Geschichte des I. Physikalischen Instituts

Die Physik an der Universität Gießen ist seit Gründung der Universität im Jahre 1607 vertreten. Bis 1644 werden die Physikvorlesungen durch Professoren der Theologischen Fakultät bestritten, zwischen 1645 und 1788 dann durch Mediziner. In dieser Epoche gehen in wachsendem Umfang experimentelle Vorführungen in den Physikunterricht ein. Gegen Ende des 18. Jahrhunderts vollzieht sich die entscheidende Wendung zu einer auf Experimenten aufgebauten Lehre.

1789 wird Georg Gottlob Schmidt auf das neu eingerichtete Ordinariat für "Mathematik und Physik" berufen. Er gründet privat ein "Physikalisches Cabinet". Es gelingt ihm 1815 erstmals, Apparate auf Kosten der Universität anzuschaffen: Bis dahin mussten alle Geräte aus privaten Mitteln finanziert werden. Seine Forschungsarbeiten betreffen vorwiegend mechanische und thermische Eigenschaften der Gase, besonders der Luft.

Der selbstständige Lehrstuhl Physik wird 1838 mit der Berufung Heinrich Buffs begründet. (Promotion: Giessen, 29.08.1827, "Ueber Indigsäure und Indigharz" bei J. Liebig.) In einem Nebenbau seines Wohnhauses richtet Buff mit privaten Mitteln einen Hörsaal und Laborräume ein. Erst von 1844 an zahlt ihm der hessische Staat Miete und ersetzt die Kosten für das Mobiliar. Auf Buffs Betreiben wird 1862 ein physikalisches Seminar für die Ausbildung von Physiklehrern eingerichtet. Buff, der den Lehrstuhl drei Jahrzehnte innehat, ist zu seiner Zeit einer der angesehensten Vertreter seines Fachs in Deutschland, dokumentiert durch seine Lehrbücher und eine Vielzahl von Publikationen. In seinen bekannteren Arbeiten befasst er sich mit der Elektrizität, besonders den Elektrolyten und mit gasdynamischen Problemen. Er hatte enge wissenschaftliche Verbindungen zu den Chemikern Liebig und Wöhler.

Mit der Anordnung unternimmt er 1888 in Gießen, kurz vor seinem Weggang nach Würzburg, die ersten Versuche zur experimentellen Bestätigung der Lorentz´schen Theorie der Dielektrika. Alle diese Experimente hat Röntgen selbst von der wissenschaftlichen Bedeutung her höher eingeschätzt als die 1895 von ihm in Würzburg entdeckten Strahlen. Röntgen gilt zusammen mit Graham Bell auch als Vater der Photoakustischen Spektroskopie. In seiner Gießener Zeit entdeckt er, dass sich durch intermittierende Bestrahlung von Gasen mit Licht Töne erzeugen lassen. 1900 geht Röntgen dann nach München und erhält 1901 den ersten Physik-Nobelpreis. Auf seinem ausdrücklichen Wunsch hin wird er nach seinem Tod 1923 auf dem "Alten Friedhof" in Gießen beigesetzt.

Nachfolger Röntgens wird 1889 Franz Himstedt, zuvor Ordinarius in Darmstadt. Von ihm stammen bemerkenswerte Untersuchungen über den Zusammenhang zwischen elektrostatischen und elektrodynamischen Einheiten, über die elektromagnetische Wirkung bewegter elektrischer Ladungen und über elektromotorische Kräfte. Wie schon Röntgen drängt er auf den Neubau eines physikalischen Instituts. Die Räumlichkeiten im Hauptgebäude entsprechen, bedingt durch den naturwissenschaftlichen Fortschritt und die wachsende Bedeutung der Physik für die Ausbildung der übrigen Naturwissenschaftler, der Mediziner, der Tierärzte und der Landwirte, weder in ihrer technischen Ausstattung noch in ihrem Umfang den Erfordernissen. Erst 1895 kann das neue Institut an der Ecke Goethe-/ Stephanstraße bezogen werden.

Im gleichen Jahr erhält Wiener den Ruf nach Gießen. Er ist durch den experimentellen Nachweis stehender Lichtwellen in der Fachwelt bekannt geworden. Seine kurze Zeit als Professor in Gießen ist im Wesentlichen mit der Einrichtung des neuen Instituts ausgefüllt. 1899 folgt er einem Ruf nach Leipzig.

Der Nachfolger Wilhelm Wien, zuvor a. o. Professor in Aachen, bleibt nur zwei Semester in Gießen. 1900 weiht er den Neubau des Instituts ein und geht danach als Nachfolger von Röntgen nach Würzburg. 1911 erhält er den Nobelpreis für seine Strahlungsgesetze.

