Einführungskurs Wissenschaftstheorie und Wissenschaftsgeschichte: V: Newton Gerd Grasshoff...
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Einführungskurs Wissenschaftstheorie und Wissenschaftsgeschichte:
V: Newton
Gerd GrasshoffUniversität Bern
SS 2010
Newton: Proposition 1
Newton: Proposition 1
Brechung von Lichtstrahlen durch ein Prisma
= Ausfallswinkel = Einfallswinkel
Drehen des Prismas: Variation des Einfallwinkels:
1 < 2
Wahrnehmung von Gegenständen durch ein
Prisma
Ziel des Experiments
Beweis für Proposition 1: Lights which differ in colour differ also in Refrangibility
Licht, das sich in der Farbe unterscheidet, unterscheidet sich auch in seiner Brechbarkeit.
Newtons Versuchsaufbau
Konstruktionsvorschriften I Stiff paper
Farbige Flächen in einer Ebene terminated by parallel sides, with perpendicular line
drawn cross, distinguished in two equal parts Flächen identisch in From und Grösse
paper very black, painted blue and red, colours intense, thickly laid on
Nur zwei eindeugtig eingezeichnete Farben prism of solid glass, two sides through which the light
passed plane and well polished, 60° angle Homogene Brechungsbed. für alle vom Papier ins
Prisma einfallenden Strahlen
Konstruktionsvorschriften II held in such manner, that the sides of the paper were parallel to
the prism, and both those sides and the prism were parallel to the horizon; cross line parallel
Homogene Einfallsbed. für alle vom Papier ins Prisma einfallenden Strahlen
and that the light which fell from the window upon the paper made an angel with the paper equal to that angle which was made with the same paper by the light reflected from it to the eye.
Gleicher Ausfallswinkel vom Papier auf das Prisma wie Einfallswinkel vom Fenster auf Papier für alle Orte des Papiers
wall of the chamber under the window covered over with black cloth
keine Streuungs- oder andere Streffekte
Reformulierung der Beobachtung
If the refracting angle of the prism turned upwards, so that the paper may seem to be lifted upwards by the refraction, its blue half will be lifted higher by the refration than ist red half.
Durch Drehen des Prismas: 2 > 1
Beobachtung: Veränderung von
Daten und empirischer Befund
Daten sind die mittels Erfahrung bestimmten Eigenschaften von Gegenständen, Klassen von Gegenständen oder den Veränderungen ihrer Eigenschaften.
Qualitative Daten, z.B. „die Zellkultur ist zerfallen“.
Quantitative Daten, z.B. „der Abstand von Punkt A zu B ist 1/20 Mondradius”.
Repräsentationsformen von Daten
Überwiegend lassen sich Daten in Tabellenform erfassen
Grösse 1 Grösse 2 Grösse 3 Grösse 4
Situation 1 Wert 1 Wert 2 Wert 3 Wert 4
Situation 2 Wert 5 Wert 6 Wert 7 Wert 8
... ... ... ... ...
Konvention der Darstellung:
Zeilen fassen verschiedene Daten zusammen, die einer Situation zuzuordnen sind. Dadurch sind in der Regel die Werte verschiedener Zeilen nicht austauschbar.
Induktion
Bei der Induktion handelt es sich um eine Schlussfigur, bei der von vorliegenden Eigenschaften einer gewissen Anzahl von Gegenständen einer Art (z.B. Grössen) geschlossen wird, dass alle Gegenstände dieser Art die betreffenden Eigenschaften haben.
Beispiel: Gans Paul hat einen schwarz gefiederten Hals, also (induktiv) haben alle Gänse einen schwarz gefiederten Hals.
Konstante und veränderliche Daten
Häufig ist es sinnvoll, die konstanten Bedingungen der Situationen von den Daten zu trennen, die sich während der Datenerhebung ändern.
Grösse 1 Grösse 2
Eigenschaft 1 Wert 1 Wert 2
Grösse 1 Grösse 2
Situation 1 Wert 1 Wert 2
Ergänzung
Theorem 1 ist wortwörtlich nur die Feststellung einer Korrelation zwischen Farbe und Brechbarkeit. Kausale Zusammenhänge erfordern weitere Schlüsse, die nachfolgend in der Optik erfolgen. Der Beweis für einen kausalen Zusammenhang wäre sehr viel länger und voraussetzungsreicher und wird auf der nächsten Folie als eine Möglichkeit angegeben. Wichtig: Er steht so nicht in Newtons Optik!
Argumentrekonstruktion
Z1 Konstruktion A1 A1
Z2 Empirischer Befund K1 A2 (K1) A2
Z3 Empirischer Befund V1 A3 (V1) A3
Z4 Für alle Einfallswinkel βgilt unter K: α
rot < α
blau
Z1, Z2, Z3, Proposition I
A1, A2, A3
ArgumentrekonstruktionZ5 Kausalitätsprinzip: Jede Wirkung hat eine
Ursache; jede Differenz in der Wirkung hat eine Differenz in der Ursache
A4 A4
Z6 Brechbarkeit von Licht: Eigenschaft des Lichtes, der beim Übergang zu optisch anderen Medien die Veränderung der Ein/Ausfallswinkel bewirkt.
Def II von Newton
Z7 Die Situationen der Brechung für rotem/blauem Licht sind bis auf die Farben des Lichtes in relevanter Hinsicht gleich
A5, K1, V1, Homogenitätsbedingung
A2, A3, A5
Z8 Differenz im Licht verursacht Differenzen der Brechung
Z4, Z6, Z7 (Schlussregel Z5)
A1-A5
Z9 Differenz im Licht verursache Differenz der Farben
Newton, Philosophical Transactions N85, p. 5014, 1672
Z10 Im Licht gibt es eine gemeinsame Ursache für Brechbarkeit und Farbe
Schluss auf gemeinsame Ursachen (Regula I)
dito
Z11 Licht das sich in der Farbe unterscheidet (rot/blau), unterscheidet sich auch in der Brechbarkeit
Z10 dito
Newtons Regeln