Smekal, Adolf Gustav#

* 12. 9. 1895, Wien

† 7. 3. 1959, Graz

Physiker

Adolf Smekal. Foto.
© Universität Graz

Er absolvierte nach vielfachem, durch den Beruf des Vaters bedingten Wechsel der Anstalten 1912 die Staatsrealschule in Olmütz und studierte von 1912 bis 1913 an der Technischen Hochschule Wien, um an der Allgemeinen Abteilung die Qualifikationen für den Universitätszugang zu erwerben.

1913 begann er das Studium der Physik, Mathematik, Chemie und Astronomie an der Universität Graz und dissertierte bei Radakovic; am 14. Juni 1917 wurde er auf Grundlage seiner Dissertation zum Doktor der Philosophie promoviert und legte gleichzeitig auch die Lehramtsprüfung für Physik und Chemie ab. Smekal war stark kurzsichtig und deshalb vom Militärdienst befreit.

1917 ging Smekal zur Fortsetzung seiner Studien in Mathematik und Physik nach Berlin, wo er Einstein, Planck, Wareburg und Rubens hörte, 1918 erlebte er die "Planck-Woche" zu dessen 60. Geburtstag in Göttingen und damit Plancks Vortrag der dritten Fassung der Quantentheorie (die sich allerdings nicht gegen die erste Fassung durchsetzte).
1919 kehrte Smekal für kurze Zeit nach Graz zurück, ging dann, einer in Göttingen ausgesprochenen Aufforderung folgend, als Assistent zu Ludwig Flamm an die Technische Hochschule Wien, wobei er – wie schon Flamm zuvor – auch bei Heinrich Mache arbeitete, wechselte 1920 aber zu Gustav Jäger an das II. Physikalische Institut an der Universität Wien, wo er in den Kreis um Hans Thirring eintrat und sich dort "für das Gesamtgebiet der Physik" habilitierte.

1921 wechselte er wieder an die Technische Hochschule Wien und wurde dort Honorardozent an der neu aufgebauten Abteilung für Technische Physik. Bis 1928 war er Dozent für Physik an beiden Hochschulen.

1923 wurde Smekal weiters Honorardozent an der neu errichteten Abteilung für Technische Physik an der Technischen Hochschule Wien und mit der Abhaltung der Vorlesungen über partielle Differentialgleichungen der Physik beauftragt. 1927 erhielt er an der Universität Wien den Titel eines Extraordinarius.

1928, er erhielt damals auch einen Ruf nach Würzburg, wurde Smekal Ordentlicher Professor in Halle, wo er bis 1945 tätig sein sollte. In Halle erhielt Smekal günstige experimentelle Arbeitsbedingungen und konnte seine Untersuchungen in der Festkörperphysik vorantreiben.

Smekal war evangelischen Glaubens und konvertierte zum katholischen Glauben. 1933/34 war er kurz Mitglied der Deutschen Christen, im November 1937 wurde er Mitglied der NSDAP.

Er übernahm ab 1938 Rüstungsaufträge, die mit seinem Arbeitsgebiet, der Kristallforschung, verbunden waren. Er beriet Firmen bei der Herstellung von Plexiglas, so die Firma Krupp-Widia in Essen (Wolfram-Karbid) sowie Glas- und Zementhersteller. Im Reichforschungsrat leitete Smekal den Arbeitskreis für Zerkleinerungsphysik. Er heiratete (nach 1924) zum zweiten Mal 1942 und hatte aus der zweiten Ehe ein Kind.

Im Juni 1945 wurde Smekal im Zuge einer US-amerikanischen Aktion zur Evakuierung von Wissenschaftlern aus der künftigen sowjetischen Besatzungszone ("Abderhalden-Transport") nach Nieder-Roden in Hessen gebracht und in Abwesenheit von der Universität Halle entlassen.

Nach seiner 1946 erfolgten Entnazifizierung lehrte Smekal in Darmstadt; in dieser Zeit wurde er als Lehrbeauftragter für verschiedene deutsche Universitäten vorgeschlagen und nahm wieder auf internationalen Kongressen in England und in den USA teil, wobei er auch als Vertreter Deutschlands für den Wiederaufbau der wissenschaftlichen Beziehungen zum Ausland agierte.
Mit Entschließung vom 11. November 1949 wurde Smekal zum Ordinarius der Experimentalphysik an der Universität Graz ernannt. Er trat damit die Nachfolge seines einstigen Lehrers Benndorf an. 1955/56 war er auch Dekan.
Von wesentlichem Einfluss für Smekal war neben der traditionell starken Ausbildung im Bereich der statistischen Mechanik der Aufenthalt in Berlin, wo er mit der Quantentheorie, mit Bohrs Atomtheorie und mit der Röntgenspektrographie vertraut gemacht wurde, wobei er sich auf letzterem Gebiet um die endgültige Termordnung der Röntgenspektren bemühte und seine vermutlich wertvollste Arbeit "Zur Feinstruktur der Röntgenspektren" erstellte; eine Reihe weiterer Arbeiten auf diesem Gebiete folgte, wobei es Smekal bald vor allem um deren Anwendung bei der Aufdeckung der Feinstruktur verschiedener Substanzen ging.

