Max Planck - Begründer der Quantenphysik

In diesem Beitrag zum Projekt "100 Jahre Quantenphysik" sollen nun Details der Planckschen Untersuchungen einige Zugänge und Anwendungen dargestellt werden:

Messung	Rayleigh-Jeans	Wien	Planck
	zu hohe Werte im kurzwelligen Bereich: UV-Kathastrophe	zu niedrige Werte im langwelligen Bereich

• ein formaler Zugang zur Überwindung der Schwächen von Rayleigh-Jeans und Wien:
  
  Diese Graphik wurde mit dem GRAPHER des MAC erstellt. Der "Buckel" entsteht durch Multiplikation von zwei modifizierten Potenz- bzw. Exponentialfunktionen, kann aber sicher nicht die Originale Strahlungsformel darstellen.
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• konkrete Herleitung, aber Vorsicht, weil ziemlich viel Mathematik und Zeit (ca 15 min) und hin und wieder Werbung ... Aufrufbar mit Click auf den Screenshot! Quelle: https://www.youtube.com/@think_logic sehr empfehlenswert:  Think Logic 40.600 Abonnenten

• Anwendungsbeispiele

  Oberflächentemperatur der Sonne
  	Das Maximum der 5777 K - Kurve liegt im Bereich des grüngelben Sonnenlichts.
  Lichtausbeute div. Lichtquellen
  Glühwedel vs LED Beispiele mit eigenen Realisierungen Planckscher Strahlungskurven mit dem GRAPHER auf einem MAC: Allerdings sind die Darstellungen schon sehr fragil, vielleicht wg. der Verwendung realer Daten der Konstanten h, c, k .... Auch möchte ich schon die doppelt logarithmische Darstellung mal ausprobieren - der GRAPHER kann es: Anmerkung: Würde mich darüber freuen, wenn 'Fachleute' sich dies kritisch anschauen würde, insbesonders weil der Glühdraht hier wie ein schwarzer Körper betrachtet wird ... Weitere Beispiele für LED-Beleuchtung Diese LED ersetzt sog. Halogenstrahler in Baulampen. Durch Verwendung eines kompakten Quarzglaskolbens und Zugabe des Halogens Iod lassen sich Glühlampen konstruieren, die auch bei erhöhten Betriebstemperaturen von 2800 bis 3100 K eine Lebensdauer von 2000 bis 5000 Stunden haben.  Heutzutage kann man in diese Baustrahler auch LED-Strahler der Bauweise R7S einsetzen. Deren Licht-Energieausbeute erreicht bei einer Leistungsaufnahme von 14 Watt 1600 Lumen und entspricht somit der Lichtleistung eines konventionellen Halogen Stab mit Leuchtmittel R7s 100 W 78 mm 230V 100 Watt, allerdings vom Energielabel G. Warum der nebenstehend abgebildete LED-Stab nur Energielabel E erreicht? Die Erklärung:  Das Energielabel E bei modernen LED-Leuchtmitteln (nach der EU-Reform ab September 2021) bedeutet eine Lichtausbeute von 110 bis 135 Lumen pro Watt. Trotz der Einstufung im unteren Bereich sind diese Lampen oft sehr effizient, da die Kriterien verschärft wurden und viele ehemalige A- oder B-LEDs nun in E fallen, was dennoch sparsamer als alte Halogenlampen ist.       demnächst weitere Anwendungen der Quantenphysik	Glühwedel 220 V, 60 W, 800 K //   LED: 15000 h, 12 Watt,  warmweiß (2.700 K)     Der größte Teil der Strahlungsenergie liegt im Infrarot-Bereich, steht also für Beleuchtung nicht zur Verfügung. Erst ab T =3000 K liegt ein großer Teil der Strahlungsenergie im Bereich sichtbaren Lichts Dieses Experiment sollte schon real durchgeführt werden. Ein Thermometer ist schon besorgt: Später: Herstellung von LED - Light Emitting Diods - mit gewünschten Eigenschaften, zB 'warmweiß' behandeln: LED's, welche direkt weißes Licht aussenden, kann es wg. der LED-Technik prinzipiell nicht geben, weil weißes Licht eine Mischfarbe ist, z.B. aus rot, grün und blau dazu: Zwar gibt es seit 1992 leistungsstarke blue LED: "In 1992, Japanese inventor Shuji Nakamura, while working at Nichia Chemicals, invented the first blue semiconductor LED using an InGaN active region, GaN optical guide an AlGaN cladding, and four years later, the first low-power blue laser; eventually receiving the Millennium Technology Prize awarded in 2006, and a Nobel Prize for Physics along with Professor Isamu Akasaki, and Hiroshi Amano in 2014 for this invention." Umrechnung von Watt in Lumen          60 W (Glühlampe) ≈ 700–900 lm oder          1000 lm ≈ 120 W Entscheidend für die Energieeinsparung ist aber die Umrechnung in Strom in Ampere und die Verteilung des Lichtstroms im Raum! https://www.light11.de/lightmag/lumen-watt-umrechnen/

