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Physics

University, School

BG / BRG Berndorf

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Sehr Gut, 2018

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Referat über Albert Einstein Inhaltsverzeich­nis 1. Einleitung. 1 2. Schulzeit 2 3. Erste Veröffentlichun­g. 3 4. Professur in Zürich. 3 5. Proteste gegen Einstein. 4 6. Die Zeit des Nationalsoziali­smu­s und USA. 4 7. Sein Tod. 5 1. Einleitung Albert Einstein wurde am 14. März 1879 in Ulm als Sohn der jüdischen Eltern Hermann und Pauline Einstein geboren. Als er ein Jahr alt war zogen sie nach München wo auch im November 1881 seine Schwester Maria, genannt Maja geboren wurde. Das Albert Einstein hochbegabt sein könnte, war damals noch…
Einstein als Jude Geboren als Sohn von Hermann und Pauline Einstein, deren Familien lange jüdische Tradition pflegten, kam Albert Einstein schon in Kindestagen in Kontakt mit dieser Religion. Trotz seiner jüdischen Erziehung empfand er sich bis ins frühe Erwachsenenalte­r als nahezu konfessionslos, was sich einerseits mit der liberalen Weltauffassung seiner Eltern sowie seiner selbst, andererseits mit seinen objektiv ausgerichteten Sichtweisen begründen lässt. Schon als Jugendlicher tritt er aus der jüdischen Gemeinschaft…

Gravitationswellen
Albert Einstein & seine Relativitätstheorie

Inhalt

Inhalt 1

1 Albert Einstein (1879 – 1955) 2

1.1 Die Spezielle Relativitätstheorie 3

1.1.1 Die Relativität von Raum & Zeit 3

1.1.2 Die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit 3

1.1.3 Die Äquivalenz von Masse & Energie 4

1.2 Die Allgemeine Relativitätstheorie 5

2 Gravitationswellen 7

2.1 Wellen in der Raumzeit 7

2.2 Der Effekt der Gravitationswellen 8

2.3 Der erste direkte Nachweis 9

2.3.1 Interferometrische Detektoren 9

2.4 Neue Einblicke ins Universum 11

Literaturverzeichnis 12

Abbildungsverzeichnis 13


  1. Albert Einstein (1879 – 1955)

Albert Einstein gilt als einer der bedeutendsten Physiker der Geschichte. Er war Begründer der Relativitätstheorie und Wegbereiter der Quantentheorie. Einstein erbrachte also bahnbrechende Beiträge für die großen Theorien der modernen Physik.

1905 begründete er die Lichtquantentheorie und wandte diesen auf den Fotoeffekt an. Zudem erkannte er eine neue Methode zur Messung von Molekülgrößen und erklärte die Brownsche Molekularbewegung.

Einsteins Hauptwerk ist jedoch die „Relativitätstheorie“. Ebenfalls im Jahr 1905 entwickelte Einstein die „Spezielle Relativitätstheorie“. Seine Arbeit „Zur Elektrodynamik bewegter Körper“ behandelt die Theorie der „Äquivalenz von Masse und Energie“, welche die Grundlage für die Nutzung der Kernspaltung ist, die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit und zeigt die Relativität der Zeit. 1915 publizierte er schließlich die „Allgemeine Relativitätstheorie“.

Seine Gravitationstheorie erklärt mathematisch das Phänomen der Gravitation als Folge der Raumkrümmung und ist die Grundlage aller Theorien des Kosmos´.

Einsteins Forschungen und Entdeckungen änderten das physikalische Weltbild grundlegend und legten den Grundstein zur modernen Atom – und Teilchenphysik.1


    1. Die Spezielle Relativitätstheorie

Die „Spezielle Relativitätstheorie“ wurde am 30. Juni 1905 postuliert und beschäftigt sich mit der Frage der Relativität abhängig von zueinander bewegenden Beobachtern. Einsteins Theorie bezieht sich jedoch nur auf freie, unbeschleunigte Bezugssysteme, sogenannte Inertialsysteme.

Eines der Grundprinzipien der „Speziellen Relativitätstheorie“ ist das Relativitätsprinzip, welches besagt, dass Naturgesetze für alle Beobachte.....[read full text]

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Die „Äquivalenz von Masse und Energie“ zeigt zudem, dass jede Energie, die man einem Körper zuführt, seine Masse erhöht. Doch auch ein ruhender Körper enthält aufgrund seiner Masse Energie. Einstein erklärt also, dass Energie und Masse untrennbar verbunden sind. Masse ist lediglich eine andere Form der Energie. E = mc²2


    1. Die Allgemeine Relativitätstheorie

Die „Allgemeine Relativitätstheorie“ wurde 1915 veröffentlicht und basiert auf den Grundlagen der Relativität und des Newtonschen Gravitationsgesetzes. Einsteins Theorie der Schwerkraft beschreibt die Gravitation als geometrische Eigenschaft der gekrümmten vierdimensionalen Raumzeit.