1923 sagte Smekal in seiner Arbeit "Zur Quantentheorie der Dispersion" "auf Grund einfacher Vorstellungen der elementaren Lichtquantentheorie" erstmalig das Auftreten verschobener spektraler Streulinien neben klassisch gestreuten Linien voraus. Dieses wurde 1928 von Chandrasekhara Venkata Raman in Flüssigkeiten, gleichzeitig und unabhängig von Grigori Landsberg und Leonid Mandelstam in Kristallen, experimentell bestätigt.

Warum nur Raman 1930 den Nobelpreis der Physik (für seine Arbeiten über die "Diffusion des Lichtes und die Entdeckung des nach ihm benannten Effekts") für diese Entdeckung bekam, und die anderen Forscher nicht, bleibt ein Geheimnis des Nobel-Instituts.

Er wird seither als "Raman-Streuung", "Raman"- oder "Smekal-Raman-Effekt" bezeichnet und ist das optische Analogen zum Compton-Effekt.

Als Raman-Streuung wird die inelastische Streuung von Licht an Atomen oder Molekülen bezeichnet. Das emittierte Streulicht ist bei der Raman-Streuung spezifisch und besitzt eine höhere oder niedrigere Frequenz als die des einfallenden Lichtstrahls. Der Anteil des frequenzverschobenen Lichtes ist jedoch um einen Faktor 103 bis 104 geringer als der des elastisch gestreuten Lichtes, welches als Rayleigh-Streuung bezeichnet wird.

Der Hintergrund ist die Wechselwirkung zwischen einem Molekül oder Kristall und einem Photon, wobei es mit sehr geringer Wahrscheinlichkeit zu einer bleibenden Energieübertragung zwischen dem anregenden Photon und der angeregten Materie kommt. Dabei ändert sich die Rotations- und Schwingungsenergie des beteiligten Moleküls bzw. die Schwingungsenergie in einem Kristallgitter.

Befindet sich das Molekül nach dem Streuvorgang auf einem höheren Energieniveau als zuvor, so ist die Energie und die Frequenz des emittierten Photons geringer als die des anregenden Photons. Dieser Vorgang wird als Stokes-Raman-Streuung bezeichnet.

Befindet sich das streuende Molekül nach dem Anregungsvorgang auf einem niedrigeren Energieniveau als zuvor, so besitzt das gestreute Photon eine höhere Energie und eine höhere Frequenz als die des anregenden Photons. Dies wird als Anti-Stokes-Raman-Streuung bezeichnet.

Die Energiedifferenz zwischen eingestrahltem und gestreutem Photon wird als Raman-Frequenzverschiebung bezeichnet und ist charakteristisch für das streuende Molekül. Über das Plancksche Wirkungsquantum ist die Energie eines Photons linear mit seiner Frequenz verknüpft. Liegt das streuende Molekül in gasförmiger oder flüssiger Phase vor, so werden Molekülschwingungen und Moleküldrehungen betrachtet. Handelt es sich bei der Probensubstanz um einen kristallinen Festkörper, sind Gitterschwingungen (Phononen), Elektron-Loch-Anregungen oder Spinflip-Prozesse für den (Phonon-) Raman-Effekt verantwortlich.

Der Raman-Effekt entwickelte sich in den Händen von Fritz Kohlrausch an der Technischen Hochschule Graz zu einer der wichtigsten Methoden zur Erforschung der Struktur organischer Moleküle.

Graz wurde dadurch gewissermaßen zu ein Zentrum der Anwendung des Raman-Effektes. Mittels Raman-Spektroskopie ist die Untersuchung von Materialeigenschaften wie Kristallinität, Orientierung, Zusammensetzung, Verspannung, Temperatur, Dotierung usw. möglich.

