Fachliche Leistung

Wilhelm Wiens Hauptinteresse gehörte Untersuchungen von Licht (Optik), Wärmestrahlung und Teilchenstrahlen. Er führte Beugungs- und Interferenzversuche des Lichts durch und bestätigte die Randwellen. Seine hydrodynamischen Arbeiten, insbesondere über Energieströmung, schlossen an die seines Lehrers H. L. F. von Helmholtz an. Durch eine glückliche Kombination thermodynamischer Betrachtungen mit dem Dopplerschen Prinzip in seiner Anwendung auf die Lichtreflexion an bewegten Spiegeln gelangte Wien 1893 zu einem allgemeinen Satz betreffs des Einflusses der Temperatur auf die Energieverteilung im Spektrum schwarzer Körper.
Das so genannte Wiensche Verschiebungsgesetz verknüpfte die Wellenlänge maximaler Emission des Schwarzen Körpers mit seiner Temperatur. Wien fand heraus, dass sich das Maximum der Intensitätsverteilung einer solchen Hohlraumstrahlung mit wachsender Temperatur zu kurzen Wellenlängen hin verschob.

Dies erklärt zum Beispiel, warum eine Herdplatte zunächst rot und mit zunehmender Temperatur dann gelb glühend wird.
Gemeinsam mit seinem Lehrer O. Lummer gelang Wien 1895 die Realisierung eines Schwarzen Körpers. Es zeigte sich, dass das Wiensche Verschiebungsgesetz ein exaktes Naturgesetz darstellt. Mit dem Verschiebungsgesetz konnte das Energiemaximum für jede Temperatur berechnet werden, wenn es für eine bekannt war.

Es wurde auch verständlich, dass die Wärmestrahlung bei niedrigen Temperaturen unsichtbar ist und dass erst bei 6.000 Grad Kelvin ihr Maximum in den sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums rückt. Zudem konnte aus dem gemessenen Energiemaximum im Spektrum der Sonne oder eines Fixsternes auf ihre Temperatur geschlossen werden. Das Wiensche Strahlungsgesetz für die Wärmestrahlung des schwarzen Körpers bildete eine wesentliche Vorstufe zur Quantentheorie. Für seine Entdeckungen bezüglich der Gesetze der Wärmestrahlung wurde Wien 1911 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.
Wien führte zudem ab 1897 Messungen an Kathoden- und Kanalstrahlen durch und zeigte deren negative bzw. positive Ladung. (Kathodenstrahlen sind von der Kathode ausgehende Elektronen.) Wien wies die Ablenkbarkeit der neuen Strahlen durch elektrische und magnetische Felder nach. Aus diesen Ablenkversuchen schloss er auf den Teilchencharakter. Die Kanalstrahlen erwiesen sich als positive Ionen des Füllgases des Entladungsrohres, die sich entgegen der Kathodenstrahlrichtung bewegen. 1898 konnte Wien die ungefähre Geschwindigkeit und spezifische Ladung der Teilchen angeben.
Die Untersuchung der von der Anode ausgehenden Kanalstrahlen durch Wien, Philipp Lenard und J. J. Thomson trug wesentlich zum Verständnis des atomistischen Aufbaus der Materie und der Struktur des Atoms bei.