spektoskopie geschichte - FG - Spektroskopie

Spektroskopie - Geschichte aus astronomischer Sicht zusammengestellt von Dr. Hans Meinl, Zeiss-Planetarium Jena
Zeitraum/Jahr Person Inhalt
um 330 v.u.Z. Aristoteles Licht existiert unabhängig vom menschlichen Auge
(384 – 322 v.u.Z.)
um 295 v.u.Z. Euklid von Alexandria Eine der frühesten wissenschaftlichen Theorien des Hellenismus (seit 323 v.u.Z.)
(322 - 285 v.u.Z.) 1. bekanntes Werk „Optik“: Umfasst alles, was mit dem direkten Sehen zu tun hatte,
nicht Reflexion oder Lichtbrechung, grundlegender Begriff: „Sehstrahlen“ verlaufen
gerade: Damit ein Objekt gesehen werden kann, muss es a) angestrahlt sein und b) man
muss es anschauen
Weiterentwickelt von Archimedes (287 - 212 v.u.Z.), Apollonius (282 - 180 v.u.Z.),
Hipparchos (um 190 -125 v.u.Z.) in verlorenen Arbeiten
Um 250 v.u.Z. Archimedes kennt Brechung des Lichtstrahls, habe sich mit Phänomen „Regenbogen“ befasst (s.u.)
(287 - 212 v.u.Z.) Brennspiegel von Syrakus sind Legende
um 55 v.u.Z. Titius Lukrez Atome sind farblos, Farben entstehen durch Lichteinwirkung, Interesse
(97 - 55 v.u.Z.) durch zahlreiche Literaturverweise belegt: auch Diogenes Laertius, Plutarch,
um 50 Lucius A. Seneca „Naturales quaestiones“: „Virgula vitrea“ mgl. kleiner Regenbogen durch ein Objekt aus
( 4 v.u.Z. - 65) Glas erzeugt („virgula“ kleine Stange), Glasobjekte, die, wenn sie von einem Sonnenstrahl
getroffen werden, die Farben des Regenbogens ausstrahlen,
Vergrößernde Wirkung einer Wassergefüllten Glaskugel beschrieben, Eigenschaft dem
Wasser zugeschrieben
um 50 Kleomedes beobachtet und beschreibt Brechung Lichtstrahlen
( 1. Jh.)
um 145 Ptolemaios „Optik“: u.a. Lichtbrechung und –reflexion, eher teilweise Rekonstruktion als
(90 – 168) Weiterentwicklung, Messung einiger Brechungswinkel
um 180 Lucius Apuleius „Apologia“ berichtet, auch Archimedes habe sich mit dem Phänomen des Regenbogens
(125 - um180) beschäftigt (s.o.)
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um 1028 Alhazen o. Ibn al-Haitam arab. Astronom, Optiker entwickelt Optik von Aristoteles und Ptolemaios weiter,
(965 – 1040) Erscheinung der Farben durch Licht unterschiedlicher Beschaffenheit, Ausbreitung der
Farben an Ausbreitung des Lichts gebunden, Theorie des Sehens, Aufbau des Auges,
gläsernes Kugelsegment als „Lesestein“
1154 Eugenios von Palermo Übersetzung Ptolemaios "Optic" ins Lateinische, beschreibt Untersuchungen zur Licht-
( Mitte 12. Jh.) brechung zeitgenössisch
1289 Qutbaddin as-Sirazi Erklärung Regenbogen aus Analogie Regentropfen und wassergefüllter Glaskugel über
(1236 - 1311) Brechung und Reflexion; ebenso: um 1270 Witelo, um 1305 Dietrich von Freiberg,
~1310 al-Farizi (Brechungsgesetz noch nicht bekannt; 1621 Willebord Snell van Royen,
1626/27 Rene Descartes )
1575 Francesco Maurolico erkennt als Erster Identität der Farben aus Lichtbrechung am Prisma und des
(1494 - 1575) Regenbogens
Nach 1600 Middelburg (zufällige) Erfindung des Fernrohrs; 1608: Hans Lipperhey beantragt Patent, erhält es
Holland nicht, da auch andere, ab April 1609 in Paris erhältlich
1609 Galileo Galilei baut eigenes Fernrohr nach Beschreibungen: „Perspicilium“, 1610 Veröffentlichung
(1564 - 1642) astronomischer Entdeckungen (Venusphasen, Jupitermonde, Saturn-Erscheinung,
Milchstraßensterne u.a.); weitere Gelehrte folgen
1626/27 Rene Descartes Leitet Brechungsgesetz der Optik in heutiger Form her
1637 (1596 - 1650) Theorie des Regenbogens
