Als Max Planck sich nach dem Abitur 1874 am Maximiliansgymnasium in München für das Studium der Physik sowohl in München als auch in Berlin entschied, konnte niemand ahnen, welche bahnbrechenden Folgen dies für die gesamte Physik haben würde.
Max Planck zeigte bald mit seinen Arbeiten, dass die Physik noch nicht „ausgereift“ war und legte damit die Grundlage für die Quantenphysik des 20. Jahrhunderts. Von besonderer Bedeutung für die moderne Physik war vor allem die Entdeckung des Wirkungsquantums.
Zudem zeigte sich Max Planck auch als Wissenschaftler, der sich Zeit seines Lebens für die internationale Zusammenarbeit einsetzte. Dabei geriet er immer wieder in schwierige Situationen, wie zum Beispiel zu Beginn des Ersten Weltkrieges und zur Zeit der Machtübernahme der Nationalsozialisten. Planck sorgte sich aber auch um den Fortbestand der
Forschungsmöglichkeiten in Deutschland und war in vielen Organisationen der Physiker engagiert. Die Entdeckungen Max Plancks wie zum Beispiel sein Strahlungsgesetz und das nach ihm benannte Wirkungsquantum hatten fundamentale Bedeutung für die Entwicklung der Physik im 20.Jahrhundert. Durch diese Arbeiten schuf er die Grundlagen für die Quantenphysik und beeinflusste eine ganze Generation von jungen Physikern nach ihm.
In dieser Arbeit wird eine praktische Methode zur Bestimmung des Wirkungsquantums vorgestellt und die besondere Bedeutung für die Physik dargestellt.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung: Die Situation der Physik zu Max Plancks Studienbeginn
2. Der Entdecker Max Planck
2.1 Kindheit in München
2.2 Studien in München und Berlin
2.3 Zeit als Professor in Kiel
2.4 Arbeiten an der Universität Berlin
2.5 Wirken als Präsident der Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft
2.6 Weltkrieg II und Bedeutung für die Nachwelt
3. Das Plancksche Wirkungsquantum
3.1 Die Entdeckung durch Max Planck
3.2 Die Abkürzung h und die Weiterentwicklung des Wertes
3.3 Das reduzierte Wirkungsquantum
3.4 Bedeutung und Verwendung in der modernen Physik
4. Die Bestimmung des Planckschen Wirkungsquantums
4.1 Die Entdecker der Bestimmung
4.1.1 William Duane
4.1.2 Franklin Livingstone Hunt
4.2 Theoretische Herleitung
4.3 Experimentelle Bestimmung des Planckschen Wirkungsquantums
4.3.1 Geräte
4.3.2 Vorgehensweise
4.4 Auswertung der Messungen
4.4.1 Versuch vom 28. März 2012
4.4.2 Versuch vom 8. August 2012
4.4.3 Fehlerbetrachtung
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Seminararbeit befasst sich mit der physikalischen Bedeutung und der experimentellen Bestimmung des Planckschen Wirkungsquantums. Das Hauptziel ist die Darstellung der historischen Entdeckung durch Max Planck sowie die praktische Ermittlung des Wertes unter Anwendung des Duane-Huntschen Verschiebungsgesetzes in einem Röntgenspektroskopie-Experiment.
- Biografie und wissenschaftliches Wirken von Max Planck
- Physikalische Fundierung und Bedeutung des Wirkungsquantums
- Theoretische Herleitung des Duane-Hunt-Gesetzes
- Praktische Durchführung von Messungen mit einem Röntgengerät
- Fehleranalyse und Vergleich mit dem Literaturwert
Auszug aus dem Buch
4.1.1 William Duane
William Duane wurde am 17. Februar 1872 in Philadelphia geboren. Er war der Sohn von Charles William und Emma Cushman Duane. William Duane hatte mehrere Geschwister und Halbgeschwister: aus erster Ehe seines Vaters eine Schwester, die noch im Kindesalter starb, und einen Bruder, Russell Duane, der seinerzeit ein berühmter Anwalt in Philadelphia war. Nach dem Tod seiner ersten Frau Helen Frances Lincoln heiratete Charles Duane deren jüngere Schwester Emma Cushman Lincoln. Mit ihr hatte er zwei Töchter und einen Sohn, William Duane. Ab 1888 war Duane an der Universität von Pennsylvania als Student eingeschrieben.
