Die Physik Einsteins - Teil 1: Der Photoeffekt (mit Harald Lesch)
Kalurac Nigoris
https://www.youtube.com/watch?v=6J847k_Axpo

Transkript (automatisch erstellt)

0:00 [Musik] tja ich darf Sie ganz herzlich begrüßen zu einer Sendung über deren Titel wir lange nachgedacht haben wir
0:27 sind im Deutschen Museum und wir gehen in die Ausstellung über Albert Einstein über die Physik Albert Einstein es gibt ja über Einstein schon so viele
0:35 verschiedene Titel sie machen sich keine keine Vorstellung es gibt einsteinserben Einsteins das ganze Universum also Einsteins Universum einsteinswelt
0:42 Einstein ist also fast unbetitelbar wir haben uns gedacht wir machen das ganz Knochen trocken machen h ja seriöses Fernsehen wir nennen die Sendereihe die
0:53 Physik Albert Einsteins das heißt der Herr Einstein und ich wir werden uns jetzt in ein Reihe von Sendungen mal miteinander unterhalten also würde
1:02 ich natürlich gerne nun ist er ja schon tot also müssen wir uns mit seiner Physik behelfen und das werden wir auch tun wir werden also in dieser
1:09 Ausstellung hier im Deutschen Museum so eins nach dem anderen durchgehen uns mal in detail damit beschäftigen wofür dieser Mann eigentlich berühmt geworden
1:16 ist und der hat ja so viele verschiedene Dinge erdacht entdeckt gedacht quergedacht Einstein ist ja einer dieser Typen also jetzt mal unter uns gesagt er
1:26 ist ja einer dieser Typen wenn die heute in der Wissenschaft Versuch en würden Fuß zu fassen der Mann der war so genial der hätte überhaupt keine Chance gehen
1:35 wir mal rein und gucken uns mal die Ausstellung an wir werden damit beginnen über den sogenannten Fotoeffekt zu sprechen das ist eine hochgradig
1:45 interessante Angelegenheit wenn sie zu Hause Solarzellen haben wissen natürlich sofort wovon die Rede ist das ist nämlich der Effekt der völlig
1:53 unverstanden war bis jemand nämlich der Junge Albert Einstein im Jahr 1905 eine Arbeit veröffentlicht hat die so revolutionär war dass man am Anfang
2:03 gedacht hat das kann doch gar nicht wahr sein weil er hat nämlich eine Hypothese ernst genommen die bis dahin nur einer auf die Welt gebracht hatte das nämlich
2:10 Energie gequantelt sei also in Portionen auftaucht bis dann hat man gedacht na Energie das hat was mit Wellen zu tun also namentlich Licht hat was mit Wellen
2:19 zu tun das schwankt und Intensität die höhere Intensität von Licht würde bedeuten ist mehr Energie drin also hatte man sich z.B folgendes überlegt
2:27 wenn man ein Metall mit Strahlung bescheint also möglichst intensiv bescheint dann was sollte dann passieren dann sollte es eigentlich gelingen z.B
2:37 Elektronen das kannte man nämlich damals schon sollte man Elektronen aus diesem Metall herausschlagen können die Wechselwirkung von Strahlung mit Materie
2:45 das war die entscheidende Frage man stellte aber fest egal wie intensiv nun die Strahlung also diese Wellen unter uns gesagt man hat einfach ein riesen
2:53 Denkfehler gemacht also noch mal man hatte man versuchte mit Strahlung aus einem Metall Elektronen heraus Z schießen man hat eine Spannung angelegt
3:01 das dann war es natürlich möglich entlang dieser Spannung ein Strom abzugreifen denn Strom ist ja nichts anderes als Elektronen die sich
3:09 bewegen und auf diese Art und Weise dachte man könnte man tatsächlich aus einem Metall nämlich Elektronen herausschlagen man Haut also Strahlung
3:17 drauf donnerte und donnerte und donnerte und donnerte Strahlung drauf was ist passiert niich gar nichts man stellte also fest dass wenn man mehr und mehr
3:27 Strahlung drauf schickt dann passiert NS bis jemand herausfand dass es offenbar gar nichts
