Ein Paar optische Versuche

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Annalen der Physik und Chemie
Band LXIII, Heft 9, Seite 49–55
Ludwig Merz
Ein Paar optische Versuche
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[49]
IV. Ein Paar optische Versuche; von Dr. L. Merz in München.
1) Polarisation mit einem bloßen Glaswürfel.

Schon wenn man ein schnell gekühltes Glasparallelepiped etwas schief vor sich hinhält, so daß man von der oberen der zwei polirten Flächen das Licht der Wolken durch Reflexion in’s Auge bekommt, sieht man mehr oder minder ein Farbenspiel, welches nur von der Polarisation im Innern des Glases kommen kann. Es hat dieß einige Aehnlichkeit mit einer andern Erscheinung: Kehrt man nämlich ein Prisma von ziemlich spitzem Winkel mit der Basis von sich hinweg, und sieht dann von oben schief darauf, so sieht man die prismatischen Farben der verkehrt reflectirten Gegenstände viel lebhafter als durch’s Prisma hindurch, denn die Strahlen sind hier zwei Mal gebrochen worden, so viel ihrer nämlich von [50] der unteren Fläche des Prisma’s reflectirt sind, und haben dadurch eine stärkere Zerstreuung erhalten, wozu überdieß die größere Schiefe des Einfallswinkels beiträgt. So werden nun die von einer Wolke kommenden Strahlen an der oberen Fläche jenes Parallelepipedons gebrochen, an der unteren reflectirt, und diese reflectirten werden nochmals beim Austritt an der oberen gebrochen, doch alles nur in geringem Maaß, weil man erstens mit parallelen Flächen zu thun hat, und zweitens der Einfallswinkel, um eine Totalreflexion zu vermeiden, nicht groß seyn darf, gerade so wie das Prisma bei größerem Brechungswinkel die reflectirten Farben nicht mehr zeigt. Dabei haben nun auch die Strahlen im Innern des gekühlten Glases eine solche Einwirkung erhalten, daß sie die prismatischen Farben nicht mehr in gewohnter regelmäßiger Folge, sondern, je nach der statthabenden Spannung des Glases, verzogen zeigen, wie wir es auch bei der gewöhnlichen Polarisation gekühlter Gläser finden. Am deutlichsten jedoch kann man eine solche Polarisation ohne Polarisationsinstrument an einem auf allen sechs Seiten geschliffenen und polirten Würfel von schnell abgekühltem Glase wahrnehmen. Sieht man bei gehöriger Stellung von oben her in denselben hinein, so sieht man, vorzüglich von den Kanten und Ecken ausgehend, ein hübsches Farbenspiel von bestimmten Figuren. Hier nämlich wirken nicht nur Brechung und Reflexion der oberen und unteren Fläche, sondern auch noch jene der Seitenflächen ein, man sieht darum auch bei guter Stellung die Polarisation im Innern des Glases selbst, nicht nur zunächst an der Oberfläche. Ich habe diesen Würfel noch unter einem Polarisationsinstrument, wie deren seit Fraunhofer im Institut meines Vaters gefertigt werden, untersucht, und will, auch auf die Gefahr hin, schon Bekanntes zu wiederholen, wenige Bemerkungen hier folgen lassen, weil sie einige bisher weniger hervorgehobene Momente enthalten mögen. [51] Der Würfel zeigt zunächst nicht nach allen drei Axen die gleichen Erscheinungen. Ist in deren nach auswärts, d. h. bei senkrechter Stellung der Kanten gegen die einfallenden Strahlen, aus Weiß in die Ecken, bei schiefer Stellung aus Dunkel in die Kantenmitten verlaufenden, hyperbolischen Bögen, das eine Mal das Roth in ihrer Mitte voherrschend, so ist es in der zweiten Axenrichtung die grüne Farbe, und in der dritten eine dunkle, ziemlich unentschiedene blaue Farbe. Dreht man den Würfel um eine seiner Kanten, so geht allmälig die eine Farbe in die andere über. Es ist dieß eben so, wie wenn die oberen beiden Spiegel des Instruments bald senkrecht, bald parallel zum polarisirenden Spiegel stehen, und dabei der Würfel Roth, Grün, und bei Zwischenstellungen die Uebergänge, oder bei der Stellung nach einer seiner Axen, in welcher die