1925 begann sich Smekal der Theorie der Realkristalle zuzuwenden, über die er in sein späteres Hauptarbeitsgebiet, die Untersuchung des Baus und der Eigenschaften fester Körper, hineinwuchs, in welchem Bereich er dann eine führende Stellung einnahm und sich speziell auch mit der Physik der Brucherscheinungen - "Technische Festigkeit und molekulare Festigkeit" (1922) – befasste, woraus seine Verbindungen zu Industrie und Technik vor allem im Bereich der Gläser, aber auch metallischer Werkstoffe resultierten.

Unter anderem untersuchte Smekal den Einfluss von Kristallfehlern auf die Kristalleigenschaften bezüglich der katalytischen Eigenschaften, der Leitfähigkeit und mechanischen Festigkeit; er arbeitete auch auf dem Gebiet der Röntgenspektroskopie und Quantentheorie.

Von 1936 an war Smekal Vorsitzender des Fachausschusses Zerkleinerungstechnik der Fachgruppe Verfahrenstechnik im Verein deutscher Ingenieure und stellvertretender Vorsitzender des Fachausschusses I der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft; nach 1950 beschäftigte er sich, in Verbindung mit dem Planseewerk in Reutte / Tirol, mit der Pulvermetallurgie.

Smekal hat eine umfangreiche wissenschaftliche Publikationstätigkeit entfaltet, in den 1920er Jahren war er Hauptreferent über die Literatur zur Quantenphysik in den Physikalischen Berichten.

Neben seinen rund 200 Zeitschriftenartikeln hat Smekal eine Reihe monographischer Darstellungen im Rahmen angesehener Handbücher veröffentlicht: So erschien 1926 die Monographie "Allgemeine Grundlagen der Quantenstatistik und Quantentheorie" und im "Handbuch der Physik" der Band "Statistische und molekulare Theorie der Wärme".

1950 trug Smekal wesentlich zur Gründung der Österreichischen Physikalischen Gesellschaft bei.

Er verstarb am 7. März 1959 in Graz.

Auszeichnungen, Ehrungen (Auswahl)#

Werke (Auswahl)#

• Zur Feinstruktur der Röntgenspektren. In: Zeitschrift für Physik 4 (1920): S. 26-45 und Zeitschrift für Physik 5 (1921) S. 91-106
  
• Technische Festigkeit und molekulare Festigkeit. In: Die Naturwissenschaften,10 (1922): S. 799-804
  
• Zur Quantentheorie der Dispersion. In: Die Naturwissenschaften, 11 (1923): S. 873-875
  
• Allgemeine Grundlagen der Quantenstatistik und Quantentheorie, 1926
  
• Über Grenzflächenphysik, 1950

Literatur#

• Chandrasekhara V. Raman: The molecular scattering of light. University of Calcutta, 1922
  
• G. Landsberg, L. Mandelstam: Eine neue Erscheinung bei der Lichtzerstreuung in Krystallen. In: Die Naturwissenschaften, 16, (1928), S. 557-558
  
• F. Kohlrausch: Der Smekal-Raman-Effekt. J. Springer, Berlin 1931
  
• Goubeau, J., Adolf G. Smekal 1895 – 1959. Zeitschrift für Elektrochemie. Berichte der Bunsengesellschaft für Physikalische Chemie, 63 (1959): S. 1017-1018
  
• Rumpf, H. Zur Entwicklungsgeschichte der Physik der Brucherscheinungen. A. Smekal zum Gedächtnis. Chemie-Ingenieur-Technik. Zeitschrift für technische Chemie, Verfahrenstechnik und Apparatewesen, 31 (11) (1959), S. 697-705
  
• Forman, P.: Smekal, Adolf Gustav Stephan. In: Gillespie, C. C. (Hrsg.), Dictionary of Scientific Biography. American Council of Learned Societies, 12: Charles Scribner’s Sons, New York (1975), 463- 465
  
• Fischer, A.: Smekal, Adolph Gustav. In: Pötsch, W. R. (Hrsg.), Lexikon bedeutender Chemiker, Verlag Harri Deutsch, Frankfurt/Main 1989, S. 398
  
• Freudig D., und Ganter S. (Hrsg.), Lexikon der Naturwissenschaftler. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 1996, S. 377-378
  
• Klaus Beneke, Beiträge zur Geschichte der Kolloidwissenschaften. In: VII. Mitteilungen der Kolloid-Gesellschaft, 1998, S.133-134
  
• Klaus Beneke, Adolph Smekal und der Smekal-Raman-Effekt, 2006

Quellen#

• AEIOU
• Uni Graz
• Uni Kiel
• Catalogus Professorum Halensis