Dieser Audiobeitrag wird von der Universität Erlangen-Nürnberg präsentiert.

Herzlichen Dank Frau Mangelkramer für die nette Einleitung und ich freue mich auch,

dass Sie alle so zahlreich erschienen sind. In der nächsten Stunde oder so werde ich Ihnen

was über die Quantenphysik berichten und zwar ein Teilthema werde ich versuchen Ihnen nahe zu

bringen, was etwas zu tun hat mit der Forschung, die wir tatsächlich aktuell betreiben. Wenn Sie

mich finden wollen, wenn Sie weitere Fragen haben, das ist das Max-Planck-Institut für die Physik

des Lichts in Erlangen im Südcampus von der Uni. Wir haben auch manchmal einen Tag der offenen Tür

oder sowas. Halten Sie die Augen auf, schauen Sie auf unsere Webpage, dann finden Sie sowas. Zum

Beispiel im September gibt es den Max-Planck-Tag, der da stattfinden wird. Da können Sie dann

vielleicht auch eine Labortour mitmachen. So, heute geht es um die Quantenphysik und wenn Sie nicht

alles verstehen werden, brauchen Sie sich nicht schämen, denn das geht auch den Physikern immer

noch so nach 100 Jahren, dass sie nicht alles über die Quantenphysik verstehen. Ich werde aber

beginnen trotzdem mit einem Phänomen, das Sie aus dem Alltag kennen, nämlich einem Regenbogen. Das

heißt, Sie wissen, dass unter manchen Umständen das Licht, das weiße Licht, was von der Sonne

kommt, zerlegt wird in viele Farben und das passiert zum Beispiel hier durch die Regentröpfchen,

aber es passiert genauso, wenn Sie ein Stück Glas haben mit schrägen Winkeln, ein sogenanntes Prisma.

Auch da kann das weiße Licht in die verschiedenen Farben zerlegt werden. Und nun weiß man seit

circa 150 Jahren besser Bescheid, was das Licht wirklich ist, was das Licht wirklich bedeutet.

Das Licht sind Wellen, sind Schwingungen des elektromagnetischen Feldes. Elektrische und

magnetische Felder schwingen da sehr oft in der Sekunde und so gibt es dann so Begriffe wie

Frequenz oder Wellenlänge, die mit dem Licht zu tun haben. Wenn wir uns also nun so ein Spektrum

genauer anschauen, wie es zum Beispiel von der Sonne kommt, dann ist es wichtig zu verstehen,

dass die verschiedenen Farben tatsächlich Wellen entsprechen, die unterschiedliche Frequenzen haben.

Zum Beispiel die blauen Farben sind einfach Wellen, die schneller schwingen. Das hat also

eine höhere Frequenz. Die Farbe hat was mit der Frequenz zu tun. Und nun seit circa 100 Jahren,

seit den Anfangstagen der Quantenphysik, weiß man noch über einen zusätzlichen Zusammenhang.

Nämlich diese Frequenzen ihrerseits wieder haben etwas mit der Energie zu tun. Welcher Energie?

Nun es stellt sich heraus, dass das Licht nicht nur Wellen sind, sondern wenn man ganz genau

hinschaut und zum Beispiel das Licht sehr abschwächt, sodass nur noch ganz wenig Licht

ankommt, dann merkt man mit den passenden Experimenten, das Licht besteht auch aus Teilchen.

Dann findet man zum Beispiel auf einem Detektor, dass Klik, Klik, Klik, Klik einzelne Teilchen

auf dem Detektor auftreffen. Und es stellt sich heraus, diese Teilchen, diese Lichtteilchen,

diese sogenannten Photonen, haben eine wohl definierte Energie. Und diese Energie ist aber

unterschiedlich je nach Farbe. Zum Beispiel wiederum die blauen Lichtteilchen haben eine

größere Energie, die roten Lichtteilchen haben eine kleinere Energie. Und es gibt einen ganz

wohl definierten Zusammenhang zwischen der Frequenz und der Energie. Tatsächlich ganz

einfach ist der Zusammenhang, die Frequenz ist proportional zur Energie. Wenn die Frequenz

doppelt so groß ist, ist auch die Energie doppelt so groß. Okay. Das braucht man also

sozusagen als Vorwissen. Das Licht kommt mit verschiedenen Farben, die Farben haben was

zu tun mit Frequenzen, die Frequenzen haben was zu tun mit Energien der Lichtteilchen.

Und was Sie nun hier drin sehen, in dem Spektrum sind einzelne schwarze Linien. Die wurden zum

ersten Mal von Fraunhofer entdeckt im 19. Jahrhundert, als er sich das Spektrum der

Sonne ganz genau angeschaut hat. Und diese Linien sind ganz spezifisch, nämlich das ist, wo die

Atome, die zum Beispiel in der Sonnenoberfläche sich befinden oder vielleicht auch in unserer

Atmosphäre sich befinden, wo die einen Teil des Lichtes wieder verschlucken. Aber sie verschlucken

nicht einfach alles gleichmäßig, sodass dann alles ein bisschen schwächer wird, sondern ganz

spezielle Farben picken sie heraus. Nur diese speziellen Farben oder Frequenzen werden von

den Atomen verschluckt. Und das war ganz offensichtlich ein sehr interessantes Phänomen,

was man lange Zeit nicht begriffen hat. Erst so circa vor 100 Jahren hat man begonnen zu begreifen,

wie das sein kann, dass Atome nur ganz spezielle Farben verschlucken können und dann auch nur