Parabolic Mirror : Parabolspiegel

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Einleitung Als Beispiel möchte ich den Entwickler Dan Rojas nennen, der seit längerem mit unterschiedlichsten Methoden der Nutzung von Sonnenenergie eigene Forschung betreibt. Mittlerweile bietet er sogar eigens entwickelte <strong>Parabolspiegel</strong> zum Kauf an. 1 Einleitung In dieser Jahresarbeit werde ich besonders viel Wert auf die mathematischen und physikalischen Grundlagen legen. Voran wird das � ema Optik eine große Rolle spielen. Hierbei behandle ich die Phänomene, die Gesetzmäßigkeiten sowie den Au� au des Lichts. Phänomene wie die Re� exion, die Brechung oder anspruchsvollere Bereiche der Optik mit der Interferenz, der Beugung oder der Kohärenz versuche ich dem Leser verständlich zu übermitteln. Vieles wird in Bezug zu der Parabel oder einer Parabolschüssel gesetzt. Ein weiterer Teil wird die Energie und die Sonne mit einbeziehen. Folgende Fragestellungen versuche ich in diesem Kapitel eingehend zu erläutern. Wie viel Energie steht uns von der Sonne zur Verfügung? Wie kann man die Energie am besten nutzen? Vor allem dort werden immer wieder Assoziationen mit der Paraboltechnik au� auchen. Es wird erläutert warum sie eine Zukun� stechnologie darstellen könnte und eine Eingliederung in die Energiegewinnung verdient hat. Auch weniger Physikbegeisterte werden bei meinen Berichten über die vielfältigen Möglichkeiten eines <strong>Parabolspiegel</strong>s erstaunliche Tatsachen entdecken können. 1 www.greenpowerscience.com 7 Svante Lau, Dezember 2012
8 1.1 Licht 1 � eoretische Grundlagen 1.1 Licht 1.1.1 Historische Aspekte In der Geschichte der Physik wurde Licht immer wieder entweder als Teilchen oder Welle angesehen, da bei dem Licht sowohl Teilcheneigenscha� en als auch Welleneigenscha� en erkennbar sind. Die ersten Höhepunkte der Erforschung des Lichts begannen bei Galileo Galilei, der erstmals versuchte, die Geschwindigkeit des Lichts zu messen. Seine Versuche waren von sehr primitivem Au� au und er bekam keine brauchbaren Ergebnisse. Erst Ole Römer hat im 17. Jahrhundert anhand von Beobachtungen der Himmelskörper und deren Schattenwurf erste grobe Messungen machen können. Seine Abweichung lag aber immerhin noch bei 30% zum tatsächlichen Wert. Später hat Isaac Newton eine � eorie aufgestellt, in der er Licht als ein Teilchenstrom ansieht, der von einer Lichtquelle herkommend sich linear ausbreitet. Aufgrund von weiteren Beobachtungen, die seine Teilchentheorie nicht erklären konnte, weitete er diese gewissermaßen aus. Die sogenannten Interferenzmuster, die bei Überlagerung von Wellen au� raten waren dafür ausschlaggebend. Im selben Zeitalter zu Isaac Newton entwickelte Christian Huygens eine Wellentheorie, die Re� exion, Brechung sowie das Doppelspaltexperiment erfolgreich erklären konnte. James Clark Maxwell hat im 19. Jahrhundert seine 4 Maxwellgleichungen aufgestellt, anhand derer er die Geschwindigkeit der elektromagnetischen Welle bestimmen konnte. Seine Beobachtungen zeigten, dass das Licht sich mit der selben Geschwindigkeit wie die elektromagnetische Welle ausbreitet. Er schlussfolgerte daraus, dass das Licht selbst auch eine elektromagnetisch Welle sei. Im 20. Jahrhundert entstand eine erneute Diskussion über den Teilchen-Wellen-Kon� ikt. Die damals vorherrschende � eorie der Welle konnte das Phänomen der Wärmestrahlung nicht erklären und Max Planck entwickelte die � ese, dass das Licht nicht als kontinuierliche Welle sondern in Energiepaketen au� ritt. Max Plank war der Begründer der Quantenphysik, wonach Licht nicht mehr ausschließlich als Welle oder ausschließlich als Teilchen beschrieben werden kann, sondern als Quantenobjekt. 1905 hat Albert Einstein mit dem Photoelektrischen E� ekt den Teilchencharakter des Lichts entdeckt, wonach bei Bestrahlung von Metallober� ächen die Photonen Elektronen
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