1900 wird Paul Drude berufen, bekannt durch seine umfangreichen Arbeiten auf dem Gebiet der Optik und der elektrischen Wellen. Eine entscheidende Wende in der Entwicklung der Physik und auch für die Arbeiten von Drude brachte die Entdeckung der Hertz´schen Wellen im Jahre 1888. Sie verhalf zugleich der elektromagnetischen Theorie von Maxwell zum Durchbruch. Auch für die Optik wird die Einführung dieser Theorie von entscheidender Bedeutung. In der Folge beschäftigt sich Drude mit einer Erweiterung der Maxwell´schen Gleichungen zur Erklärung der magnetooptischen Erscheinungen sowie mit der Beziehung der Dielektrizitätskonstanten zum optischen Brechungsindex. Die bedeutendsten Arbeiten in Gießen sind die über das "Elektronengas in Metallen". Drude lehnt 1904 einen Ruf nach Breslau ab, folgt jedoch 1905 einem Ruf nach Berlin "auf den ersten und vornehmsten Lehrstuhl der Physik in Deutschland".

1905 erhält Walter König das Ordinariat für Experimentalphysik an der Universität Gießen. König befasst sich mit vielen, ganz unterschiedlichen Gebieten, mit optischen, elektrischen und magnetischen Eigenschaften von Festkörpern, mit Hydrodynamik, elektrischen Wellen und Meteorologie. König bleibt zeit seines Lebens ein klassischer Physiker, der zahlreiche Gebiete durch weiteren Ausbau fördert. Für den Ausbau der an Bedeutung ständig wachsenden Physik erwirkt er die Umwandlung des Extraordinariats für Theoretische Physik in ein Ordinariat und die Einrichtung eines Extraordinariats für Experimentalphysik. Im Jahre 1911/12 ist er Rektor der Universität.

Nachfolger Königs wird 1930 Walter Bothe. Ihm gelingt in Gießen die Entdeckung des angeregten Atomkerns. Die Situation der Experimentalphysik in Gießen wird durch Bothe trotz seiner nur zweijährigen Tätigkeit völlig verändert. Gießen ist zu einer Forschungsstätte größter Aktualität geworden. Bothe erhält 1954 den Nobelpreis für Physik, 24 Jahre nach seiner wichtigsten Entdeckung, der künstlichen Kernanregung. 1956 empfängt er die Ehrendoktorwürde der Universität Gießen.

1932 wird Christian Gerthsen aus Tübingen als Ordinarius für Experimentalphysik nach Gießen berufen. Schwerpunkt der wissenschaftlichen Interessen Gerthsens sind Stöße schneller atomarer Teilchen. Die Kernphysik nimmt einen entscheidenden Aufschwung, als man entdeckt, dass Kernreaktionen durch den Stoß von Ionen hoher Bewegungsenergie ausgelöst werden können. Gerthsen hat die Idee, die Ionen mittels Umladung zweimal hintereinander die gleiche Spannung durchlaufen zu lassen. Damit ist die Idee des Tandembeschleunigers geboren. Auch mit einem weiteren großen Wurf eilt Gerthsen seiner Zeit voraus: Er zeigt, dass Ionen genügend hoher Energie beim Zusammenstoß mit Atomen oder Molekülen die Emission charakteristischer Röntgenstrahlung anregen. Gerthsen war ein begeisternder Hochschullehrer. 1939 wird Gerthsen als Direktor des I. Physikalischen Instituts an die Universität Berlin berufen.

1941 wird Wilhelm Hanle Institutsleiter. Seine wissenschaftlichen Arbeiten und Interessen überdecken ein weites Spektrum: Optische und elektrische Eigenschaften von Festkörpern, Wechselwirkung energiereicher Strahlung mit Materie, Plasmaphysik und kernphysikalische Probleme. Wieder aufgegriffen werden atomspektroskopische Arbeiten aus seiner Göttinger Zeit: Level-crossing ("Hanle-Effekt"), Level-crossing in Vorwärtsstreuung und selektive Reflexion im Magnetfeld. Er ist viele Jahre Mitherausgeber wissenschaftlicher Zeitschriften sowie Mitglied einer ganzen Reihe von Gremien auf nationaler und internationaler Ebene. Hanle wird 1969 emeritiert.

Die langjährige günstige Entwicklung der Physik in Gießen wird durch den 2. Weltkrieg und seine Folgen jäh unterbrochen. 1944 fällt das Physikalische Institut fast völlig einem Bombenangriff zum Opfer. Trotzdem planen die Physiker, die einen großen Teil des Instrumentariums durch Auslagerung nach Lauterbach gerettet haben, bald nach dem Einmarsch der Amerikaner den provisorischen Aufbau von Teilen des Instituts und die Aufnahme des Instituts und des Vorlesungsbetriebes. Die Bemühungen zur Wiedereröffnung der Universität Gießen nach dem Krieg, an denen Hanle und der Theoretiker Bechert beteiligt sind, scheitern zunächst. Besatzungsmacht und Landesregierung beschließen, in Gießen nur eine "Hochschule für Bodenkunde und Veterinärmedizin" mit einer kleinen naturwissenschaftlichen Rumpffakultät zu belassen. Erster Rektor der neuen Hochschule wird als dienstältester Dekan der Physiker Paul Cermak. Das seit 1922 von ihm besetzte Extraordinariat für Experimentalphysik ist Keimzelle des später begründeten Instituts für Angewandte Physik.