1647 Giovanni B. Hodierna Versuch: zerlegt Sonnenlicht im Prisma, formuliert vage Theorie des Farnspektrums und
(1597 - 1660) des Regenbogens (ging verloren)
1648 Johannes M. v. Kronland beschreibt Entstehung von Spektralfarben am Prisma, jede Farbe entspricht einem
(1595 - 1667) speziellen Brechungswinkel
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1666 Isaac Newton Versuch: Zerlegung des Sonnenlichts mit einem Prisma in Spektralfarben
(1643 - 1727) er erkennt 6 Farben! wird von "theologisierenden Kollegen" überzeugt, Blau
aufzuteilen -> 7 Farben, bleibt bis Anfang 19. Jh. ohne physik. Interesse, nur bei Optikern
wegen Farbfehlern von Linsen
1789 Friedrich W. Herschel „40-Fuß-Gerät“: seinerzeit größtes Spiegelteleskop
(1738 - 1822) 1,2 m Öffnung, 12 m Brennweite, 14 m lang
1800 Infrarote Strahlung im Sonnenlicht entdeckt
1802 Johann W. Ritter durch Herschel angeregt: Ultraviolette Strahlung im Sonnenlicht entdeckt
(1776 - 1810) seine fotochemischen Versuche 1. Schritt Richtung Fotografie
1802 William H. Wollaston 5 oder 7(!) schwarze Linien im Sonnenspektrum entdeckt
(1766 - 1828)
1814 Joseph v. Fraunhofer entwickelte Spektroskop zur Brechzahlbestimmung von Gläsern, entdeckt
(1787 - 1826) gleiche Lage dunkler Linien (Absorption) im Sonnenspektrum und heller im
Kerzenlicht (Emission) -> später Grundlage für Sp.- Analyse,
beginnt Katalog von 475 Linien im Sonnenspektrum
1829 - 39 Louis J. M. Daguerre Erfindung der „Daguerrotypie“ zusammen mit J.-N. Niepce
(1787 - 1851)
1839 Dominique F. J. Arago als für Astronomie wertvolles Verfahren erkannt und bekannt gemacht
(1786 - 1853)
1840 Herschel & Mädler "Daguerrotypie" -> “Photographie“
1840 John W. Draper 1.astronomische fotografische Aufnahme: Mond
1843 (1811 – 1882) 1. gutes Foto des Sonnenspektrums
1848 Armand H. L. Fizeau entdeckt unabhängig von Doppler (1842) Effekt, vermutet Rotverschiebung der
(1819 – 1896) Spektrallinien eines sich schnell fortbewegenden Objekts
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1859/60 Robert Bunsen Spektroskopie als wiss. Methode begründet, für jedes chemische Element besitzt ein
(1811 - 1899) bestimmtes, nur ihm eigenes Spektrum -> aus Spektrum chemische Analyse
Gustav R. Kirchhoff entdecken im Sonnenspektrum mehr als ein Dutzend bekannter
(1824 - 1887) Elemente, Spektralanalyse kosmischer Objekte möglich
1860 Anders J. Angström Analyse von ~800 Linien im Sonnenspektrum -> findet u. a. H, Mg, Ti
(1814 - 1874)
ab 1860 Angelo Secchi Spektren von 4.000 Sternen
(1818 – 1878)
1863 Sir William Huggins Spektralanalyse von Sternen: alle Elemente bekannt
1864 (1824 - 1910 ) spektroskopische Unterscheidung zwischen Gas- und Spiralnebeln
spektroskopischer Nachweis: Orion-Nebel ist leuchtende Gaswolke, kein
Sternhaufen
1868 berechnet aus Rotverschiebung Fluchtgeschwindigkeit des Sirius zu 48 km/sek.
1866 Angelo Secchi Einordnung der Sterne nach Farben und Spektrallinien in 3 später 5 Klassen
I blau-weiß; II gelb-orange; III Rot
1868 IV rot mit C-Linien; V mit hellen Spektrallinien, Annahme: Abkühlen von Blau nach Rot
1868 Joseph N. Lockyer angeregt durch Pierre Jansen bei Sofi unbekannte Linie in Chromosphäre ->
(1836 - 1920) Sonnengas "Helium"
1874 Hermann C. Vogel Unterteilung der 3 Sternklassen in jeweils 2 Unterklassen, Sternentwicklungstheorie
(1841 - 1907) von Blau (heiß) nach Rot (kühl)
Planetenspektren: entsprechen im wesentlichen Sonnenspektrum, Jupi + Sat auffallende
dunkle Banden im Roten
(Wasserdampf in Spektren Mars-, Saturn-Atmosphären -> bewohnbar!)
