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Strahlung die aus dem Weltraum kommt: Elektronen, Protonen, Ionen. Normalerweise werden diese Teilchen von unserer Atmosphäre abgefangen. Sie stoßen in den hohen Luftschichten mit den Atomen der Atmosphäre zusammen – was in den Gegenden der Pole für das Polarlicht sorgen kann. Wenn aber diese Teilchen abgefangen werden, kommt nichts oder nur wenig auf der Erde an, und man kann sie am Boden nicht feststellen, dass es sie gibt. Genau dafür hat aber Victor Hess 1912 vorhergesagt. Es müsste sie geben. Und sie wurde durch Ballonfahrten gefunden.
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Diese Texte sind Starthilfen zum Lernen. Sie geben Ihnen einen Einblick, worum es bei dem Thema geht. Die Idee. Achtung: Es ist möglicherweise nicht unbedingt genau das, was Ihr:e Prüfer:in darüber hören möchte. Es ist auch nicht der ganze Stoff. Machen Sie sich nach dem Lesen des Textes ein eigenes Bild mit Ihren Büchern und den anderen Quellen. Ein freies Online-Schulbuch aus Österreich: https://physikbuch.schule, aus Deutschland: https://www.leifiphysik.de/. Weitere empfehlenswerte Schulbuchreihen der Oberstufe aus Österreich: Big Bang, Sexl, Physik kompakt.
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Von einem großen Stück Brot können sie wahrscheinlich jede beliebige kleinere Menge abschneiden. Bei Salz ist das schwieriger: die Salzkristalle sind Körner, die eine kleinste Einheit bilden, einen halben Kristall werden Sie nicht wirklich gut abtrennen können. Ähnlich ist das in der Physik mit einigen physikalischen Größen. Temperatur – da gibt es jeden Zwischenwert. Aber bei der elektrischen Ladung sieht das anders aus: es gibt die kleinste Ladung – die sitzt in ihrer negativen Form auf einem Elektron. Oder in ihrer positiven Form auf einem Proton. Man sagt: die elektrische Ladung ist quantisiert. Bei der Energie ist das auch so – auch sie ist quantisiert. Und vermutlich auch die Zeit. Auch wenn sie uns als sehr gleichmäßig verlaufend erscheint, könnte sie durchaus ruckartig verlaufen, das aber so schnell, dass wir es nicht mitbekommen. Max Planck hat mit der “Theorie der Quantisierung” 1900 den Grundstein zur Quantenphysik gelegt.
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Wenn jemand eine bestimmte Strecke vor und zurückläuft, sollte er genau so lange brauchen, wie jemand, der eine gleich lange Strecke senkrecht dazu auf und ab. Wenn das nicht so ist, muss einer der Läufer etwas auf seinem Weg erlebt haben. Das ist die Grundidee des Michelson-Interferometers. Nur sind es dabei nicht Läufer, die unterwegs sind, sondern das Licht. Man könnte mit einem Michelson-Interferometer zeigen, dass die Erde bei ihrem Flug um die Sonne durch den Äther unterwegs ist, der das Universum ausfüllen würde, und der Stoff wäre, der Licht und andere elektromagnetische Wellen trägt. Es gibt ihn nicht, die beiden Lichtstrahlen kommen gleichzeitig an, egal ob sie dem Äther entgegen und zurück oder senkrecht dazu auf- und ablaufen. Man sagt, dieses Experiment wäre eine der Ausgangspunkte der Relativitätstheorie gewesen, obwohl Einstein möglicherweise gar nichts davon gewusst hat, als er damit begann.
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Es ist einigermaßen gruselig, wenn auf einem Fotopapier etwas erscheint, obwohl es eigentlich lichtdicht eingepackt ist, und nichts drauf sein sollte, wenn man es entwickelt. Genau das ist dem Ehepaar Curie passiert, das in ihrem Labor einen Stein (Pechblende) auf so ein eingepacktes Fotopapier gelegt hat. Die Erklärung: in Pechblende befinden sich die radioaktiven Element Uran, Radium und Polonium, die radioaktive Strahlung abgeben. Entdeckt wurde diese Strahlung von Henri Bequerel, der 1903 die zweite Hälfte des Nobelpreises dafür erhielt – gemeinsam mit dem Ehepaar Curie. Radioaktive Strahlung: Man sieht sie nicht, hört sie nicht, schmeckt sie nicht – aber es ist doch eine energiereiche Strahlung. Fotopapier kann es enthüllen. Ein Geigerzähler auch.
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Lichtwellen und Radiowellen sind beides elektromagnetische Wellen – unterschiedlicher Frequenz. Je höher die Frequenz, desto mehr Energie steckt in einer Welle. Röntgenstrahlung ist nun eine elektromagnetische Welle mit noch höherer Frequenz. Die Frage ist nun, wie sie erzeugt werden kann. Licht durch Hitze (oder Halbleiter bei LED), Radiowellen in Antennen, und für Röntgenstrahlung braucht man Elektronen, die man auf Metall ballert. Wilhelm Konrad Röntgen hat diese “Bremsstrahlung” 1895 entdeckt, X-Strahlung genannt – auf Englisch heißt Röntgenstrahlung heut noch X-Rays – und 1901 hat er dafür den Nobelpreis erhalten. Röntgenstrahlen durchdringen übrigens Gegenstände, wird teilweise von ihnen aufgenommen (absorbiert) und so entstehen die Röntgenbilder, die Auskunft aus dem Inneren des Körpers geben.
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