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Naturwissenschaft im 19. Jh.

Elektromagnetismus eröffnet neue Perspektiven und technische Entwicklungen

Im neunzehnten Jahrhundert werden immer mehr technische Verfahren zum Transport von Information und Güter entwickelt. Es begann mit dem ersten optischen Telegraph, ein Netz von über 4000 km Länge in Frankreich. Dann kam der elektrische Telegraph, verbunden mit den Namen Samuel Morse, Wheatstone und Werner Siemens, und die Entwicklung ging ständig weiter und das immer schneller. Graham Bell erfindet 1876 das Telephon, das wir heute alle benutzen. Dazu kamen die drahtlose Telegraphie und alle Arten von Funkverbindung. 1

Elektromagnetismus

Elektromagnetismus

In der ersten Hälfte des 19. Jh. wurden Entdeckungen gemacht für die es kaum eine Erklärung gab.

© DESYs KworkQark

Bis ins achtzehnte Jahrhundert hinein war ein Gelehrter auf vielen Gebieten bewandert, oft als Professor, manchmal als Geistlicher. Er kannte sich aus in Theologie und Philosophie, er kannte eine Reihe wissenschaftlicher Schriften aus dem Altertum. Was er suchte war ein Verständnis der Natur und der Welt. Er beschäftigte sich mit Metaphysik und Kosmologie, oft etwas mystisch verklärt. Dieser Gelehrtentyp ist weit entfernt vom Typ der hochspezialisierten Forscher unserer Tage in ihren modernen naturwissenschaftlichen Instituten. Der Naturwissenschaftler früherer Zeiten entwickelte eine Theorie und es kümmerte ihn nicht unbedingt, ob sie sich mit der Wirklichkeit der Natur vereinbaren ließ. Er war wohl wissbegierig, aber deterministische Verknüpfungen blieben ihm fremd. 1 Der angesehene Naturphilosoph und Mathematiker Newton gilt als Symbol der neueren Zeit. Er hat gleichzeitig mit Leibniz die neue Mathematik begründet.

Neue Wege zeigen seine beiden Hauptwerke: 1687 das Buch «Philosophiae naturalis principia mathematica», den Konzepten und der Theorie gewidmet, in dem er die Astronomie in ein neues Zeitalter hinüberführt und 1704 das Buch «Opticks Treatise of Light», in dem er als Experimentator hervortritt. Seither unterscheidet man zwischen theoretischer und experimenteller Physik. 1

Elektrizität und Magnetismus

In der ersten Hälfte des neunzehnten Jahrhunderts wurden einige neue Entdeckungen gemacht, für die es bis dahin kaum eine Erklärung gab, Elektrizität und Magnetismus. Der dänische Naturforscher Hans Cristian Oersted (1777-1851) stellte fest, das eine Kompassnadel durch den elektrischen Strom abgelenkt wird. Diese Erkenntnis eröffnete neue Entwicklungen in der Naturwissenschaft. Zwei bisher getrennte Gebiete, Elektrizität und Magnetismus, hatten einen Zusammenhang. Kurz darauf hat Andre Ampère (1775-1836) die Gesetze studiert, die beide Phänomene miteinander verbinden. Es wurde ein neuer Begriff geschaffen, Elektromagnetismus.

Die Neuentdeckungen erweckten in der Fachwelt großes Interesse. M. Faraday (1791-1867) und Maxwell haben das Wissen auf diesem Gebiet erweitert. Für die junge Generation von Naturforschern an den Universitäten galt das Hauptinteresse diesen neuen Gebieten Elektrizität und Magnetismus. Auch Ferdinand Braun machte hier keine Ausnahme und wählte den Elektromagnetismus als sein Arbeitsgebiet. Die nach ihm benannte Braun'sche Röhre ermöglicht die Darstellung bewegter Bilder in Fernsehern, Computern, Oszillographen, etc.. 1

Elektromagnetische Strahlung

Nach dem theoretischen (Faraday) und mathematischen Nachweis(Maxwell) des Elektromagnetismus folgte auch die experimetelle Bestätigung der Existenz "freier" elektromagnetischer Strahlung.

Elektrische Entladung

Elektrische Entladung

Elektrische Schwingungen entstehen, wenn Entladungen über eine Spule (Induktivität) geleitet werden.

© HC+RS

Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894) witmete seine Zeit der Untersuchung elektrischer Entladungen. Zu dieser Zeit war bekannt, dass elektrische Schwingungen entstehen, wenn Entladungen über eine Spule (Induktivität) geleitet werden. Unterbricht man jedoch die Spule, so bilden sich dort Funken aus. Hertz wollte die Funken an der Unterbrechungsstelle näher untersuchen. Durch Zufall bemerkte er, dass an einer zweiten, ebenfalls unterbrochenen Spule auch winzige Funken übersprangen. Diese Spule war aber nicht mit dem Stromkreis der Entladungen verbunden. Hertz schloss daraus, dass von der Funkenstrecke der ersten Spule elektrische Schwingungen oder Strahlungen ausgegangen sein mussten, die durch den Raum in der zweiten Spule die winzigen Funken ausgelöst hatten. Damit war die Existenz elektromagnetischer Strahlung nachgewiesen. 2

Neue Perspektiven

Die Erkenntnis über Elektromagnetismus und elektromagnetischer Strahlung eröffnet neue Perspektiven. Verwendete man anfänglich einfache Telegraphen zur Informationsübertragung so sind es heute Satelliten und Lichtwellenleiter die den globalen Informationsfluss steuern. Ohne diese Technologie wäre praktisch kein modernes Display möglich. Alle elektronischen und elektromechanischen Displays basieren auf diesem Prinzip.


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