Das Licht im Vergleich zu dem Schalle

Das Licht im Vergleich zu dem Schalle.

Von Bruno Hasert.

Das Licht, die Quelle alles Lebens, stammt für unsere Erde von der Sonne und ist das Product einer gewaltigen, rings um diesen Weltkörper vor sich gehenden Verbrennung, demnach der Vereinigung des Sauerstoffgases mit andern Elementarkörpern. Diese Vereinigung ist nun stets von einer sehr rapiden zitternden Bewegung der beiden sich vereinigenden Körper begleitet, und diese zitternde Bewegung erzeugt die Erscheinung ebenso des Lichtes, wie der Wärme und der Elektricität dadurch, daß sie sich dem überall vorhandenen Aether mittheilt. Je nach der Schnelligkeit dieses Zitterns (dieser Wellenbewegung) entstehen dann die drei innig mit einander verwandten Erscheinungen des Lichtes, der Wärme und der Elekricität. Sie alle haben also ihren Grund in der Bewegung des Aethers. In ähnlicher Weise wird der Schall durch die zitternde Bewegung der gröbern Körper erzeugt, und indem sich diese Schwingungen der Körper durch die Luft fortpflanzen, wird der Schall auf größere Entfernungen hörbar. Alle diese Schwingungen des Aethers und der Luft können sich andern Körpern mittheilen und werden also in diesen ebenfalls Licht, Wärme, Elektricität und Schall erregen.

Die Verbrennung erzeugt nun aber nicht immer Licht, sondern kann auch ohne dieses Wärme oder Elektricität entwickeln. So geht z. B. im menschlichen und thierischen Körper fortwährend im Blute mit Hülfe des eingeathmeten Sauerstoffs ein Verbrennungsproceß vor sich, der nur Wärme (die sog. thierische oder Lebenswärme) hervorruft. Und auf gleiche Weise scheint sich die Elektricität in den Nerven zu bilden.

Die innige Verwandtschaft des Lichtes, der Wärme und der Elektricität läßt sich dadurch beweisen, daß Wärme und Elekricität unter veränderten Bedingungen der Strahlung sich in das intensivste Licht umwandeln können. Das Knallgas z. B. brennt mit einer Flamme, deren Licht beinahe Null ist, da es noch nicht den 20. Theil der Lichtstärke einer Spiritusflamme erzeugt, dagegen ist die durch dieses Gas hervorgebrachte Wärme so stark, daß man Eisen mit Leichtigkeit und selbst das in allen anderen Feuern unschmelzbare Platin schmelzen kann. Leitet man nun aber diese fast lichtlose Flamme auf Thon oder ungelöschten Kalk, so entsteht ein so starkes Licht, daß es dem Auge unerträglich ist. Ebenso lassen sich die elektrischen Schwingungen in die intensivsten Lichtschwingungen umwandeln, wenn ein starker elektrischer Strom durch Kohlenspitzen geleitet wird, wobei ein noch stärkeres Licht als das vorige entsteht.

Das von der Sonne zu uns kommende Licht enthält stets außer den Lichtstrahlen auch noch Wärme- und elektrische Strahlen. Sodann zeigt sich ferner, daß durch starke Reibung von Körpern zuerst Wärmestrahlen, dann bei höherer Steigerung auch elektrische und Lichtstrahlen entwickelt werden.

Fangen wir nun einen Lichtstrahl durch ein Prisma auf, so zeigt sich derselbe, nachdem er durch das Prisma hindurchgegangen ist, nicht mehr als einfaches, weißes Licht, sondern er ist in einer Reihe verschiedenfarbiger, parallel neben einander liegender und hier und da durch dunkle Linien getrennter Bänder zerlegt. In dem Bilde des zerlegten Lichtstrahls finden sich alle Farbennüancen vor, und die Reihenfolge der Farben ist dieselbe, wie wir sie im Regenbogen sehen: zuerst Roth, dann Orange, dann Gelb, dann Grün, Blau und Violett. Zwischen diesen Hauptfarben liegen alle möglichen Mischfarben, welche durch verschiedene Vermischung der Grundfarben entstehen können. Es ist demnach das weiße Licht eine Verbindung von einer großen Menge verschiedenfarbiger Strahlen.

