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Rätsel und Puzzles

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Von Suresnes bis Montmartre

Biographische Rätsel, 02/1998

Angesichts seiner Leistungen, die er in der Physik vollbracht hat, ist unser Wissen über ihn spärlich. Im Jahre 1819 kam er in Paris als Sohn wohlhabender Eltern zur Welt. Das Medizinstudium brach er ab und sattelte auf Physik um. Am vielversprechendsten aber sollte der Unterricht am Observatorium Paris bei Francois Arago werden. Im Alter von 30 Jahren unternahm er ein trickreiches Experiment, das ihn unsterblich machen sollte.

Nacht senkt sich über den kleinen Ort Suresnes am westlichen Stadtrand von Paris. Heute, an einem Abend im Jahre 1849, will der junge Physiker von der Terrasse seines Elternhauses aus ein schwieriges und aufwendiges Experiment durchführen. Er hat sich ein Zahnrad anfertigen lassen und auf eine mit einem Motor verbundene Achse montiert, so dass sich die Umdrehungsgeschwindigkeit des Zahnrades stufenlos verändern lässt.

Nun erzeugt der junge Mann mit einer Lampe ein helles Licht, das ein optisches Linsensystem bündelt. Anschließend setzt er den Motor in Gang, so dass das Zahnrad sich zu drehen beginnt, und lenkt den Lichtstrahl auf den zackenförmigen Rand. Immer dann, wenn der Lichtstrahl auf eine Lücke in dem Zahnmuster trifft, schießt er hindurch, bis sich ein Metallzahn davor schiebt und das Licht abblockt. Bei der nächsten Lücke tritt es wieder für eine gewisse Zeit hindurch usw. Auf diese Weise zerhackt er den Lichtstrahl gleichsam in gleich lange Pakete.

Diese Lichtstränge sausen in die Nacht hinaus, in Richtung Montmartre. Dort, in genau 8,633 Kilometer Entfernung, hat er ein optisches System mit einem Spiegel aufgestellt, der das Licht wieder zu ihm zurückwirft. Der Physiker sitzt nun vor dem Zahnrad und beobachtet durch die herumwirbelnden Metallzähne hindurch das zurückkommen de Licht. Zunächst sieht er nichts, weil diejenigen Lichtbündel, die zwischen einer Radlücke herausgekommen waren, bei ihrem Rückweg genau auf den nächsten Zahn treffen. Nun erhöht er die Umdrehungsgeschwindigkeit immer weiter, bis plötzlich das vom Spiegel zurückgeworfene Licht auf die nächste Lücke im Rad trifft, hindurchsaust und in sein Auge fällt.

Das Rad hat 720 Zahnlücken, das heißt es muss jetzt zwischen dem Austritt und der Wiederkehr eines jeden Lichtstrahls genau eine 720-stel Umdrehung ausgeführt haben. Aus der Umdrehungsgeschwindigkeit kann unser Forscher nun leicht ermitteln, wie viel Zeit zwischen der Aufeinanderfolge zweier Lücken vergangen ist, und das ist die Zeitspanne, die die Lichtpakete für die Strecke von 17,266 Kilometer benötigt haben. Auf diese geniale Weise gelingt es dem Physiker ohne genau gehende Uhr einen Vorgang zu messen, der nur fünf zehntausendstet Sekunden lang dauert. So lange benötigten nämlich die Lichtpakete für ihren gesamten Weg.

Mit dieser genialen Messanordnung ergab sich für die Lichtgeschwindigkeit ein Wert von 315 000 Kilometern pro Sekunde. Er liegt nur fünf Prozent über dem heute gültigen. Der junge Franzose war damit der erste Forscher überhaupt, dem es gelang, die Lichtgeschwindigkeit experimentell zu bestimmen. Er hatte damit den Startschuss für eine lange Reihe von immer verfeinerten Experimenten gegeben, die es schließlich ermöglichten, die Lichtgeschwindigkeit bis auf einen Meter pro Sekunde genau zu messen.

Wer war der geniale französische Physiker?

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