3:36 mit der Intensität zu tun hat des Lichtes also mit den Amplituden der Wellen sondern mit was ganz anderem man stellte nämlich fest dass es nur davon
3:45 abhängig ist welche Frequenz das Licht hat Frequenz hat offenbar etwas damit zu tun mit der Fähigkeit des Lichtes Elektronen aus der Oberfläche
3:57 herauszuschlagen dieser Effekt der Fotoeffekt wie sich herausstellte den kann man nur verstehen und das war Einsteins Idee 1905 wenn man annimmt die
4:09 Energie die Energie die im Licht steckt die ist gequantelt die ist importionen die quantenhypothese war 1900 von Max Blck ja schon in die Welt
4:20 gebracht worden und Einstein hat sie als erster richtig ernst genommen hat gesagt gut dann nehmen wir eben mal an die Energie im Licht ist nicht in Form von
4:30 Wellen sondern in Form von Paketen von energiepaketen und dann wird auch klar verständlich was da passiert aber bevor wir uns jetzt in Theorien Vergehen
4:39 wollen wir mal gucken was da eigentlich passiert also schauen wir uns mal an wie der Fotoeffekt tatsächlich funktioniert das können wir hier sehen also wir
4:47 drücken mal auf Start und dann wird folgendes passieren sie sehen also jetzt hier wie das rote Licht zum ersten Mal das Metall bescheint und gucken sie
4:55 einfach nur auf den Voltmeter da oben ja aha jetzt kommt das gelbe Licht zack da ist schon mehr Spannung drauf interessant also offenbar ist gelbes
5:03 Licht energiereicher als rotes Licht dann kommt das nächste grün und was gucken wir sehen wir noch mehr Spannung Donnerwetter Donnerwetter scheint also
5:11 zu stimmen einstein hatte offenbar recht und das nächste ist blaues Licht ist nämlich ein hat eine höhere Frequenz als alle anderen lichtsorten zuvor und da
5:18 sieht man die meiste Spannung das heißt das was wir da gesehen haben ist genau der Effekt um den es im Jahre 1905 in seiner Arbeit
5:26 ging was bedeutet das das bedeutet dass Energie eben nicht in einer Wellenform in beim elektromagnetischen Strahlung transportiert wird sondern in Portionen
5:36 da ist das bedeutet dass Energie etwas mit der Frequenz zu tun hat je höher die Frequenz umso höher ist die Energie aber was genau passiert da eigentlich im Atom
5:45 nun einstein hat die Idee der Energiequanten dazu benutzt sich folgenden Schritt vorzustellen wenn also eine solches energieportionönchen ein
5:56 solches Quantum was übrigens gar nicht so schwierig ist ich vorzustellen sie wissen ja es gibt auch keine halben Cents ja es gibt nur ein Cent oder zwei
6:04 Cent oder kein Cent und hier ist es bei den Energiequanten ist es ganz genauso ja also man hat entweder Energie oder man hat keine Energie muss man sich also
6:12 gar keine großen Gedanken darum machen obwohl es damals natürlich eine absolut revolutionäre Idee war denn bis dahin haben alle Leute aufgrund der vielen
6:19 beugungsexperimente das kennen sie doch alles wie Licht sich an den an den Kanten z.B veränder wie dies sogenannten Beugungsmuster die sie alle also
6:27 namentlich wir Brillen wir brillentrräger wir kennen das doch wie Licht sich an so einer Linse z.B brechen kann wir wussten ja also bis 1905 waren
6:35 ja alle fest davon überzeugt dass es Wellen sind jetzt stellen sich meine jetzt mal unter uns sind ja hier so quer mehr oder
6:41 weniger ganz unter uns können Sie sich vorstellen dass jemand aus einer Institution wie dem Patentamt heutzutage eine wissenschaftliche Publikation an
6:52 ein professionellen Wissenschaftler schickt und der liest das dann und dann wird darausß ein ganz berühmter Physiker das ist also in der heutigen Zeit kaum
7:00 noch denkbar damals war es denkbar so jemand wie Max Blanck hat eben diese Arbeit von Einstein eben ganz besonders auch hervorgerufen obwohl wir werden am
