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Schule > Physik > Optik > Kurzvortrag im Bereich Optik zu Kirchhoff

Kirchhoff

Gustav Robert, deutscher Physiker,

geb. 12. 3. 1824 Königsberg /Ostpreußen (heutiges Kaliningrad)

gest. 17. 10. 1887 Berlin;

lehrte in Breslau,

ab 1854 in Heidelberg

seit 1875 in Berlin;

entdeckte mit R. Bunsen die Spektralanalyse,

arbeitete auf dem Gebiet der Thermodynamik (Kirchhoff'sches Gesetz), Wärmeleitung, Lichtemission und -absorption (Strahlungsgesetze).

in Elektrizitätslehre stellte er die Kirchhoff'schen Regeln auf, die die Grundlage zur Berechnung von Strom- und Spannungsverhältnissen bilden

hierbei gilt:

1. bei Parallelschaltung von elektrischen Widerständen ist die Summe der Teilströme gleich dem durch das ganze System fließenden Gesamtstrom;

2. bei Hintereinander schaltung von Widerständen ist die Summe der Teilspannungen gleich der an das System angelegten Gesamtspannung.

Strahlungsgesetze

physikalische Gesetze, die den Zusammenhang zwischen der Temperatur eines Körpers und der ausgesandten Strahlungsleistung bzw. Wellenlänge angeben.

besonders wichtig sind Strahlungsgesetze des schwarzen Körpers, d. h. eines Körpers, der das gesamte auf ihn fallende Licht absorbiert und dessen Strahlung nur von der Temperatur des Körpers (nicht vom Material) abhängt.

nach dem Kirchhoff'schen Gesetz ist für alle Körper bei gegebener Temperatur und für eine beliebige Wellenlänge das Verhältnis von Emissions- und Absorptionsvermögen konstant und gleich dem Emissionsvermögen des schwarzen Körpers für die gleiche Temperatur und Wellenlänge.

Kirchhoff hat auch zusammen mit Robert Wilhelm Bunsen das Caesium und das Rubidium entdeckt.

Kirchhoffsche Strahlungsgesetz besagt:

Materie gleich welcher Art sendet bei Erhitzung eine kontinuierliche Strahlung aus, die je nach der Temperatur unsichtbar oder sichtbar ist. Diese Strahlung nennt man Temperatur- oder Wärmestrahlung. An eine ausgedehnte experimentelle Untersuchung dieses Gesetzes war zunächst nicht zu denken, da die Mittel für die Messung höherer Temperaturen und kleinerer Strahlungsenergie fehlte. Die weitreichende Bedeutung wurde jedoch sofort erkannt. Das daraus entwickelte Konzept des Schwarzen Körpers führte schließlich zur Quantentheorie (Max Planck, Nobelpreis für Physik 1919).

Spektralanalyse

Untersuchung von Stoffen auf ihre chemischen Elemente durch Zerlegen des von ihnen ausgestrahlten Lichts in Spektralfarben;

geschieht in einem Spektralapparat

durch die Untersuchung der Lage (qualitative Spektralanalyse) und der Stärke der Spektrallinien (quantitative Spektralanalyse) im Spektrum kann auf Vorhandensein und Konzentration der verschiedenen Elemente in der untersuchten Substanz geschlossen werden

für die verschiedenen Spektrallinien eines Elements wurden Gesetzmäßigkeiten gefunden, die durch die Quantentheorie erklärt werden konnten

nach Kenntnis dieser Gesetze konnte man in der Astrophysik die Zusammensetzung der Fixsternatmosphären aus den verschiedenen Elementen sowie die Entfernung und die Relativgeschwindigkeiten weit entfernter Sterngruppen und Nebel bestimmen

die Spektralanalyse wurde erstmals 1859 von R. Bunsen und G. R. Kirchhoff durchgeführt.

Spektroskop ist ein |optisches Gerät, mit dem Licht in sein Spektrum zerlegt wird und visuell untersucht werden kann.

wird Licht auf einen Empfänger geleitet (Fotoplatte, CCD-Sensor etc.), spricht man von einem Spektrograf oder Spektrometer.

modernes Spekroskop besitzt einen Eingangs-Spalt, ein Objektiv und ein geradsichtiges Prisma aus Glas. In das Gesichtsfeld wird meist auch eine Wellenlängenskala eingespiegelt. Seine (fast) moderne gradsichtige Form erhielt das Spektroskop durch Angelo Secchi SJ um 1870.

besonders vielseitige Anwendung fanden Spektroskope in der Astronomie.

durch Beobachtung des Spektrums und der Spektralklasse von Fixsternen, Galaxien oder anderer Himmelskörpern lassen sich einige von deren Eigenschaften bestimmen - z.B. chemische Zusammensetzung, Temperatur, Rotation oder Magnetfelder.

Erfunden wurde die Spektroskopie vom deutschen Optiker Joseph von Fraunhofer, der 1814/15 dunkle Spektrallinien im Sonnenspektrum entdeckte. Weitere Marksteine des 19. Jahrhunderts auf dem Weg zur modernen Astrophysik waren:

1858 die Entwicklung der Spektralanalyse durch Gustav Kirchhoff und Robert Bunsen,

1868 die stellare Kosmologie, als der erste "sterbende" Stern CVn im Sternbild Jagdhunde von Angelo Secchi (Vatikansternwarte) 400 Lichtjahre entfernt entdeckt wurde;

1885 das Seriengesetz von Balmer für die Spektrallinien des Wasserstoffs, und

1896 P.Zeemans Entdeckung der Aufspaltung von Spektrallinien, wenn Sterne ein starkes Magnetfeld haben (Zeeman-Effekt).

1913 das Hertzsprung-Russell-Diagramm, das den Zusammenhang zwischen der Leuchtkraft eines Sterns und seinem stellarem Spektraltyp darstellt.

Die um 1930 durch E.Hubble entdeckte Rotverschiebung der Galaxien geht hingegen bereits auf erfolgreiche Spektrografie zurück.

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