Max Born sie nannte, anfänglich sehr erfolgreich
war, traten sehr bald neue Probleme auf, die mit diesen Methoden nicht zu lösen
waren.
Abb. 2: Max Planck um 1901 (links) und in den 30erJahren des 20. Jahrhunderts (rechts). Das linke Bild
lässt schon vermuten, dass Planck zu dieser Zeit ein Revolutionär war, zumindest in der Physik.
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