Becquerel, Alexandre-Edmond (1820-1891)

Edmond Becquerel stammte aus einer Familie von Wissenschaftlern. Sein Vater, Antoine-César, war Professor für Physik am Muséum d’Histoire Naturelle, und sein Sohn, Henri Becquerel, ebenfalls Physiker, entdeckte das Phänomen der Radioaktivität (wofür er 1903 den Nobelpreis erhielt).

Die wissenschaftliche Arbeit von Edmond begann 1838, im Alter von nur achtzehn Jahren. Als der Lehrstuhl für Physik am Muséum d’Histoire Naturelle für seinen Vater eingerichtet wurde, stand Edmund vor der Wahl, entweder die Ecole Normale oder die Ecole Polytechnique zu besuchen oder seinem Vater bei dem mit der Professur verbundenen Kurs zu assistieren. Er entschied sich für die Assistenz seines Vaters, und ihre Zusammenarbeit dauerte jahrzehntelang an. So lautet sein Titel auf der Titelseite des 1855-1856 gemeinsam mit seinem Vater veröffentlichten Buches: „Professeur au Conservatoire impérial des Arts et Métiers, Aide-naturaliste au Muséum d’Histoire Naturelle, usw.“. Nach einer kurzen Zeit als Assistent an der Sorbonne und dann als Professor am Institut Agronomique de Versailles wurde er 1852 Professor am Conservatoire des Arts et Métiers, wo er fast vierzig Jahre lang tätig war. Als sein Vater 1878 starb, übernahm Edmond zusätzlich zu seiner Professur auch die Leitung des Muséums. 1840 promovierte er an der Universität Paris zum Doktor der Wissenschaften und wurde 1863 zum Mitglied der Académie des Sciences gewählt.

Er veröffentlichte eine große Anzahl wissenschaftlicher Artikel und eine Reihe von Büchern: das dreibändige Traité d’électricité et de magnétisme, et des applications de ces sciences á la chimie, á la physiologie et aux arts. (1855-1856 mit seinem Vater); Recherches sur divers effets lumineux qui résultent de l’action de la lumiére sur les corps(1859); und La lumiére, ses causes et ses effets1867, in zwei Bänden.

Elektrizität, Magnetismus und Licht waren die Hauptthemen seiner Arbeit. Zu dieser Zeit waren diese Themen „heiß“. Hans Christian Ørsted hatte in dem Jahr, in dem Edmond geboren wurde, seine Entdeckung gemacht, dass ein elektrischer Strom auf einen Magneten wirkt. Michael Faraday hatte gerade (1831) die Wirkung der Induktion entdeckt, und Louis Daguerre erfand die fotografische Platte 1837, also ein Jahr bevor Edmund seine wissenschaftliche Arbeit begann. Edmond machte sich daran, die chemische Wirkung des Lichts zu untersuchen, und 1839 entdeckte er einen bemerkenswerten Effekt: Durch die chemische Wirkung des Lichts wurde Elektrizität freigesetzt – der photoelektrische Effekt. Dies führte ihn zur Konstruktion des „Aktinometers“, das die Messung der Lichtintensität durch Messung des durch das Licht erzeugten elektrischen Stroms ermöglicht. Mit fotografischen Platten untersuchte er das Spektrum des Sonnenlichts und entdeckte, dass sich die von Fraunhofer im sichtbaren Bereich beobachteten dunklen Linien bis in den violetten und ultravioletten Bereich fortsetzen und dass die Platten, wenn sie kurz ultravioletter Strahlung ausgesetzt werden, auch für den roten Bereich empfindlich werden und tatsächlich ein Bild aufnehmen können, ohne dass die Platten entwickelt werden müssen.