mindeste Spannung stattgefunden zu haben scheint, keine Farbe vor der andern stärker hervortreten läßt. Beobachtet man statt der Spiegel mit einem Doppelspath, so sieht man bei dessen Drehung das gewöhnliche Bild mit dem ungewöhnlichen wechseln, jedenfalls aber, wenn in dem einen das Grün hervortritt, so in dem andern das Roth, und umgekehrt. Merkwürdig ist, daß ein Glimmerblättchen, das bei der parallelen Stellung des Instruments Roth und bei der senkrechten Grün zeigt, weder das Roth noch das Grün des Würfels besonders ändert, dagegen das Blau im ersten Fall in Grün, im zweiten in Roth verwandelt. Ich habe auch ein Paar solcher Würfel übereinandergestellt, doch die Erscheinung nur complicirter und weniger rein gesehen; ich will darum lieber die Wahrnehmungen von mehreren dünnen Parallelepipeden beifügen. Gewöhnlich zeigt ein einziges solches, wenn seine Kanten schief gegen die Richtung der Strahlen gestellt sind, unter dem Polarisationsinstrument in der Mitte bei Parallelstellung der Spiegel einen blauen braungesäumten Fleck, bei senkrechter Stellung ist dieser aber [52] gelb und weißgesäumt. Bringt man auf das erste ein zweites, so geht der blaue Fleck in Roth, der braune Saum in Blau, der gelbe Fleck in Blau, und der weiße Saum in Roth über; bei drei Parallelepipeden sieht man alle sieben prismatischen Farben bestimmter, nur im zweiten Fall in umgekehrter Folge; bei weiterer Vermehrung der Gläser wird die Erscheinung nur complicirter. Diese Wahrnehmungen gelten übrigens nicht von allen Gläsern gleich, weil nicht bei allen die Abkühlung gleicherweise stattfindet. Im Vergleich mehrer dünner Gläser mit einem einzigen, das so dick ist, wie die andern zusammen, fand ich in den meisten Fällen die Polarisation bei den ersteren weniger rein und intensiv erscheinend, wohl weil durch die Reflexion an den Zwischenflächen viel Licht verloren geht. Diese Steigerung der Polarisation mit der Dicke und Zahl der Gläser steht eigentlich im Gegensatz zur Polarisation bei den Farben dünner Blättchen, die Bedingungen sind aber in beiden Fällen auch andere. Noch will ich bemerken, daß man jenen Würfel, der durch sich selbst schon, indem er die nöthigen Spiegel enthält, ein Polarisationsinstrument ist, am besten so verfertigt, daß man dem Glas zuerst die Würfelform giebt, es am Feuer bis zum Weichwerden glüht, und dann auf Holz, damit es nicht springt, dem Luftzug aussetzt, danach aber schleift und polirt. Gelegentlich erwähne ich, daß mir neulich ein schlecht geschliffenes Doppelobjectiv unter die Hand gekommen ist, welches an seinen Innenflächen zwei Berührungspunkte hatte, und darum die Newtonianischen Ringe doppelt und in einander verlaufen zeigte, ungefähr wie bei der Polarisation von zweiaxigen Krystallen, nur daß das schwarze Kreuz fehlte. Ob nicht einige Aehnlichkeit der Bedingungen stattfindet? die Curve nähert sich der Lemniscate. Oben führte ich die Veränderung von einer Farbe in die andere bei Vermehrung der Glasschichten an; ein ähnliches, doch auf anderer Wirkung beruhendes, Phänomen bot sich mir in Folgendem: Mehrere Gläser, die sämmtlich [53] grünfarbig vom Ursprung, durch eine dünne gelbe Ueberfangsschicht, aber von blauer Farbe waren, gaben, wenn ihrer drei, vier oder fünf hintereinandergelegt wurden, beim Durchsehen ein immer dunkleres Blau, das allmälig dem Violett sich näherte; ein sechstes Glas verwandelte aber dieses schon in ein entschiedenes Roth, das bei noch mehr Gläsern immer tiefer sich auswies. Rein blaues Glas zeigte nie einen solchen Uebergang. Zur Zeit finde ich noch keine genügende Erklärung davon in der Absorptionstheorie; nur möchte daraus etwa noch zu folgern seyn, daß das Roth sehr wohl in der Abstufung des Spectrums auch hinter Violett zu stehen kommen könnte. Vielleicht haben andere Physiker bestimmtere Versuche hierüber gemacht.

