250. Geburtstag von Jean Baptiste Joseph Fourier, dem Entdecker des Treibhauseffektes

Der am 21. März 1768 geborene Jean Baptiste Joseph Fourier ist ohne Zweifel eine der wichtigsten wissenschaftlichen Figuren der letzten Jahrhunderte. Die Theorie der Fourier-Reihen, die Fourier-Transformationen und die Fourier-Integrale gehören zu den grundlegenden mathematischen Werkzeugen, die für viele weitere technische und wissenschaftliche Bereiche maßgeblich sind.

Fourier stammte aus einfachen Verhältnissen und entwickelte schon in jungen Jahren ein starkes Interesse für die Mathematik. Er besuchte jedoch zuerst eine Ordens- und später eine Militärschule, bevor er sich ganz den Naturwissenschaften, insbesondere der Mathematik und der Physik, verschrieb und wurde schon mit Ende zwanzig Professor für Analysis und Mechanik an der École polytechnique in Paris. Innerhalb der Physik beschäftigte er sich insbesondere mit der Wärmeausbreitung in Festkörpern und formulierte daraus das Fouriersche Gesetz. Seine Ausarbeitungen hierzu wurden von der Pariser Akademie ausgezeichnet. Sein wichtigstes Werk jedoch veröffentlichte er erst 1822 mit dem Titel „Analytische Theorie der Wärme“. Zwei Jahre später beschrieb er als erster modellhaft den Treibhauseffekt – natürlich ohne diesen als solchen zu bezeichnen.

Seine Theorien bieten heute noch die Grundlage für viele wissenschaftliche Anwendungsbereiche und reichen von der Elektrotechnik, Akustik und Statistik bis hin zur Optik. In letzterer spielen Fourier-Transformationen eine übergeordnete Rolle. Mit dem PHYWE Versuch „Fourier-Optik-2f-Anordnung“ (P2261101) können Sie die Grundlagen der klassischen Optik und die Theorie des Mikroskops besser verstehen. Mit diesem haben Sie die Möglichkeit die Ausbreitung von Licht mit Hilfe der Fourier-Analyse zu untersuchen. Hierbei werden zunächst die wesentlichen Prinzipien und Phänomene der Wellenoptik eingeführt. Sie lernen die Begriffe Fraunhofer-Beugung, Kohärenzfunktion, Beugung am Gitter und Huygens-Prinzip kennen und vertiefen Ihr Verständnis über die Welleneigenschaften des Lichts. Im Versuch können Sie für verschiedene Beugungs-Objekte eine Fourier-Transformation mit Hilfe einer Linse durchführen und die Fourier-Transformationsbeziehung zwischen den Lichtamplitudenverteilungen in der vorderen und hinteren Brennebene einer Linse besser verstehen. Ziel dieses Versuches ist es, die Grundlagen der Beugungstheorie und Fourier-Optik anhand anschaulicher Experimente nachzuvollziehen.

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