1892 wurde William Duane als Jahrgansbester von der Universität von Pennsylvania der akademischen Grad Bakkalaureus Artium verliehen. 1893 erreichte er denselben akademischen Grad an der Universität Harvard und zwei Jahre später den Grad des Magister Artium. Ab 1893 arbeitete Duane als physikalischer Assistent an der Universität Harvard und veröffentlichte in Zusammenarbeit mit John Trowbridge eine Arbeit über die Geschwindigkeit elektrischer Wellen an Drähten. Als Stipendiat der Harvard Universität studierte er ab 1895 bis 1897 in Göttingen und Berlin und erwarb den Grad Philosophiae Doctoris, sein Doktorvater war Max Planck. Bei seiner Rückkehr nach Amerika nahm er eine Stelle als Physikprofessor an der Universität von Colorado an. Diese Stellung hatte er von 1898 bis 1907 inne und publizierte 8 Schriften.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Die Situation der Physik zu Max Plancks Studienbeginn: Einführung in die damalige physikalische Weltsicht und die Rolle Max Plancks bei der Begründung der modernen Quantenphysik.
2. Der Entdecker Max Planck: Detaillierte Biografie von den Kindheitsjahren in Kiel und München über seine akademische Laufbahn bis hin zu seinem politischen Wirken und seinem Tod.
3. Das Plancksche Wirkungsquantum: Erläuterung der historischen Entdeckung, der Definition der Konstante h sowie deren Bedeutung und Anwendungen in der modernen Physik.
4. Die Bestimmung des Planckschen Wirkungsquantums: Theoretische Herleitung und praktische experimentelle Bestimmung des Wirkungsquantums mittels Röntgenspektroskopie sowie anschließende Fehlerbetrachtung.
Schlüsselwörter
Max Planck, Quantenphysik, Wirkungsquantum, Duane-Hunt-Gesetz, Röntgenspektroskopie, Grenzwellenlänge, Energieerhaltung, Thermodynamik, Naturkonstanten, William Duane, Experimentelle Physik, Atomphysik, Spektroskopie, Elektronenbeschleunigung, Strahlungsgesetz
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit behandelt das Leben des Physikers Max Planck, seine Entdeckung des Wirkungsquantums und dessen experimentelle Verifizierung durch das Duane-Hunt-Gesetz.
Welche zentralen Themenfelder werden abgedeckt?
Die Schwerpunkte liegen auf der Biografie Plancks, der theoretischen Bedeutung von h in der Quantenmechanik sowie der praktischen Röntgenspektroskopie.
Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?
Das Ziel ist es, den Wert des Planckschen Wirkungsquantums durch eigene Versuche an einer Röntgenröhre unter Nutzung des Verschiebungsgesetzes von Duane und Hunt experimentell zu bestimmen.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Es wird eine experimentelle Methode genutzt, bei der die Grenzwellenlänge der Röntgenstrahlung in Abhängigkeit von der angelegten Beschleunigungsspannung gemessen wird.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die theoretischen Grundlagen der Quantenphysik, die historische Entwicklung der Messmethoden und die konkrete Auswertung zweier durchgeführter Versuchsreihen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Publikation?
Die Arbeit wird durch Begriffe wie Quantenphysik, Wirkungsquantum, Röntgenstrahlung, Duane-Hunt-Gesetz und Naturkonstanten maßgeblich bestimmt.
Warum spielt die Person William Duane eine wichtige Rolle?
William Duane ist zentral, da er gemeinsam mit Franklin L. Hunt das nach ihm benannte Gesetz aufstellte, welches die experimentelle Bestimmung von h erst ermöglichte.
Was ist die Schlussfolgerung aus der Fehlerbetrachtung?
Die Fehlerbetrachtung zeigt, dass trotz unvermeidbarer Messungenauigkeiten bei der Auswertung des Röntgenspektrums die experimentell ermittelten Werte für h eine hohe Übereinstimmung mit dem Literaturwert aufweisen.
- Citar trabajo
- Lukas Schraudt (Autor), 2012, Die Bestimmung des Planckschen Wirkungsquantums. h-Bestimmung nach Duane und Hunt, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/300713
