Rückblick und Ausblick

Dieser Blog hat 4 Wochen Unterrichtsausfall ersetzt.
Schauen wir mal zurück:

In Q1 und Q2 beschäftigt man sich mit elektrischen und magnetischen Feldern.
Eigentlich haben wir uns ausschließlich mit dem Lebenswerk von Michael Faraday auseinandergesetzt.
Michael Faraday (1791-1867), ein Laborgehilfe ohne Schulbildung, aber mit immenser Vorstellungskraft, hat den Begriff des Feldes erfunden und damit dann anschaulich, ohne jegliche Formel, beschrieben, wie sich Kraftwirkungen ausbreiten.
Ihm war schon klar, dass die Felder aus Substanzen bestehen, auch wenn er keine Ideeehatte aus welchen.

Faraday, wikimedia

Maxwell, wikimedia

James Clerk Maxwell (1831 - 1879) war ein hochgebildeter Aristokrat, mathematisch hochbegabt. Er hat Faradays Visionen in mathematische Gleichungen umgesetzt.
Seine Maxwellschen Gleichungen, die eigentlich nichts anderes sind als geometrische Regeln, mit denen man Pfeile und Kreise zeichnen kann, haben wir ebenfalls schon kennengelernt. Und ich habe zumindest gesagt, dass man alle (!!) elektrischen und magnetischen Phänomene durch zwei Formeln beschreiben kann:

dF = 0
d*F = j

Dabei ist das d das Gleiche, was wir in der Differnzialrechnung und unter dem Integral als d beim dx kennen. * ist eine besondere Rechenanweisung, F ein Zahlenschema (ein mehrdimensionaler Vektor, ein sog. Tensor), das im wesentlichen die Feldstärken enthält, und j die Stromdichte.

Maxwell und Faraday, das Dreamteam der Physik,  haben gezeigt, dass unsere Welt neben den bekannten Teilchen auch noch eine zweite Art von Substanz enthält, das Feld.

In Q3 werden wir lernen, dass es nur eine Substanz gibt, die Quanten.

Maxwell und Faraday haben Regeln gefunden, mit denen wir selbst modernste Geräte wie Computer und Laser verstehen können. Wir haben entsprechend ja auch schon die Halbleitertechnik und die digitale Elektronik kennengelernt.

Wie geht es weiter:

Maxwell hat erkannt, dass seine Gleichungen zeigen, dass Faradays Feldlinien auch Wackeln können... und dass sich dieses Wackeln auch durch Raum und Zeit ausbreitet. Er hat die Ausbreitungsgeschwindigkeit mit seinen Gleichungen berechnet und bemerkt, dass die Lichtgeschwindigkeit herauskommt.

Ihm war klar, dass Licht aus wackelnden faradayschen Linien bestehen muss.

Und Heinrich Hertz hat kurze Zeit später wackelnde elektrische Feldlinien niedriger Wackelfrequenz als Radiowellen nachweisen können.

spreadshirt

Im letzten Post habe ich die Hummeln bewundert, die elektrische Felder "sehen". Im Prinzip können wir das auch, wir erkennen elektrische Felder aber nur, wenn ihre Feldlinien wackeln...und die Wackelfrequenz nennen wir Farbe.

Also, so neidisch müssen wir auf Hummeln nicht sein.

Schwingkreise bringen Feldlinien zum Wackeln. Damit sie das effektiver machen, müssen wir sie entdämpfen und die Frequenz erhöhen. Dann können wir die wackelnden Feldlinien über weite Bereiche nachweisen, so wie Hertz es getan hat..

Genau das werden wir jetzt erarbeiten und dann verstehen, wie W-Lan, Handys und Radiosender funktionieren...

Damit endet dieser Blog.