Möglichkeiten der Nutzung historischer Texte im Physikunterricht

[1] Chancen

  1. Schüler/innen möchten häufig (in Regel?) nicht nur das Wissen präsentiert bekommen, sondern insbesondere erfahren, auf welchem Wege jemand zu bestimmten Erkenntnissen gekommen ist. Ein Weg besteht darin, historische Originaltexte zu verwenden.
  2. Des Weiteren ist es oft interessant zu erfahren, wie Erkenntnisse zu früheren Zeiten mit nur eingeschränkten technischen Möglichkeiten gewonnen werden konnten.
  3. Es ist für den eigenen Mut und die eigene Bereitschaft, seinen Ideen nachzugehen, hilfreich zu sehen, dass auch anerkannte Fachleute Zweifel haben (Hahn, Meitner, Einstein) oder Irrwege beschreiten (z. B. „The Proton“ [1][2]von Dirac, mehr hier).
  4. Es kann motivierend sein, Einstein zu lesen – und zu verstehen.
  5. Der nicht ausschließlich Einsatz historischer Texte führt zu Abwechselung.

[2] Nutzungsformen (Auswahl)

  1. Wechsel der Darstellungsform (z. B. anhand des Textes von Fizeau zur Zahnradmethode, den Aufbau zeichnen lassen oder Balmers Wasserstoffwellenlängen-Gesetzmäßigkeit in einer Formel bringen lassen)
  2. in Texten vertretende Vorstellungen mit aktuellen vergleichen lassen – und ggf. erkunden lassen, wie sich gefundene Fehlannahmen widerlegen lassen (z. B. „The Proton“ von Dirac)
  3. Guided Re-Discovery (nachentdecken lassen): originale Messdaten, Diagramme oder Bilder deuten lassen (z. B. Nebelkammeraufnahme der Positron-Entdeckung)
  4. aus komplizierten und/oder fremdsprachlichen Texten das Neue extrahieren lassen
  5. klassische Aufgabenstellungen für das Material formulieren: Berechne, Ermittle, Beschreibe, ...

[3] Quellen

  1. viele bedeutende Physiker veröffentlichten in den „Annalen der Physik“. Teilweise stehen die Texte online oder es sind zumindest die Artikel-Daten online zu finden: Datenbank mit Suchfunktion der Uni Jena - viele Bände auf der Seite der franz. Nationalbibliothek BNF - Journal Home mit Suchfunktion - freie Texte auf Journal Home - Einstein-Papiere bei der Uni Augsburg - von Rechnern von Universitätbibiotheken ist ein Zugang auf das Journal-Home oft ohne Beschränkung möglich.
  2. Die Zeitschrift „die Naturwissenschaften“ enthält Beiträge zur Entdeckung der Kernspaltung. Sie ist in Universitätsbibliotheken analog verfügbar.
  3. die französiche Nationalbibliothek hat neben den Annalen der Physik weitere Zeitschriften und Bücher im Angebot.
  4. Historische Bücher und Filme auf der Seite des Max-Planck-Instituts für Wissenschaftgeschichte
  5. Online-Bibliothek des Deutschen Museums München
  6. Entwicklung des Elektronenmikroskops auf digilibrary.de

[4] Beispiele

  1. offline: Datei 401001
  2. online:

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1785

Charles-Augustin de Coulomb, Coulombsches Gesetz

Il resulte donc de ces trois essais, que l'action repulsive que les deux balles electrifees de la meme nature d'electricite exercent l'une sur l'autre, suit la raison inverse du carre des distances. (S. 574, Abbildung auf S. 576)

1785 - Premier Mémoire sur l’Electricité et le Magnétisme, (Coulombsches Gesetz) Quelle: google-Books

Weitere Originalarbeiten: http://www.academie-sciences.fr/activite/archive/dossiers/Coulomb/Coulomb_od1.htm

1834

Emil Lenz formuliert die Lensche Regel

Wenn sich ein metallischer Leiter in der Nähe eines galvanischen Stroms oder eines Magneten bewegt, so wird in ihm ein galvanischer Strom erregt. der eine solche Richtung hat, daß er in dem ruhenden Drahte eine Bewegung hervorgebracht hätte, die der hier dem Drahte gegebenen gerade entgegengesetzt wäre, vorausgesetzt, daß der ruhende Draht nur in Richtung der Bewegung und entgegengesetzt beweglich wäre.

 

 

Quelle: Band 34 in der franz. Nationalbibliothek (bnf).pdf

1849

Hippolyte Fizau entwickelt die Zahnradmethode zur Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit

Literatur:

  • Hippolyte Fizeau (1849): Sur une expérience relative à la vitesse de propagation de la lumière. Compte rendu de l'Académie des Sciences* 29, S. 90 - 92 und S. 132
    Quelle 1: auf den Seiten der Französichen Akademie der Wissenschaften: academie-sciences.fr
    Quelle 2: auf den Seiten der französischen Nationalbibliothek bnf
    Quelle 3: ganzer Bericht (tome 29) auf archive.org

    *) vollständig: Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences = wöchentliche Berichte von den Sitzungen der Akademie der Wissenschaften
    tome = Band
  • Hippolyte Fizeau (1850): XII. Versuch, die Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Lichts zu bestimmen. Annalen der Physik 155, S. 167-169, Quelle: (bnf)
  • Hippolyte Fizeau (1849): Sur une expérience relative à la vitesse de propagation de la lumière. Revue scientifique et industrielle, tome 5, S. 393 - 397, Quelle: google-Bücher

 

 

1864

James Clerk Maxwell über die Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen:

„This velocity is so nearly that of light, that it seems we have strong reason to conclude that light itself (including radiant heat, and other radiations if any) is an electromagnetic disturbance in the form of waves propagated through the electromagnetic field according to electromagnetic laws.“ (Absatz 20, S. 466)

Diese Geschwindigkeit ist so nahe an der Lichtgeschwindigkeit, dass wir einen starken Grund zu der Annahme haben, dass das Licht selbst (einschließlich Wärmestrahlung und anderer Strahlung, falls es sie gibt), eine elektromagnetische Welle ist.