7:07 Ende der Sendung noch sehen hat sich auch ein bisschen na getäuscht gucken wir mal also noch mal zurück wir gucken uns unseren Fotoeffekt jetzt mal an wir
7:15 also von oben schlägt tatsächlich ein solches energiequant auf das Metall ein Metalle bestehen ja aus den Atomkernen und den Elektronen die sich darüber
7:26 bewegen und die Elektronen bewegen sich um die Atom Kerne herum ne was nun passiert wenn also ein solche strahlungsquant in das Metall eindringt
7:35 ist das Elektron kann diese Energie der Strahlung aufnehmen und zwar in in wohlefinierten Portionen ja das heißt ein Elektron kann dadurch völlig aus dem
7:45 Atom herausgeschleudert werden wenn es nämlich so viel Energie auf aufgenommen hat dass es praktisch dem elektrischen Feld das der Atomkern wissen Sie ja ist
7:52 positiv geladen ne um diesen positiv geladenen atomken herum bewegen sich die negativen Elektronen die werden ja ange äh an gezogen vom Atomkern und wenn die
8:01 nun zu viel Energie haben dann ist das praktisch genauso wie ein Körper der zu viel Geschwindigkeit hat im Sonnensystem der kann aus dem Sonnensystem entweichen
8:08 wie eine Rakete die ordentlich viel Energie hat die kann aus dem Schwerkraftfeld der Erde entweichen so kann ein Elektron aus einem Atom
8:15 entweichen und freie Elektronen ist ein elektrischer Strom und damit war im Prinzip das Ding geklärt heutzutage hat der Fotoeffekt natürlich also
8:23 fundamentale Auswirkung ich meine jede Art von Physik die was mit Solarzellen zu tun hat ja ist letztlich Physik die mit diesem Effekt zusammenhängt das
8:31 heißt wenn wir heute darüber nachdenken dass wir die Sonnen das sonnenlichicht besser ausnutzen wollen also z.B uns überlegen
8:41 wollen wir mit wollen wir große Kollektoren auf dem Dach haben wollen wir vielleicht sogar Motoren damit antreiben mit Sonnenenergie dann ist das
8:47 die direkte Umsetzung der Ideen von Einstein damals das heißt die man muss es andersrum sagen man muss vielleicht folgendes sagen die Experimente für den
8:55 Fotoeffekt die gab es ja schon vorher aber dass man überhaupt verstanden hat hat worum es bei diesen Experimenten geht nämlich bei den Ergebnissen dieses
9:03 Experimentes geht das ist natürlich der der ganz große Gewinn den wir durch Einsteins Theorie haben Einstein selber hat zunächste ein Mal glaube ich gedacht
9:14 dass es nur eine Hypothese ist denn es war e auch nicht so ganz recht also schon blank hatte riesige Schwierigkeiten sich vorzustellen dass
9:22 Energie nicht kontinuierlich verteilt sein soll dass das also so in so Paketen auftauchen soll das war für blan ein Grund also ganz
9:32 soll man sagen zurückhaltend darüber zu reden über diese Erkenntnis obwohl er gemerkt hat es geht gar nicht anders es muss also offenbar tatsächlich
9:41 gandelt sein sonst kann man bestimmte Eigenschaften von mit der gar nicht verstehen und Einstein hat es ernst genommen einstein hat gesagt okay die
9:50 Strahlung ist gequantelt und er hat damit etwas in die Welt gebracht was es bis dahin nicht gegeben hat auf keinen Fall ja niemand hatte vorher ernsthaft
9:58 darüber nachgedacht dass es sein könnte dass Elektronen bestimmte Portionen von Energie aus dem Atom aufnehmen können und dass man damit vielleicht sogar
10:06 technologisch irgendwas umsetzen kann ja das war völlig undenkbar und sie sie sie machen sich gar keine Vorstellung davon wie quer die Denkrichtung eines Albert
10:17 Einstein gewesen ist als er den fotoffekt entdeckte ich meine der hat noch viele andere Dinge entdeckt aber beim Fotoeffekt zeigt sich einfach die
10:24 Genialität dieses Mannes dass nämlich jemand bei einem Problem das offenkundig auf der Tagesordnung steht ich meine das war jetzt kein Problem wovon die Welt