Im Sommer 1946 werden die ausgelagerten Teile des Instituts nach Gießen zurückgeführt, der Vorlesungs- und Forschungsbetrieb wird - wenn auch unter widrigsten Umständen - aufgenommen, und das Physikalische Kolloquium wird wieder eröffnet. Der für die Ausbildung von Physikern unabdingbare Lehrstuhl für Theoretische Physik wird auf Betreiben Hanles 1948 von den Leitz Werken Wetzlar gestiftet. Der Aufbau des Instituts durch Eigenleistungen von Institutsangehörigen und durch Spenden ist sein Verdienst. Zur 350-Jahrfeier im Jahre 1957 ist die Physik praktisch wieder voll intakt. Durch zähes Verhandeln und unterstützt durch Hanles Rufe nach Berlin und Saarbrücken wird erreicht, dass 1960 mit der Planung der Neubauten der Physikalischen Institute im Heinrich-Buff-Ring und des Strahlenzentrums im Leihgesterner Weg begonnen werden kann. 1967 werden die neuen Institutsgebäude eingeweiht.

In die Zeit Hanles fallen auch die Einrichtungen neuer Lehrstühle für Angewandte Physik, Experimentalphysik II, Theoretische Physik II und III, Biophysik und Kernphysik. 1970 verleiht ihm die Universität Stuttgart den Dr.-Ing. E. h. 1987 wird ihm für seine Verdienste um den Wiederaufbau der Universität nach dem Kriege die Würde eines Ehrensenators verliehen.

Nachfolger Hanles wird 1969 Arthur Scharmann. Die Forschungsinteressen Scharmanns sind wie die seines Vorgängers sehr breit gefächert und liegen im Bereich der Festkörperphysik, der Atomphysik, der Kernphysik und auch der Medizinischen Physik. Er beschäftigt sich u. a. mit der Zerstäubung von Festkörpern beim Beschuss mit Ionen (Sputtern), Lumineszenzphänomenen anorganischer Kristalle, der Exoelektronenemission und der Festkörperdosimetrie. In seine Zeit als Institutsleiter fällt auch der Beginn der Gießener Aktivitäten auf dem Gebiet der Ionentriebwerke, die bis heute in der interplanetaren Raumfahrt verwendet werden. Hinsichtlich der Zahl der Mitarbeiter, der Publikationen und eingeworbenen Drittmittel wächst das Institut unter seiner Leitung.  Das Wirken Professor Scharmanns wird u.a. durch die Verleihung von vier Ehrendoktorwürden (1983 bis 1990 in Toulouse, Nizza, Syndney und Duisburg), des Bundesverdienstkreuzes,

des Bundesverdienstkreuzes I. Klasse und des Großen Bundesverdienstkreuzes (1993) gewürdigt. 1995 wird er Ehrenmitglied des Joffe-Instituts der Russischen Akademie der Wissenschaften in St. Petersburg. Das Wirken Professor Scharmanns wird u.a. durch die Verleihung von vier Ehrendoktorwürden (1983 bis 1990 in Toulouse, Nizza, Syndney und Duisburg), des Bundesverdienstkreuzes, des Bundesverdienstkreuzes I. Klasse und des Großen Bundesverdienstkreuzes (1993) gewürdigt. 1995 wird er Ehrenmitglied des Joffe-Instituts der Russischen Akademie der Wissenschaften in St. Petersburg.

1996 wird Bruno Meyer auf den Lehrstuhl des I. Physikalischen Instituts berufen. Die Forschungsausrichtung des Instituts wird fokussiert auf Themen der modernen Festkörperphysik und der Materialwissenschaften. Dies beinhaltet hauptsächlich die Halbleiterphysik (Prof. Meyer). Mit Methoden der modernen Festkörperspektroskopie und der Oberflächenanalytik werden Halbleiter mit großen Bandlücken, die Gruppe-III-Nitride (z.B GaN, SiC), hinsichtlich ihrer Verwendung als optoelektronische und photonische Bauelemente untersucht und optimiert. Breite Fragestellungen von der epitaktischen Herstellung über Materialtransportphänomäne in Schmelzen (Prof. Schwabe) bis zur grundlegenden Charakterisierung werden abgedeckt. Dabei stehen u. a. diverse Dünnschicht-Technologien, ein Reinraum zur Mikro-und Nanostrukturierung sowie ein umfangreicher Gerätepool zur Festkörperanalytik zur Verfügung.