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Die technische Revolution, die in den letzten drei Jahrhunderten den Alltag der Menschen radikal verändert hat, geht eigentlich auf eine philosophische Revolution zurück: Seit der Renaissance begannen Denker wie Galilei und Newton die Natur mit Experimenten [gezielt geplanten Versuchen] zu erforschen und mit mathematischen Formeln statt (an der Alltagserfahrung orientierten, allzu oft nur scheinbar) logischen Gedanken zu beschreiben.
Der holländische Uhrmacher (Erfinder der Pendeluhr!), Astronom und Physiker Christian Huygens (1629 - 1695) beschrieb als erster die Effekte der Brechung und Beugung von Licht in Kristallen mathematisch exakt, indem er die Formeln für Schallwellen auf das Licht anwendete (Wellentheorie des Lichtes). Galvani, Volta, Ampère, Oersted und viele andere entdeckten im 17. - 19. Jahrhundert eine grosse Zahl von elektrischen und magnetischen Erscheinungen. Michael Faraday (GB, 1791 - 1867) führte den Begriff des "elektrischen Feldes" ein, um die Wechselwirkung zwischen elektrisch geladenen Körpern zu beschreiben.
Dem schottischen Theoretiker James Clerk Maxwell (1832 - 1879) gelang es, die Welt der elektrischen, magnetischen und optischen Erscheinungen durch seine "Maxwellschen Gleichungen" (1864) miteinander zu einer einheitlichen, eleganten Theorie zu verbinden (das praktische Rechnen mit diesen Formeln setzt allerdings vertiefte mathematische Kenntnisse voraus) und er folgerte: "Wenn sich ein elektromagnetisches Feld wie eine Lichtwelle ausbreitet, dann ist das Licht nichts anderes als eine elektromagnetische Welle, dann ist das Licht elektromagnetischer Natur und folgt elektromagnetischen Gesetzen."
Der deutsche Physikprofessor Heinrich Hertz (1857 - 1897) überlegte, dass nach Maxwells Theorie elektromagnetische Wellen erzeugt werden, wenn man zwischen zwei Kugeln eine so hohe elektrische Spannung aufbaut, dass sie sich durch Funken entladen muss - und zwar nicht nur sichtbare Wellen (Funken, Blitz = Licht), sondern auch unsichtbare Wellen, deren Schwingung langsamer ist. 1886 gelang es ihm, solche Wellen zu erzeugen und nachzuweisen, dass sie ebenfalls reflektiert, gebrochen und in einem metallischen Hohlspiegel ("Satellitenschüssel!") gebündelt werden können wie Lichtwellen. Damit war der Begriff "Funkwellen" geboren, und er lebt in Begriffen wie "Rundfunk" und "Funkgerät" munter weiter, obwohl die Funkensender nie ernsthaft benutzt wurden, um Sprache oder Musik zu übertragen!
Der Italiener Guglielmo Marconi (1873 - 1938 Biografie) baute so zuverlässige Funkensender, dass man damit drahtlose Telegrafiedienste betreiben konnte. 1901 überbrückte Marconi den Atlantik. Nach dem Untergang des Luxusdampfers "Titanic" 1912 begann man, alle Hochseeschiffe mit Funkstationen auszurüsten, um im Notfall schnell Hilfe rufen zu können. Im Hintergrund stand aber bereits eine neue Technologie in den Startlöchern.
In der elektrischen Glühlampe, 1854 von Heinrich Goebel im Prinzip
erfunden, 1879 von Thomas Alva Edison in Tausenden von
Versuchen ("Genie ist 1% Inspiration und 99%
Transpiration", T. A. Edison) zur Seriereife gebracht
(Glühfaden aus Kohle), ab 1900 mit Faden aus dem schwer schmelzbarem
Metall Osmium, ab 1906 aus Wolfram
steckte mehr als Licht: 1879 baute J. A. Fleming (USA) eine weitere
Elektrode [Anschlussteil, das elektrische Ladungsträger
aufnehmen bzw. abgeben kann] ein und entdeckte, dass der Glühfaden
(Kathode genannt) Elektronen [negative Teilchen der
Atome] abgibt und die zusätzliche Elektrode (Anode genannt)
diese anzieht, wenn man die Anode mit dem Pluspol und die Kathode mit
dem Minuspol einer Batterie hoher Spannung (200 - 300 Volt) verbindet.