Literatur:

Maxwell, James Clerk: A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field. 1864 eingereicht und dann veröffentlicht in: Philosophical Transactions of the Royal Society of London (155), 1865, S. 459-512

Quelle 1, Royal Society: http://rstl.royalsocietypublishing.org/content/155/459.full.pdf

Quelle 2, Wikipedia: http://de.wikisource.org/wiki/Datei:A_Dynamical_Theory_of_the_Electromagnetic_Field.pdf

1887

Heinrich Hertz, Nachweis elektromagnetischer Abstrahlung

Literatur:

Heinrich Hertz: Über sehr schnelle elektrische Schwingungen. In: Annalen der Physik, Band 267, 1887, S. 421 - 448 (= Wiedemanns Annalen, Band 31)

Quelle: Band 267 in der Französischen Nationalbibliothek (BNF)

1887

Heinrich Hertz, Entdeckung des lichtelektrischen Effekts (auch: Photoeffekt)

Abbildungen Versuchsaufbau (Fig. 8 bis 11)

Literatur:

Heinrich Hertz: Über den Einfluss des ultravioletten Lichts auf die electrische Entladung. In: Annalen der Physik, Band 267, 1887, S. 983 - 1000 (= Wiedemanns Annalen, Band 31)

Quelle: Band 267 in der Französischen Nationalbibliothek (BNF)

1905

Albert Einstein, Erklärung des Photoeffekts mittels Lichtquantenhypothese (dafür Nobelpreis in Physik 1921)

Literatur:

Albert Einstein: Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt. In: Annalen der Physik, Band 322, 1905, S. 132–148 (= vierte Folge der Annalen, Band 17)

Quelle: pdf auf Homepage der Uni Wien

1909/1911

Entwicklung des sogenannten Rutherfordschen Atommodells 1911

Literatur

  • Hans Geiger, Ernest Marsden: On a diffuse reflection of the a-particles. Proceedings of the Royal Society of London - Series A, Band 82, 1909, S. 495 -. 500 (Quelle: Band 82 in der Frz. Nat. Bibliothek BNF, alternativ über Zugang JstorIcon: Beachten Sie den Lizenzhinweis
1931

Entwicklung des Elektronenmikroskops durch Ernst Ruska und Max Knoll

Literatur

1932

Entdeckung des Neutron durch James Chadwick

Literatur

  • J. Chadwick: The Existence of a Neutron. Proceedings of the Royal Society of London A136, 692 (1932)  PDF
  • B. C. Reed, Chadwick and the Discovery of the Neutron, Radiations, Spring 2007  PDF
  • "Interview mit einem Neutron" (2012) html
1938/9

Otto Hahn und Lise Meitner entdeckten im Dezember 1938 am Berliner Kaiser-Wilhelm-Institut für Chemie die Kernspaltung

 

  • Briefverkehr zwischen Lise Meitner und Otto Hahn in: Otto Hahn - Erlebnisse und Erkenntnisse, Econ - Verlag, 1997, Buch häufig für wenige Euro im ZVAB erhältlich.
  • Diese Arbeit gilt als erste Veröffentlichung der Kernspaltung: O. Hahn, F. Straßmann: Über den Nachweis und das Verhalten der bei der Bestrahlung des Urans mittels Neutronen entstehenden Erdalkalimetalle. Die Naturwissenschaften, Jahrgang 27, 1939, Heft 1, S. 11–15 (SpringerlinkIcon: Beachten Sie den Lizenzhinweis)
  • O. Hahn, F. Straßmann: Nachweis der Entstehung aktiver Bariumisotope aus Uran und Thorium durch Neutronenbestrahlung; Nachweis weiterer aktiver Bruchstücke bei der Uranspaltung. Die Naturwissenschaften, Jahrgang 27, 1939, Heft 6, S. 89–95 (SpringerlinkIcon: Beachten Sie den Lizenzhinweis)
  • S. Flügge: Kann der Energieinhalt der Atomkerne technisch nutzbar gemacht werden? Die Naturwissenschaften, Jahrgang 27, 1939, Heft 23/24, S. 402–410 ( (SpringerlinkIcon: Beachten Sie den Lizenzhinweis)
  • L. Meitner, O. R. Frisch: Disintegration of Uranium by Neutrons: A New Type of Nuclear Reaction. Nature, Band 143, 1939, Heft 3615, S. 239–240 (Nature.comIcon: Beachten Sie den Lizenzhinweis)
  • O. R. Frisch: Physical Evidence for the Division of Heavy Nuclei under Neutron Bombardment. Nature, Band 143, 1939, Heft 3616, S. 276–277 (Nature.comIcon: Beachten Sie den Lizenzhinweis)