  
  
  
  

  Vita 1. Herkunft und Ausbildung (1858–1879)  Max Planck wurde am 23. April 1858 in Kiel in eine traditionsreiche Gelehrtenfamilie geboren.  Schulzeit: Nachdem die Familie 1867 nach München umgezogen war, besuchte er das Maximilians-Gymnasium, wo er im Alter von nur 16 Jahren das Abitur ablegte. Studium: Er studierte Physik und Mathematik in München und Berlin (unter anderem bei Helmholtz und Kirchhoff). Promotion: 1879 promovierte er mit einer Arbeit über den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik, ein Thema, das sein gesamtes wissenschaftliches Leben prägen sollte.  2. Die wissenschaftliche Karriere & die Quanten (1885–1918)  Professuren: Über Stationen in Kiel (1885) gelangte er 1889 an die Friedrich-Wilhelms-Universität Berlin, wo er die Nachfolge von Gustav Kirchhoff antrat. Das Plancksche Strahlungsgesetz (1900): Am 19. Oktober 1900 präsentierte er seine Formel zur Wärmestrahlung. Um diese physikalisch zu erklären, musste er die Annahme treffen, dass Energie nicht kontinuierlich, sondern in festen Paketen – den Quanten – abgegeben wird. Dies markiert die Geburtsstunde der modernen Physik. Nobelpreis: Für diese Entdeckung des planckschen Wirkungsquantums (h) erhielt er 1918 den Nobelpreis für Physik.  3. Wirken als Wissenschaftsorganisator (1911–1937)  Planck war eine zentrale Identifikationsfigur der deutschen Wissenschaft:  KWG-Präsident: Von 1930 bis 1937 war er Präsident der Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft (KWG), der Vorgängerin der heutigen Max-Planck-Gesellschaft. Beziehung zu Einstein: Er war einer der ersten, der die Bedeutung der Relativitätstheorie erkannte, und holte Albert Einstein 1914 nach Berlin.  Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften +4 4. Planck in der NS-Zeit (1933–1945)  Plancks Haltung während des Nationalsozialismus war von einem Spagat zwischen Pflichterfüllung und stillem Widerstand geprägt:  Interventionen: Er versuchte erfolglos, bei Hitler persönlich gegen die Entlassung jüdischer Wissenschaftler zu protestieren. Verbleib im Amt: Er blieb im Amt, um die deutsche Wissenschaft vor dem völligen Zerfall zu bewahren („Ausharren“), was ihm später teils als zu nachgiebig ausgelegt wurde.  5. Persönliche Tragödien & Lebensabend (1945–1947)  Sein Privatleben war von schweren Verlusten gezeichnet:  Seine erste Frau starb früh (1909); er heiratete später erneut. Alle vier Kinder aus erster Ehe verstarben vor ihm: Sein Sohn Karl fiel im Ersten Weltkrieg, seine Töchter Grete und Emma starben bei Geburten, und sein Sohn Erwin Planck wurde 1945 wegen Beteiligung am Attentat auf Hitler hingerichtet. Gründung der MPG: Nach dem Krieg war er maßgeblich an der Neuorganisation der Forschung beteiligt. 1948 wurde die KWG ihm zu Ehren in Max-Planck-Gesellschaft umbenannt.  Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften +4 Max Planck verstarb am 4. Oktober 1947 in Göttingen. Einblicke in seine Gedankenwelt bietet seine Wissenschaftliche Selbstbiographie.  Soll ich näher auf seine spezifischen physikalischen Formeln oder auf die Gründungsgeschichte der Max-Planck-Gesellschaft nach 1945 eingehen?

  
  
  
• fünfte Solvay-Conference 1927 - Max Planck erste Reihe 2. von rechts  (mit Hut) - Das Bild ist gemeinfrei!

Teilnehmer der Konferenz waren: Stehend von links nach rechts: Auguste Piccard, Émile Henriot, Paul Ehrenfest, Édouard Herzen, Théophile de Donder, Erwin Schrödinger, Jules-Émile Verschaffelt, Wolfgang Pauli, Werner Heisenberg, Ralph Howard Fowler, Léon Brillouin

In der zweiten Reihe sitzend von links nach rechts: Peter Debye, Martin Knudsen, William Lawrence Bragg, Hendrik Anthony Kramers, Paul Dirac, Arthur Holly Compton, Louis-Victor de Broglie, Max Born, Niels Bohr

In der ersten Reihe sitzend von links nach rechts: Irving Langmuir, Max Planck, Marie Curie, Hendrik Antoon Lorentz, Albert Einstein, Paul Langevin, Charles-Eugène Guye, Charles Thomson Rees Wilson, Owen Willans Richardson