Johannes Stark  


Fachliche Leistung

Starks wissenschaftliches Wirken erstreckte sich über drei große Gebiete der Physik: Er beschäftigte sich mit den elektrischen Strömen in Gasen, mit der Spektralanalyse sowie der chemischen Wertigkeit. 1905 entdeckte Stark den optischen Dopplereffekt an Kanalstrahlen und lieferte damit eine glänzende Bestätigung der Quantentheorie des Atoms an den im Jahr 1896 von Eugen Goldstein gefundenen, von der Anode ausgehenden Kanalstrahlen. Stark kam zu dem Ergebnis, dass die Kathodenstrahlen keine Wellen, sondern eine Korpuskel- (Teilchen-) Strahlung darstellen.

Stark setzte diesen Doppler-Effekt 1906 in Bezug zur gerade veröffentlichten speziellen Relativitätstheorie Albert Einsteins und ein Jahr später zur Quantenhypothese, wodurch er zu einem der ersten Verfechter des noch umstrittenen Quantenkonzepts wurde. Mithilfe der Quantenhypothese erklärte er die ultraviolette Grenze der Röntgenbremsstrahlung. Für seine Forschung über den Dopplereffekt an Kanalstrahlen, die den Physikern einen Einblick in die innere Struktur von Atomen und Molekülen gegeben hat, erhielt er 1919 den Nobelpreis für Physik.

Stark entwickelte um 1910 die erste Valenztheorie unter Zugrundelegung von Atommodellen, und er wandte das von Einstein formulierte Quantenäquivalentgesetz auf photochemische Prozesse an.
1913 fand Stark das elektrische Analogon zum Zeeman-Effekt, der Aufspaltung der Spektrallinien im magnetischen Feld, der schon 1896 entdeckt worden war.

Dieser neue, sogenannte Stark-Effekt beschreibt die Aufspaltung der Spektrallinien im elektrischen Feld in scharfe Komponenten. Mit einem sehr guten Spektrografen und der bereits im Jahr 1906 ausgearbeiteten sog. Kanalstrahlenmethode stellte er nach anfangs vergeblichen Versuchen an einem Gemisch von Wasserstoff und Helium erneut ein entsprechendes Experiment an. Gleich die erste spektrografische Aufnahme lieferte den gesuchten Effekt. In weiteren Untersuchungen spielte die Frage nach dem Träger dieser Wirkungen eine entscheidende Rolle.

Auf der Grundlage der genauen Analyse der Ursachen der Aufspaltung und von nachfolgenden Experimenten Wilhelm Wiens konnte Stark abschließend die Erkenntnis formulieren, dass weder das neutrale Atom noch das positive Atom-Ion für sich allein ist der Träger des Serienspektrums ist, sondern das aus einem positiven Atom-Ion und einem Elektron zusammengesetzte System; die Emission der Serienlinien des Spektrums entsprechen der Rückkehr des Elektron in eine ihm mögliche nähere Lage am positiven Ion. Leider hielt Stark mit den Entwicklungen in Quanten- und Relativitätstheorie nicht Schritt, sondern lehnte sie ab und bekämpfte die moderne theoretische Physik von seinen ihm im 3. Reich verliehenen Machtpositionen aus.