Grundlagen des Röhrenfernsehers

Die Braunsche Röhre wird 120 Jahre alt

| Redakteur: Franz Graser

Die von Karl Ferdinand Braun entwickelte Kathodenstrahlröhre: Zur Ablenkung der Elektronenstrahlen dienen zwei flache Platten in der Mitte des Gefäßes. Links ein mit Phosphor beschichtetes Papierblatt, auf dem ein leuchtender Punkt erzeugt wird.
Die von Karl Ferdinand Braun entwickelte Kathodenstrahlröhre: Zur Ablenkung der Elektronenstrahlen dienen zwei flache Platten in der Mitte des Gefäßes. Links ein mit Phosphor beschichtetes Papierblatt, auf dem ein leuchtender Punkt erzeugt wird. (Bild: A 14-inch cathode ray tube showing its deflection coils and electron guns (beschnitten) / gemeinfrei / CC0)

Vor 120 Jahren ist dem Physiker Karl Ferdinand Braun (1850 – 1918) das erste Experiment mit der Kathodenstrahlröhre gelungen. Auf seine Erfindung, die nach ihm benannte Braunsche Röhre, gehen unter anderem der Röhrenfernseher und das Oszilloskop zurück.

Bereits mit 19 Jahren durfte der damalige Student der Mathematik und der Naturwissenschaften im Labor des Physikers Heinrich Gustav Magnus arbeiten. Letzterer ist heute unter anderem durch den Magnus-Effekt bekannt, der für die Ablenkung der Flugbahn von mit starkem Drall geschlagenen Bällen verantwortlich ist. Leider starb Magnus bereits im Jahr darauf, so dass der in Fulda geborene Karl Ferdinand Braun seine Studien bei Georg Hermann Quincke fortsetzte.

Bereits mit 22 Jahren promovierte Braun zum Doktor der Physik und übernahm eine Stelle als Lehrer an der Thomasschule in Leipzig. Diese Stellung erlaubte es ihm, sich mit eigenen Forschungen zu beschäftigen und zu experimentieren. So entdeckte er 1874 die Halbleiterdiode. Darüber hinaus schrieb er ein Buch mit dem Titel „Der junge Mathematiker und Naturforscher“, mit dem er junge Menschen für die Naturwissenschaften begeistern wollte.

1877 nahm Braun einen Lehrauftrag für Theoretische Physik in Marburg an, die folgenden Jahre sahen ihn in Karlsruhe und Tübingen, bis er 1895 die Leitung des Physikalischen Instituts an der Kaiser-Wilhelm-Universität in Straßburg übernahm. Dort experimentierte Braun mit einer Variante der vom britischen Physiker William Crookes erfundenen Schattenkreuzröhre, mit der die sogenannten Kathodenstrahlen studiert werden konnten.

Bei dieser größtenteils luftleeren, konisch geformten Glasröhre befindet sich am schmalen Ende die Kathode. Die Anode sitzt im vorderen Drittel der Röhre und ist in der Regel ähnlich wie ein Malteserkreuz geformt. Die hohe Spannung, die an der Kathode anliegt, sorgt dafür, dass die Elektronen (die man damals noch nicht als solche kannte) mit hoher Geschwindigkeit durch die Röhre flitzen.

Aufgrund ihres hohen Tempos verfehlt der Großteil der Elektronen die kreuzförmige Anode und trifft auf der Glaswand am Ende der Röhre auf. Dabei entsteht ein Glüheffekt. Durch das Glühen wird sichtbar, wo die Elektronen auf das Glas auftreffen.

Schemazeichnung einer Kathodenstrahlröhre.
Schemazeichnung einer Kathodenstrahlröhre. (Bild: Braun'sche Röhre (Schema der elektrostatischen Ablenkung) / FischX, Interiot, Theresa Knott / CC BY-SA 3.0)

Braun hatte die Crookes-Röhre modifiziert, indem er in die Röhre, kurz vor der Glaswand, ein mit Phosphor beschichtetes Papierblatt einsetzte und Elektromagneten dazu nutzte, um den Strahl abzulenken und auf der phosphoreszierenden Schicht zu positionieren. Die erste von ihm entwickelte Röhre erlaubte allerdings nur die Ablenkung in eine Richtung.

Braun lag vor allem daran, den Verlauf elektrischer Ströme sichtbar zu machen. Demzufolge lautete der Titel seiner am 15. Februar 1897 veröffentlichten Schrift auch: „Verfahren zur Demonstration und zum Studium des zeitlichen Verlaufs variabler Ströme.“ So war es ihm etwa möglich, die Schwingungen von Wechselströmen sichtbar zu machen: Ein primitives Oszilloskop war erfunden.

Brauns Erfindung wurde schnell weiterentwickelt: Schon nach wenigen Jahren wurde eine Variante erstellt, die den Kathodenstrahl sowohl horizontal als auch vertikal ablenken konnte. Weitere technische Durchbrüche, unter anderem von Manfred von Ardenne (1907 – 1997), erlaubten es, die Braunsche Röhre zur Bilderzeugung weiterzuentwickeln. Auf der Basis der von Ardenne entwickelten Technik basierten im Grunde alle Röhrenfernseher.

Ironie der Geschichte: Karl Ferdinand von Braun hatte die Idee, die von ihm erfundene Kathodenstrahlröhre für das Fernsehen zu verwenden, stets als Unsinn abgetan. Er hielt den Gedanken für einen Witz, ähnlich wie das Perpetuum mobile.

Braun selbst arbeitete in den späteren Jahren seines Wirkens an der drahtlosen Telegrafie und erfand unter anderem den Kristalldetektor, der einen enormen Schritt auf dem Weg zuverlässiger Funkempfänger darstellte. Darüber hinaus leistete er wichtige Beiträge zur Steigerung der Reichweite von Funksendern. 1909 erhielt er deshalb zusammen mit dem Italiener Guglelmo Marconi den Physik-Nobelpreis. 1918 starb er in New York im Alter von 67 Jahren.

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