1885 Johann J. Balmer Serie charakteristischer H-Linien besonders bei A-Sternen (Wega, Sirius)
(1825 - 1898) H-alpha 656,3 nm
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1887/88 Hermann C. Vogel Radialgeschwindigkeit von Sternen aus Dopplerverschiebung Spektrallinien
(1841 - 1907) Sirius -8 km/s; Prokyon -3 km/s
1889 Edward Ch. Pickering Spektroskopische Doppelsterne im Teleskop nicht auflösbar, periodische Verschiebung
(1846 - 1919) Spektrallinien: Kapella, Spika
1895 James E. Keeler Spektr. Untersuchung Bewegung Saturnringe innen und außen -> Keplerbahnen ->
(1857 - 1900) keine starre Scheibe
1896 Pieter Zeeman Aufspaltung von Spektrallinien durch Wirkung Magnetfeld -> Zeeman-Effekt
(1865 – 1943)
1890 Anny Jump Cannon u.a. an Harvard Observatory: aufbauend auf Secchi 17 Spektralklassen A – Q für 10.351
(1863 – 1941) Sterne ( W. P. Flemming, A. C. Maury)
1901 7 Spektralklassen mit dezimalen Untergruppen: O-B-A-F-G-K-M
1908 rechts dazu R-N
1922 rechts dazu S von IAU übernommen
1904 George E. Hale u. a. Sonnenfleckenspektrum: kühler als Umgebung
(1868 - 1938)
1906 Theodore Lyman entdeckt Linien von H in UV, bestätigt Balmers Spektralformeln
(1847 - 1954) Lyman-Alpha-Linie 121,6 nm 1951 im Sonnen-UV nachgewiesen
1911 Viktor F. Hess Entdeckung der radioaktiven kosmischen Strahlung
( 1883 - 1964 )
1912 Vesto M. Slipher Spektrum M 31 -> Blauverschiebung -> Annäherung an MW
(1875 – 1969)
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1913 Ejnar Hertzsprung Entdeckung roter Riesen- und Zwergsterne bei gleicher Oberflächentemperatur
(1873 – 1967) Veröffentlichung des Temperatur-Leuchtkraft-Diagramms, später bekannt als
Hertzsprung-Russel-Diagramm der Sterne
Henry N. Russel Nachweis Sonne aus etwa 3:1 Wasserstoff zu Helium
( 1877 – 1957)
1914 Walter S. Adams u. a. Spektroskopische Parallaxen: Bestimmung absoluter Sternhelligkeiten aus Intensität
(1876 - 1956) und Schärfe von Sp.-Linien -> aus scheinb. Helligk. Entfernung +-10%
1915 Spektrum von Sirius B: extrem heiß und sehr klein (Erdgröße) -> neue Sternklasse
"Weißer Zwerg"
1916 Albert Einstein ART: relativistische Rotverschiebung in kosmologischen Größenordnungen
(1879 - 1955)
1922 Vesto M. Slipher Katalog rot verschobener extragalaktischer Spiralnebel -> Galaxien
1922 Alexander A. Friedmann Expansion des Universums theoretisch vorher gesagt
(1888 - 1925)
1924 Edwin P. Hubble M 31 als extragalaktische Galaxie mittels Cepheiden-Methode
(1889 - 1953) nachgewiesen
1929 Nachweis Expansion des Universums
1932 Karl Jansky 1.Empfang kosmischer Radiosignale
(1905 - 1950)
1949 USA Röntgenstrahlung der Sonne nachgewiesen, Messgerät in A-4
1950 England Jodrell Bank: großes Radioteleskop D = 76 m
1957 UdSSR 1.künstlicher Erdsatellit Sputnik-1
1958 USA, UdSSR 1.Satelliten mit wiss. Geräten
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1960 Alan R. Sandage Entdeckung: optisch kleines Objekt mit starker Radio-
(*1926) Strahlung im Stb. Dreieck, 3C48, Benennung „Quasar“
1962 Riccardo Giacconi u.a. 1.starke Röntgenquelle außerhalb Sosy: Scorpius X-1, E = 1 TLJ
(*1932)
ab 1962 USA, UdSSR Satelliten zur Messung von UV-, Röntgen-, Gamma-Strahlung
1963 Maarten Schmidt Entdeckung: starke Rotverschiebung im Spektrum von 3C48,
(*1929) sehr große Entfernung, ca. 2 Mrd. LJ
1964 Arno A. Penzias (*1933) Entdeckung: kosmologische Mikrowellen- Hintergrundstrahlung ( 3 K )
Robert W. Wilson (*1936) (1978 Nobelpreis)