Abbildung 1: Krümmung der Raumzeit3

Die Anziehung zweier Objekte durch die Schwerkraft wird durch die Wechselwirkung zwischen Raumzeit und Materie begründet. Somit ist die Gravitation eine Verzerrung der Raumzeit, die durch Materie hervorgerufen wird. Doch die veränderte Geometrie der Raumzeit beeinflusst die Weiterbewegung der Materie.


Überprüfungen der Bahnbewegung des Merkurs bewiesen die „Allgemeine Relativitätstheorie“. Einsteins Theorie besagt, dass sich Planeten auf der Bahn einer Rosette fortbewegen würden. So verändert sich die Position ihres Perihels und Aphels, also des sonnennächsten und sonnenfernsten Bahnpunkts, bei jedem Umlauf.

Der beobachtete Verschiebungseffekt des Merkurs konnte aufgrund der „Allgemeinen Relativitätstheorie“ berechnet werden und gilt als „relativistische Periheldrehung“.

Einsteins „Allgemeine Relativitätstheorie“ erklärt auch, dass Licht von der Gravitation beeinflusst wird. Beispielsweise werden Lichtstrahlen zu einem massi.....

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    1. Der Effekt der Gravitationswellen

Die Verzerrungen der Raumzeit durch die Gravitationswellen sind minimal und kurz, da es riesige Mengen an Energie bedarf, um den Raum zu krümmen. Doch die Stärke und Frequenz von Gravitationswellen hängt von ihrer Quelle ab.

So bestimmen im Grunde die Masse und Dichte eines bewegten Objekts die Stärke und Frequenz der Gravitationswellen.

Je massereicher ein Körper ist, desto niederfrequenter ist die abgesandte Strahlung und umso stärker ist sein Gravitationsfeld.

Wissenschaftler konzentrieren sich daher vor allem auf die Beobachtung von „kosmischen Großereignissen“ wie Sternenexplosionen, verschmelzende Doppelneutronensterne oder einander umkreisende Schwarze Löcher.

Abbildung 5: Explosion zweier Sterne9

Die dabei freiwerdende Energie geben sie als Gravitationswellen ab.

Supernovas strahlen während den Explosionen hochfrequente Gravitationswellen aus. Auch verschmelzende Doppelneutronensterne, die massearmer werden, umso näher sie sich kommen, geben hochfrequente Wellen ab. Doch verschmelzende supermassereiche Schwarze Löcher senden Frequenzen im Millihertzbereich aus.10

    1. Der erste direkte Nachweis

      1. Interferometrische Detektoren

Am 14. September 2015 konnten das erste Mal Gravitationswellen einer Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher vor 1,3 Milliarden Jahren mithilfe Interferometrischer - Detektoren nachgewiesen werden.

Die Ligo – Obervatorien befinden sich in den USA, in den 3000 Kilometer voneinander entfernten Bundesstaaten Washington und Louisiana.11

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Vor allem wenig erforschte Phänomene wie Schwarze Löcher, Neutronensterne und Supernovas können untersucht werden.

Im Gegensatz zu elektromagnetischen Wellen werden Gravitationswellen kaum durch Materie beeinflusst und können sich ungehindert ausbreiten. Durch ihre Informationen über Objekte und Ereignisse, bei denen sie ausgelöst wurden, können Wissenschaftler auch die Frühphase des Universums erforschen.15


Literaturverzeichnis

Deutsche Physikalische Gesellschaft e.V.: Wie entstehen Gravitationswellen?. 29.01.2016. URL: [Zugriff: 30.05.2018]

Lernhelfer: Albert Einstein. 2010. URL: [Zugriff: 30.05.2018]

Max – Planck – Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.: Allgemeine Relativitätstheorie. URL: [Zugriff: 30.05.2018]

Max – Planck – Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.: Spezielle Relativitätstheorie. URL: [Zugriff: 30.05.2018]

n – tv Nachrichtenfernsehen GmbH: Durchbruch in der Astrophysik. Was sind Gravitationswellen?. 11.02.2016. URL: [Zugriff: 30.05.2018]

ScienceBlogs: Der direkte Nachweis von Gravitationswellen. 08.02.2016. URL: [Zugriff: 30.05.2018]

ScienceBlogs: Was können und wozu braucht man Gravitationswellen?. 11.02.2016. URL: [Zugriff: 30.05.2018]

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Krümmung der Raumzeit 5 [Zugriff: 3.....

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7  Deutsche Physikalische Gesellschaft, Gravitationswellen

8  vgl. [Zugriff: 30.05.2018]

9  Deutsche Physikalische Gesellschaft e.V., Explosion zweier Sterne

10  vgl. [Zugriff: 30.05.2018]

11  vgl. [Zugriff: 30.05.2018]

12  n – tv, Laser Interferometer Gravitational–wave Observatorium – Livingston

13  Science News for Students, LIGO - Detector

14  vgl. [Zugriff: 30.05.2018]

15  vgl. [.....

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