Bezeichnet man jede verschiedene Farbe mit dem Worte Lichtton, so ist das weiße Licht das harmonische Zusammenklingen aller Lichttöne, es ist der in vollen Klängen tönende Lichtaccord. Die drei Grundtöne dieses Accordes sind die Farben Roth, Blau und Gelb, durch deren gegenseitige Verbindung alle übrigen Farben erzeugt werden können. Vergleichen wir nun Licht und Schall, sowie das Verhältniß der verschiedenen Körper zu Beiden. Sowie das Licht durch die schnellschwingende Bewegung des Aethers fortgepflanzt wird, so pflanzt sich auch der Schall auf ähnliche Weise durch die Wellenbewegung der Luft fort. Beide Schwingungsbewegungen entstehen nicht von selbst, aus freiem Antriebe, sondern müssen durch Erzittern bestimmter Stoffe angeregt werden; für das Licht kennen wir als Quelle die verbrennenden Substanzen an der Sonne, ebenso wie bei jedem künstlich erzeugten Licht. Töne werden erzeugt durch jede Kraft, welche einen elastischen Körper durch einen Anschlag in schwingende Bewegung versetzt. Eine gespannte Saite z. B., die mit dem Finger berührt wird, giebt, durch diese Berührung in Schwingungen versetzt, einen bestimmten Ton von sich. Verändert man die Spannung dieser Saite und berührt sie wieder, so ist der Ton ein anderer geworden; ebenso geben verschieden dicke Saiten verschiedene Töne. Kurz, es steht fest, daß die Art des Tones bedingt ist durch die Dicke des tönenden Körpers und durch die Spannung desselben. Alle Körper nun, die wir um uns erblicken, haben ein bestimmtes Verhalten zum Schalle; je nachdem sie mehr oder minder elastisch in ihren Theilen sind, werden sie langsamere oder schnellere Schwingungen machen können, und davon hängt dann die Beschaffenheit des Tones ab, welchen sie von sich geben können. Je schneller die Schwingungen, desto höher wird der Ton; je langsamer, desto tiefer. Manche Körper, wie z. B. ein Stück weichen Thons oder lose zusammengeballte Wolle (Watte), gerathen beim Anschlagen in gar keine Schwingung und geben also keinen Ton von sich, sie besitzen keine Schallelasticität.

Ein ganz ähnliches Verhalten wie für die Schallschwingungen besitzen die uns umgebenden Körper auch für die Lichtschwingungen. Je nach der besondern inneren Struktur und Spannung haben dieselben eine größere oder geringere oder gar keine Lichtelasticität und können demnach die Lichtwellen mehr oder weniger vollkommen in ihrer Substanz fortpflanzen. Diejenigen Körper, welche vollkommen lichtelastisch sind, werden alle Lichtschwingungen in ihrer Substanz fortpflanzen, das Licht wird ungehindert durch sie hindurchgehen und wieder ziemlich ungeschwächt aus ihnen heraustreten, um seinen Weg weiter zu verfolgen. Diese vollkommen lichtelastischen Körper, welche auch alle Lichttöne zugleich wiedergeben, nennt man durchsichtige farblose, wie das Glas, das Wasser, die Luft etc. – Andere Körper dagegen sind vermöge ihres Baues nur im Stande einen oder den andern bestimmten Lichtton wieder zu geben und denselben im Innern ihrer Substanz fortschwingen zu lassen, so daß er an der anderen Seite wieder austritt. Diese Körper sind also nur lichtelastisch für einen Lichtton, wie z. B. das rothe durchsichtige Glas und der Rubin für den rothen Lichtton, das gelbe Glas und der Topas für den gelben Lichtton, das blaue Glas und der Sapphir für den blauen Lichtstrahl. Das weiße Licht, welches auf einen solchen Körper von bestimmter Lichtspannung trifft, wird also nur theilweise durch denselben hindurchgelassen, teilweise zerstört. Diejenigen farbigen Strahlen des weißen Lichtes, deren Schwingungsgeschwindigkeit der bestimmten Lichtelasticität eines solchen Körpers entspricht, werden, indem sie diese seine Lichtelasticität in Thätigkeit versetzen, von den Körpern fortgepflanzt oder weiter vibrirt, die andern dagegen, indem sie kein Echo in ihm wachrufen, können von ihm nicht wiedergegeben werden und gehen aus dem Zustande der Bewegung in den der Ruhe über. Da aber das Licht in seinem ganzen Wesen doch nur ein Bewegungszustand ist, so hört derjenige Theil des Lichtes, welcher in den Ruhezustand tritt, vollständig auf zu sein.