10:34 damals abgehängt hat das gebe ich zu das stimmt aber auf der anderen Seite es war ein Problem für die Physik wenn man nämlich ein Erwartungswert hat das ist
10:41 ja typisch für uns ja wir haben Erwartungswert wir machen ein Experiment und wir erwarten irgendwas und nach dem Motto da brauche ich gar nicht
10:47 hinzugucken da weiß ich sowieso was rauskommt es kommt aber nicht raus es kommt nicht raus und wenn dann sehr sehr viele darüber Nachen dann auf einmal
10:56 feststellen ja so mit dem was wir bis jetzt wissen kommen wir überhaupt kein Schritt weiter da war Einstein einer dieser genialen dieser absolut genialen
11:03 Fälle dass jemand sagt okay ich pfeife auf den Mainstream wenn die alle der Meinung sind Licht ist eine Welle dann ist mir das egal ich kann dieses
11:11 Experiment nicht erklären mit dem Bild was bis dahin da ist ich muss also alles wegschieben und muss etwas völlig Neues entwickeln da ist der Fotoeffekt eben
11:20 genau der das Parade Beispiel dafür wie unglaublich genial Albert Einstein gedacht hat und wie wie sehr wie sehr man darauf ja davon abhängig ist dass
11:30 jemand Mut besitzt und Fantasie und natürlich seinen Verstand besitzt also der Fotoeffekt ist das das sieht man in dieser
11:39 Ausstellung glaube ich schon ziemlich gut man kann hier eben aufgrund des Experimentes ja das alles noch mal nachvollziehen einell ist das das Parade
11:47 Beispiel dafür was was alles möglich ist wenn jemand sich tatsächlich ja der allgemeinen Stimmung auch und auch den allgemeinen
11:56 Konventionen bei so einem Problem einfach gegen entgegenstellen und sagt das ist mir egal ich halte mich an meinen gesunden Menschenverstand und ich
12:04 nehme Probleme ernst das ist es nämlich ja dass man nicht das Gefühl hat dass man ein Problem sozusagen weg disiskutiert sondern es ernst nimmt und
12:15 versucht daraus was ganz ganz ganz Neues herauszuentwickeln und wenn man sich heutzutage anschaut wie viel Geld z.B mit Sonnenenergie verdient wird mit
12:23 Fotozellen äh verdient wird also mit der Vorstellung dass Energie gequantelt ist wird ein erheblicher Teil des Welt brutosozialproduktes wird damit verdient
12:32 dann ist also dieser damalige Querdenker ist ein außerordentlich wichtiger Mann gewesen und ich meine ich muss ihn etwas vorlesen wie wie eben dann auch Leute
12:41 die in eigentlich lange Zeit richtig gut verstanden haben sich manchmal tierisch vertun können denn ich sage Ihnen da gleich noch was dazu im Jahre
12:52 1913 schrieb Max blan in seinem Antrag Albert Einstein in die preuische Akademie der Wissenschaften aufzunehmen dass Einstein in seinen Spekulationen
13:03 gelegentlich auch einmal über das Ziel hinausgeschossen haben mag wie z.B in seiner lichtgewandten Hypothese wird man ihm nicht allzu sehr anrechnen dürfen
13:13 denn ohne einmal ein Risiko zu wagen lässt sich auch in der exaktesten Wissenschaft keine wirkliche Neuerung einführen das war 1913 8 Jahre später
13:22 hat Albert Einstein für diese Entdeckung nämlich für den Fotoeffekt den Nobelpreis in Physik bekommen also man sieht es ist einfach eine
13:30 perfekte eine perfekte Physik gewesen obwohl viele auch diejenigen die ihn sehr gemocht haben und ihn sehr geschätzt haben und auch seine Fantasie
13:37 und sein querdenkertum geschätzt haben sich manchmal ganz schön schwer taten damit dass jemand so weit solche Probleme gehabt hat bzw sow weit sich
13:45 aus dem Fenster gelehnt hat und gegen den Mainstream gegangen ist Einstein war ein Querkopf und er hat einmal wunderbaren
13:53 wunderbaren satzgesatz was ich finde ist in diesem Zusammenhang ideal es ist schwieriger viel schwieriger ein teil zu zertrümmern als ein Atom und demnächst
14:02 werden wir uns über den Äther unterhalten aber davon mehr demnächst [Musik] ciao