Parallel zu diesen Untersuchungen setzte er (zusammen mit seinem Vater) das Studium der Elektrizität fort. Er nutzte die Methode der Kompensation, um den Widerstand einer großen Anzahl von Materialien, einschließlich flüssiger Lösungen, zu messen. Im letzteren Fall wurde die Wirkung der Elektroden berücksichtigt, indem Röhren verwendet wurden, bei denen der Abstand zwischen den Elektroden verändert werden konnte. Die elektrochemischen Effekte und ihre praktischen Anwendungen waren ebenfalls ein Hauptanliegen. Der zweite Band des „Traité …“ befasst sich hauptsächlich mit der Durchführbarkeit der Gewinnung von Silber aus Mineralien in Mexiko durch elektrochemische Methoden im Gegensatz zu den damals üblichen Methoden mit Holzkohle oder Quecksilber. Quecksilber war teuer, und Holzkohle wurde aufgrund der Holzknappheit immer teurer. In der Einleitung des „Traité …“ erwähnt er, dass der anhaltende Holzverbrauch in Mexiko schwerwiegende Folgen haben würde und dass die mexikanische Regierung besorgt sein sollte. (An dieser Stelle ist anzumerken, dass Mexiko 1821 seine Unabhängigkeit erlangt hatte und das Thema der französischen Intervention in den darauf folgenden internen Kriegen ein wichtiges politisches Thema war). Er untersuchte ausgiebig die elektromotorische Kraft und den Innenwiderstand einer großen Anzahl von Batterien. Er und sein Vater nutzten den thermoelektrischen Effekt, um Thermometer zu konstruieren, mit denen Temperaturen gemessen werden konnten, die sonst nur schwer zu messen waren und an Orten, die mit anderen Mitteln nur schwer zugänglich waren. So wurde zum Beispiel die Temperatur im Boden das ganze Jahr über gemessen.

Eine weitere Studie wurde 1839 mit Jean-Baptiste Biot begonnen (der die Kraft, die ein elektrischer Strom auf einen Magneten ausübt, quantitativ gemessen hatte, den Effekt, den Ørsted qualitativ entdeckt hatte), und zwar über Phosphoreszenz, Fluoreszenz und Lumineszenz. Um das Phänomen zu untersuchen, dass bestimmte Substanzen Licht emittieren, nachdem sie dem Licht ausgesetzt wurden, entwickelte Becquerel einen ausgeklügelten Apparat. Die Grundidee bestand darin, zwei Scheiben mit Löchern um eine Achse zu drehen, die parallel zum Lichtstrahl verläuft, der die zwischen den Scheiben befindliche Probe beleuchtet. Die Probe empfängt nur dann Licht, wenn ein Loch vor ihr vorbeigeht; andernfalls blockiert die Scheibe den Weg des Lichts. Ebenso wird das emittierte Licht nur dann beobachtet, wenn ein Loch in der anderen Scheibe die Probe passiert, und kann zu unterschiedlichen Zeiten nach der Belichtung untersucht werden, indem entweder die relativen Positionen der Löcher oder die Rotationsgeschwindigkeit verändert werden. Außerdem konnte ein Prisma in den Weg des emittierten Lichts eingefügt und eine Spektralanalyse durchgeführt werden. Mit diesem einfachen Gerät konnte er die Zeit zwischen der Lichterregung und der Beobachtung auf 1/40.000 Sekunden verkürzen. Es wurden eine Reihe wichtiger Ergebnisse erzielt, zum Beispiel, dass sich die Fluoreszenz von der Phosphoreszenz nur durch ihre sehr kurze Dauer unterscheidet und dass das Spektrum des Fluoreszenzlichts für jede Substanz charakteristisch ist (eines der ersten Beispiele für zerstörungsfreie Prüfungen).

Die Entdeckung und detaillierte Untersuchung des Phänomens der Fluoreszenz wird allgemein als der Hauptbeitrag von Edmond Becquerel angesehen. Sie führte später zur Entdeckung der Radioaktivität durch seinen Sohn Henri, der diese Studien fortsetzte und unter anderem Uransalze untersuchte.

Edmond Becquerel war an der Wissenschaft im Allgemeinen interessiert und engagiert. Er war ein sehr sorgfältiger und phantasievoller Experimentator mit einem ausgeprägten Sinn für die praktischen Aspekte der Wissenschaft. Mit großem Engagement und Einfühlungsvermögen erforschte er die praktischen Anwendungsmöglichkeiten der Physik, insbesondere die neuen Phänomene der Elektrizität und des Magnetismus oder, in Kombination, des Elektromagnetismus.

Stig Steenstrup

BIBLIOGRAPHIE

Becquerel, H. (1892). „La chaire de physique du Muséum.“ Revue Scientifique 49:674-678.

Harvey, E. N. (1957). A History of Luminescence from the Earliest times Until 1900. Philadelphia: American Philosophical Society.

Violle, J. (1892). „L’œuvre scientifique de M. Edmond Becquerel.“ Revue Scientifique 49:353-360.