1967 Anthony Hewish (*1924) Entdeckung: 1.Pulsar CP 1919, strahlt im Radiobereich,
Jocelyn Bell (*1945) zwischen Wega und Atair, sehr kleines Objekt
1968 Thomas Goldman Postulat: Pulsar = rotierender Neutronenstern
1970 C.T. Bolt Entdeckung: Doppelstern Cygnus X-1 mit starker
Röntgenquelle, Begleitstern mit 5-8 M° unsichtbar: 1.Kandidat für ein Schwarzes Loch
1979 Dennis Walsh u. a . Entdeckung: 1. Gravitationslinse „Doppelquasar“, 2 Bilder durch
Gravitationslinseneffekt, Q 0957+561 A,B im Sextant, gleiches Spektrum
1986/1987 Lick Observatorium, Beginn systematischer Suchprogramme
Kalifornien/McDonald bei zahlreichen sonnenähnlichen Sternen mit Radialgeschwindigkeitsmethode
Observatorium, Texas Wobble-Technik: Dopplerverschiebung Spektrallinien
1987 Clarence . R. Lynds u. a. Entdeckung: 1. Einstein-Bogen bei Abell 370 im Walfisch
(*1928) ebenso in Wassermann
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1989 USA COBE: Satellit zur Messung Mikrowellen-Hintergrundstrahlung
1990 USA Hubble-Space-Telescope: 2,4-m-Spiegel, visuell, nahes IR
1992 George F. Smoot (*1945) Auswertung COBE-Daten: CMB -> Schwarzkörperstrahlung von 2,725 K
John c. Mather (*1946) mit Fluktuationen von ~5/100.000 K (2006 Nobelpreis)
1992 A. Wolszczan & Nachweis mittels Wobble-Technik: 2 Körper von Planetenmasse
D. A. Frail um Pulsar PSR 1257+12
1995 M. Mayor & Nachweis mittels Wobble-Technik: ein Planet bei dem sonnen-
D. Queloz ähnlichen Stern 51 Pegasi in 47 LJ Entfernung
1999 G. Marcy & Nachweis mittels Wobble-Technik: System aus 3 Planeten um
P. Butler γ Andromedae
2000 W. Charbonneau & Spektraler Nachweis mit HST: Planetenatmosphäre bei
Th. Brown Begleiter von HD209458 bei Transit, "Hot Jupiter", U: 3,5 d
2001 Nachweis von Natrium
2004 Nachweis von Sauerstoff, Kohlenstoff
2007 A. Vidal-Madjar u.a. Genauere spektrale Untersuchung mit HST und Spitzer-ST: heißer Wasserstoff in oberen
Schichten Atmosphäre von HD209458b, kein Wasser oder Methan
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Wichtigste Quellen:
Verfasser/Titel/Herausgeber Verlag Jahr ISBN
Elemente einer Geschichte der Wissenschaft/Michale Serres Suhrkamp 1998 3-518-28955-1
Volker Bialas / Vom Himmelsmythos zum Weltgesetz Ibera Wien 1998 3-900436-525
Jürgen Hamel / Geschichte der Astronomie Birkhäuser 1998 3-7643-5787-8
Große Gestalten der griechischen Antike/Kai Brodersen C-H-Beck 1999 3-406-44893-3
Die großen Physiker/Karl von Meyenn C-H-Beck 1997 3-406-41151-7
Isaac Asimiv/500000 Jahre Erfindungen und Entdeckungen Bechtermünz 1996 3-86047-141-4
Harenberg Schlüsseldaten Astronomie Harenberg 1996 3-611-00537-1
Emilio Segre/Die großen Physiker und ihre Entdeckungen Piper 1997 3-492-03950-2
Martin Kuckenberg/...und sprachen das erste Wort ECON 1998 3-430-15771-4
Jost Herbig/Der Fluss der Erkenntnis Hoffmann und Campe 1991 3-455-08419-2
Andre Pichot/Die Geburt der Wissenschaft Campus 1995 3-88059-978-5
Lexikon der Naturwissenschaftler Spektrum 1996 3-8274-1026-6
Schlote/Chronologie der Naturwissenschaften Harri Deutsch 2002 3-8171-1610-1
Russo/Die vergessene Revolution Springer 2005 3-540-20938-7
J.H.von Mädler/Geschichte der Himmelkunde 1873
Wolf/Geschichte der Astronomie 1877
Diesterwegs populäre Himmelskunde 1921
aktuelle Quellen
astronomy.com, spaceref.com, spacedaily.com, space.com, space telescope science institute (hst), eso, subaru u.a.
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