2) Teleskopisches Curiosum.

Mein Bruder, der sich dem optischen Institute widmet, machte mich neulich auf eine von ihm gemachte Beobachtung aufmerksam. Richtet man ein gewöhnliches astronomisches Ocular, von nicht gar starker Vergrößerung, und am Ende einer hinlänglich langen, von vorn mit einer engen Blendung versehenen, Röhre befestigt, gegen einen nähern oder fernern Gegenstand, so sieht man unerwarteterweise ein zwar nicht sehr deutliches, aber vergrößertes und aufrechtes Bild desselben, so daß man hier ein Fernrohr ohne Objectivglas erhält. Je länger die Röhre und je kleiner die Blendungsöffnung ist, desto größer und reiner erscheint das Bild; man wird daher sogleich mit Recht folgern, daß die Erklärung des Phänomens lediglich auf der Porta’schen Camera obscura beruht. In der That, die durch die enge Oeffnung gegangenen Strahlen entwerfen im Hintergrund ein verkehrtes Bild des Gegenstandes, und dieses wird, wie z. B. bei Beobachtung der Beugungsfransen geschieht, mit einer vergrößernden Lupe betrachtet und aufrecht gemacht. Einige Verschiebung des Oculars ändert in [54] der Erscheinung nicht gar viel, und eben dieses beweist wiederum, was ich im meinem Schriftchen: »Die neuern Verbesserungen am Mikroskop, nebst den sie begleitenden Aenderungen in der Dioptrik. München, J. Palm’s Hofbuchhandlung 1843,«[WS 1] näher zu beleuchten Gelegenheit hatte, daß wir nicht mit parallelen, sondern etwas divergenten Strahlen sehen. Zum Gebrauch dient natürlich ein solches, wenn ich’s sagen soll, kopfloses Fernrohr noch weniger als ein anderes, dessen Construction mir früher beifiel. Klügel hat nämlich in Gilbert’s Annalen 1810, 3. Stück, und in seiner Dioptrik von der achromatischen Construction der Oculare gesprochen.[WS 2] Die Franzosen und Italiener haben solche Oculare bereits auch als Mikroskop-Objective angewendet, und Santini hat ihnen in seiner »Teorica degli stromenti ottici. Padova 1828,«[WS 3] ein eigenes Kapitel gewidmet. In ähnlicher Weise, wie für Mikroskope, könnte man nun auch Objective für Fernröhre von einer einzigen Glasart machen, und zwei Planconvexlinsen in gehörige Entfernung von einander gebracht, geben wirklich ein nahezu befriedigendes Bild. Indeß diese Entfernung, wenn auch noch nicht gleich der Summe der beiderseitigen Brennweiten, denn hiefür erhielte man nur wieder Parallelstrahlen, ist doch so groß, und das Fernrohr würde dadurch an Verkürzung so wenig gewinnen, daß Jeder, dem nicht das Flintglas zu sehr mangelt, gerne bei den gewöhnlichen achromatischen Objectiven um so mehr stehen bleiben wird, als die Kugelabweichung noch zu viel in’s Gewicht fällt, und ich will daher mich nicht weiter dabei aufhalten. – Schließlich, weil ich’s nicht anderswo gut anbringen kann, möchte ich einige Naturforscher, die hiefür mehr Gelegenheit haben, als ich, bitten, verschiedene Diamanten auf ihre Flächen unter dem Mikroskop zu untersuchen. Ich sah an ein Paar solcher gut geschliffener Diamanten feine Furchen, und wäre geneigt, wenn sich an allen, auch bei bester Politur, solche Furchen fänden, einiges [55] von dem Glanz und Lichtspiel des Diamanten, ob jener nun Feuer oder Wasser heiße, ihnen zuzuschreiben, wie sie z. B. die Furchen der Perlmutter deren irisirenden Glanz mittelst Beugung und Reflexion verursachen. Die Brechung, die bei der Perlmutter wegfällt, wird beim Diamant jedenfalls zur Erhöhung des Phänomens beitragen.

Anmerkungen (Wikisource)

  1. Die neueren Verbesserungen am Microscope nebst den sie begleitenden Aenderungen in der Dioptrik. J. Palm’s Hofbuchhandlung, München 1843 Google
  2. Klügel: Angabe eines möglichst vollkommnen achromatischen Doppel-Objectivs, und über die Anwendbarkeit dieser und ähnlicher Berechnungen für Künstler zur Verfertigung achromatischer Fernröhre. In: Annalen der Physik. Band 34, Joh. Ambr. Barth, Leipzig 1810, S. 265 Quellen – Georg Simon Klügel: Analytische Dioptrik in zwey Theilen. Johann Friedrich Junius, Leipzig 1778 e-rara.ch
  3. Giovanni Santini: Teorica degli stromenti ottici destinati ad estendere i confini della visione naturale. Band 1. Padua 1828 Google