Jeder Ton hat eine bestimmte Anzahl Schwingungen in der Secunde, der tiefste Baßton macht 16 Schwingungen, der höchste Discantton 8000 in dieser Zeit; zwischen diesen beiden Extremen der musikalischen Töne liegen die Schwingungszahlen aller übrigen Töne, jedem dieser Töne entspricht eine bestimmte Spannung der tönenden Saite. Nehmen wir nun drei oder mehrere Saiten und spannen dieselben so, daß die eine 100, die andere 500, die dritte 1000 Schwingungen in einer Secunde macht, so wird jede dieser Saiten bei dieser bestimmten Spannung stets nur den ihr möglichen bestimmten Ton von sich geben können. Schlagen wir nun auf einem anderen musikalischen Instrumente, welches in einer bestimmten Entfernung von den gespannten Saiten steht, einen Accord an, der jene drei Töne dieser Saiten enthält, so werden diese letzteren, ohne berührt worden zu sein, von selbst in Schwingung kommen und jede einzelne den Ton wiederholen, der in dem angeschlagenen Accorde, ihrer Spannung entsprechend, enthalten war.

Ganz ähnlich wie dieses Mitklingen der nicht berührten Saiten durch einen von fern hertönenden Accord, wo jede mitklingende Saite je nach ihrer besonderen Spannung einen bestimmten Ton aufnimmt und wiederklingt, ist auch das Verhalten der in ihrem Innern verschieden angespannten Körper der Außenwelt unter der fortwährenden Einwirkung der mächtigen Lichtaccorde, die von der Sonne mittelbar oder unmittelbar auf sie niederströmen. Alle denkbaren Lichttöne (Farben) sind in diesen der Sonne entströmenden Lichtaccorden enthalten, und jeder Körper nimmt nur den Ton auf, der seiner besonderen Bestimmung (Lichtelasticität) entspricht, und klingt nur diesen Lichtton nach. Durch diese verschiedenartige Lichtspannung der Körper entstehen demnach die so verschiedenartigen Färbungen, die wir im Lichte an diesen Körpern wahrnehmen, und deswegen sehen wir ihre Farbe auch nur im Lichte. Je heller das Licht, desto stärker treten die Farbenunterschiede hervor, und wo kein Licht ist, da kann auch keine Farbe sein; im Finstern sind die Körper also nicht farbig, und es existirt gar kein Farbestoff. – Sowie es nun Körper giebt, welche beim Anschlagen keinen Ton von sich geben, so giebt es auch solche ohne Lichtelasticität, welche gar keinen Lichtton von sich geben können, wie die Kohle und andere schwarze Gegenstände, die also das Licht weder zurückwerfen, noch durch sich hindurchlassen. Diese Körper besitzen häufig jedoch noch einen Elasticitätsgrad, der ausreichend ist, um die weit weniger energischen Schwingungen der Wärme wiedergeben zu können, und der beständige Anprall der Lichtwellen mag die Wärmeschwingungen in ihnen noch steigern, woher es kommt, daß diese Körper, wenn sie den Sonnenstrahlen ausgesetzt werden, sich leichter erhitzen als solche Körper, welche die Lichtstrahlen in einer oder der andern Weise wiederzugeben vermögen. – Noch andere Körper haben eine so starke Lichtelasticität, daß sie die Lichtschwingungen noch lange fortvibriren, nachdem das Licht aufgehört hat, sie durch Bescheinen zur Activität anzuregen. Solche Körper werden noch nach Sonnenuntergang in die Nacht hinein leuchten können, wie die sogenannten phosphorescirenden Körper (faules Holz, Diamant).

Daß die Fähigkeit Licht fortzupflanzen nicht in den chemischen Stoffen oder Elementarstoffen, welche die Körper zusammensetzen, liegt, zeigt am deutlichsten der Kohlenstoff, welcher als Diamant die höchste Lichtelasticität besitzt, während die Kohle das Licht gar nicht fortpflanzt. Aehnliches findet sich bei allen Metallen, welche in gediegener Form für das Licht schon in geringen Dicken undurchdringlich sind, während sie in ihrer Verbindung mit Sauerstoff so lichtelastisch werden, daß sie Lichtwellen mehr oder weniger vollkommen wiederzugeben im Stande sind.