Robert v. Lieben
(Wien) und unabhängig von ihm Lee de Forest (USA) fanden 1906
heraus, dass man diesen Elektronenstrom durch eine weitere,
gitterförmige Elektrode (Gitter) zwischen Kathode und Anode
abschwächen kann, wenn man eine kleine Batteriespannung an das Gitter
anlegt: damit war die Verstärkerröhre erfunden: Mit einer
kleinen Spannung lässt sich ein grosser Strom regeln! Bald schon
wurde die Elektronenröhre im Telefon-Fernverkehr zur Verstärkung
eingesetzt.
Anfänge der Röhrenentwicklung
R. v. Lieben, L. De Forest und die Verstärkerröhre (PDF-Format)
Aber die Elektronenröhre konnte noch mehr: Alexander Meißner (Wien) führte 1913 das verstärkte Signal an den Eingang des Verstärkers zurück (Rückkopplung) und regte damit einen elektrischen Schwingkreis (bestehend aus einer Spule [aufgewickeltem Draht] und einem Kondensator [einander gegenüberliegende, aber sich nicht berührende Metallplatten]) zu Schwingungen an, die nicht mehr abbrechen. Der Erste Weltkrieg bremste die internationale Zusammenarbeit, umgekehrt wurden die Radioversuche vom Militär vorangetrieben. Die deutschen Offiziere, für die Meißner in Königs Wusterhausen (bei Berlin) arbeitete, hatten allerdings kein "Musikgehör" für seine Versuche, nicht nur Morsezeichen, sondern auch Sprache und Musik zu senden. Das musste bis zum Kriegsende warten.
In der Schweiz beantragten Professor P. L. Mercanton (Lausanne), die Ecole d’horlogerie in La Chaux-de-Fonds und A. Thürler (Uhrmacher, Zürich) die ersten Radioempfangskonzessionen, um die ab 1910 ausgestrahlten Zeitzeichen aus Paris zu empfangen. Empfang war nur mit langen Antennen möglich, die zwischen den Dächern gespannt wurden. An der physikalischen Anstalt der Universität Basel hielt Prof. Zickendraht ab 1913 Vorlesungen über Radiotelegrafie und experimentierte selbst mit Sendern. Während des ersten Weltkrieges war der private Empfang für die wenigen Radiobastler der ersten Stunde verboten, das Militär zog die Geräte ein, um selbst umso eifriger damit zu üben - während die Bastler natürlich rasch für illegalen Ersatz besorgt waren. 1916 konnte immerhin Professor Banderet aus Mulhouse (Elsass) die Wellenausbreitung in den Schweizer Alpen untersuchen - sein Ergebnis: "Alpenketten hemmen die Ausbreitung der Wellen, Flüsse fördern sie!". 1917 baute die Basler Glühlampenfabrik einige wenige Elektronenröhren nach Anleitung von Professor Zickendraht, von denen zwei noch in der Sammlung des Physikalischen Instituts der Uni Basel erhalten sind.
In der Anfangszeit waren Wellenbereiche (Langwelle, Mittelwelle usw.) noch nicht festgelegt, man experimentierte mit verschiedensten Frequenzen und sammelte Erfahrungen über die Ausbreitung. Technisch sind die tiefen Frequenzen (Langwellen) einfacher zu beherrschen. Sie breiten sich entlang der Erdoberfläche aus und erreichen auf flachem Land eine Reichweite von rund 1000 km, auf dem offenen Meer sogar noch mehr. Extreme Langwellen dringen sogar ins Wasser ein, sodass damit U-Boote erreicht werden können. Kurzwellen werden dagegen am Boden stark gedämpft, dafür in der Atmosphäre reflektiert. Mittelwellen verhalten sich tagsüber eher wie Langwellen, nachts ist die Dämpfung geringer und es treten auch Reflexionen auf.
|© 2003-2004 Markus Jud, Luzern||Letztes Update: 14.2.2004|
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