Sir Owen Willans Richardson hat mehr als nur Physik studiert. Er half beim Bau eines Motors, der das 20. Jahrhundert antreibt. Er wurde 1879 in Dewsbury, Yorkshire, geboren und verbrachte sein Leben damit, das Verhalten von Elektronen zu studieren. Seine Forschung darüber, warum heißes Metall Partikel aussendet, führte direkt zur Erfindung der Vakuumröhre. Ohne diese Entdeckung gäbe es die frühen Radios, Fernseher und Computer, die das moderne Leben prägten, nicht.
Er schloss sein Studium 1900 am Trinity College in Cambridge ab. Dort studierte er bei J.J. Thomson im Cavendish Laboratory. Die Beziehung ist prägend. Thomson hat das Elektron selbst entdeckt. Richardson nutzte diese Abstraktion und fand heraus, wie man sie kontrollieren kann.
Nachweis der Quelle der Elektronenemission
Das frühe 20. Jahrhundert war eine turbulente Zeit in der Physik. Wissenschaftler wussten, dass Strom durch Gas fließen kann, aber sie verstanden nicht vollständig, wie Vakuumröhren funktionieren. Einige Forscher glauben, dass beim Erhitzen des Metalls im Rohr die umgebenden Luft- oder Gasmoleküle tatsächlich elektrisch geladene Teilchen freisetzen. Dies ist eine vernünftige Annahme. Die Luft ist da. Die Hitze ist da. Die Strömung war da.
Richardson hat ihnen das Gegenteil bewiesen.
1911 wies er schlüssig nach, dass die Elektronen nicht aus der Umgebungsluft, sondern aus dem heißen Metall selbst stammen. Dies ist ein grundlegender Wandel im Verständnis der „thermionischen Emission“. Dies zeigt, dass allein durch Wärme Elektronen aus dem Metallgitter freigesetzt werden können.
Die Gleichung, die die Technologie veränderte
Im selben Jahr schlug er eine mathematische Formel zur Erklärung dieses Phänomens vor. Die Elektronenemissionsrate ist direkt proportional zur absoluten Temperatur des Metalls. Dies wird Richardsons Gesetz oder Richardson-Dushman-Gleichung genannt.
Warum ist das heute wichtig?
Diese Gleichung ermöglicht es Ingenieuren, bessere Vakuumröhren zu entwerfen. Dies bietet eine vorhersehbare Möglichkeit, den Elektronenfluss zu steuern. Bis dahin war die Entwicklung von Vakuumröhren eine Reihe von Versuchen und Irrtümern. Das Gesetz von Richardson ermöglichte es, genau zu berechnen, wie viel Strom ein erhitzter Glühfaden bei einer bestimmten Temperatur erzeugen würde. Diese Präzision beschleunigte die Entwicklung der Elektronik um Jahrzehnte.
Von Princeton zum King’s College
Richardsons akademische Karriere machte rasche Fortschritte. Er wurde … zwischen 1906 und 1913 Professor für Physik an der Princeton University. 1914 kehrte er nach England zurück und nahm eine Stelle am King’s College in London an. Er wurde Physikprofessor und zehn Jahre später Forschungsdirektor.
Er ging 1944 in den Ruhestand. Bis dahin hatte sich die Welt verändert. Die Vakuumröhren, die er theoretisierte, trugen zur Schaffung globaler Kommunikation bei. 1939 wurde er für seine Verdienste um die Wissenschaft zum Ritter geschlagen.
Nobelpreis und Vermächtnis
Er erhielt 1928 den Nobelpreis für Physik. Der Preis konzentrierte sich auf seine Forschungen zur Elektronenemission heißer Metalle. Dies ist das „Grundprinzip“ der Vakuumröhrentechnik.
Vakuumröhren sind in der Unterhaltungselektronik mittlerweile weitgehend veraltet und werden durch Festkörpertransistoren ersetzt. Aber das Prinzip bleibt bestehen. Für Hochleistungselektronik, Luft- und Raumfahrtkomponenten und bestimmte Arten von Sensoren bleibt es wichtig zu verstehen, wie sich Wärme auf die Bewegung von Elektronen auswirkt.
Richardson starb 1959 in Alton, Hampshire
