Bild: Deutsches Museum | Christian Illing
Naturwissenschaften
1905 erhielt das Deutsche Museum rund 2000 Objekte aus der mathematisch-physikalischen Sammlung der Bayerischen Akademie der Wissenschaften. Bis heute sind sie Grundlage unserer wertvollen Sammlung.
Zur Gründung des Deutschen Museums schenkte die Bayerische Akademie der Wissenschaften dem neuen Haus 2023 Exponate – es waren seine ersten Ausstellungsstücke. Die umfangreiche mathematisch-physikalische Sammlung spiegelt verschiedene Dimensionen von Wissenschaft wider: Instrumente und Apparate zu Forschungszwecken sind ebenso enthalten wie solche zur Ausbildung und Lehre oder zur Unterhaltung. Darüber hinaus werden Persönlichkeiten in der Ausstellung gewürdigt, die sich wie Georg Friedrich Brander, Georg von Reichenbach oder Carl August von Steinheil um den Instrumentenbau verdient gemacht haben. Der bekannteste unter ihnen ist sicherlich Joseph von Fraunhofer (1787–1826). Er setzte neue Maßstäbe beim Bau von Fernrohren und Landvermessungsinstrumenten. Mit der Entdeckung der schwarzen Linien im Sonnenspektrum leistete er zugleich einen wichtigen Beitrag für die Erforschung der physikalischen Natur des Lichts.
Vitrine Fraunhofer. Sonnenspektrum mit Fraunhofer'schen Linien. Zeichnung von Joseph von Fraunhofer, 1814. Bild: Deutsches Museum | Christian Illing
Auch wenn Sterne viele Lichtjahre entfernt sind, wissen wir über ihre atomare Zusammensetzung und Temperatur genau Bescheid. Der bayrische Optiker Joseph von Fraunhofer war es, der 1814 die Grundlagen der Spektralanalyse legte und damit anhand von Prismen, Gittern und einem umgebauten Landvermessungsapparat das Spektrum der Sonne untersuchte. Trifft Sonnlicht auf ein Glasprisma, werden die unterschiedlichen Wellenlängen des Lichts verschieden stark abgelenkt. Auf einen Schirm projiziert, entsteht ein Farbband mit einer Regenbogen-Farbabfolge. Unterbrochen wird das Farbband durch eine Vielzahl von schwarzen Linien – den Spektral- oder Fraunhoferlinien. Die schwarzen Linien entstehen durch die Wechselwirkung der Gasatmosphäre der Sonne mit dem von der Sonne abgestrahlten Licht. Mit der Spektralanalyse werden Temperaturen und Gaszusammensetzungen auf der Sonne und anderen Sternen bestimmt.
Neunzöller von Joseph Fraunhofer, ca. 1826/1827. Mit diesem Refraktor (Fernrohr) entdeckte der Astronom J.G. Galle 1846 in Berlin den Planeten Neptun. Bild: Deutsches Museum | Christian Illing
Astronomische Fernrohre ermöglichten eine genauere Beobachtung des Nachthimmels. Mangelnde Glasqualität setzte dem Bau von leistungsfähigen Linsenfernrohren aber enge Grenzen. Erst Joseph von Fraunhofer gelang es, das Problem zu lösen. In systematischen Untersuchungen analysierte der bayrische Optiker die physikalischen Eigenschaften von Glas.
Seine Erkenntnisse nutzte er, um qualitativ hochwertigere und größere Linsen für Teleskope zu fertigen. Hergestellt wurde das optische Glas in der Glashütte von Benediktbeuern. Ein weiterer Verdienst Fraunhofers war die verbesserte Ausmessung von Brechungsindizes verschiedener Glassorten. All das ermöglichte die Fertigung von Linsen mit 20 bis 30 Zentimetern Durchmesser. Solche sind auch in diesem, von Joseph von Fraunhofer entworfenen Fernrohr, oder – wie man auch sagt – Refraktor, eingebaut. Das Gerät gehörte zu den besten seiner Zeit. Über einen Uhrwerkmechanismus wird das Fernrohr langsam dem sich über uns drehenden Sternenhimmel nachgeführt. Dabei ist eine der beiden Teleskopmontierungen zur Erdachse hin ausgerichtet. Ermöglicht wurde dadurch die konstante Beobachtung eines bestimmten Punktes am Himmel. 1846 entdeckte man mit diesem Fernrohr sogar den 8. Planeten unseres Sonnensystems – Neptun. Die Fertigstellung des Refraktors erlebte Joseph von Fraunhofer nicht mehr. Er starb 39-jährig, 1826 in München.
Masse des Bergkristalls. Bild: Deutsches Museum | Christian Illing
Schon während der Französischen Revolution dachte man daran, Maße zu vereinheitlichen. Eine Idee war: Ein Kilogramm soll die Masse von einem Kubikdezimeter Wasser bei fünf Grad Celsius haben. Eine andere lautete: Das Kilo soll sich vom Urmeter ableiten. Jahrzehnte später, Mitte der 1830er Jahre, reiste der bayrische Wissenschaftler und Konservator Carl August von Steinheil nach Paris. Sein Auftrag war, bayrische Maße durch französische zu ersetzen. Das Pariser Kilogramm bestand aus Metall. Oxidation und Materialverlust bei der Reinigung konnten dessen Gewicht aber verändern. Deshalb setzte Steinheil auf ein Referenzkilogramm aus Bergkristall. Mit aufwendigen Vergleichsmessungen näherte er dessen Gewicht auf 0,05 Milligramm genau, dem metallenen, französischen Original an. Steinheil hoffte, dass Bergkristall keinen Gewichtsschwankungen unterliegt und kostengünstiger zu produzieren sei. Beides waren Fehlannahmen. Dennoch setzten Steinheils Nachfolger die neue Methode gewinnbringend um. Endgültig festgelegt wurde das Urkilogramm erst 1889.
Entdecken Sie die Ausstellung im 360°-Modus: Per Mausklick oder Touch können Sie sich in alle Richtungen umsehen. Bei vielen Exponaten gibt es hier zusätzlich Texte, Filme und Audioinformationen.
Virtueller Rundgang durch die AkademiesammlungKurator (kommissarisch) und wissenschaftlicher Mitarbeiter, Ausstellungsprojekt "Licht und Materie"
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Assistenz der Bereichsleitung, Hauptabteilungsleitungen und Kuratoren
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