Die Newtonschen und Fresnelschen Beugungsexperimente

Die Weiterführung der Newtonschen Beugungsexperimente

Beugung von Licht an Spalt und Hindernis

Interferenz-Winkelbedingung, Beugung und Abbildung

Beugungen hintereinander folgend und mit Zwischenabbildung

Frequenzminderung nach der Beugung

Innere und äußere Beugungsstreifen von Kreisöffnungen

Überlagerung von Interferenz und Beugung

Beugungsexperimente mit inhomogener Beleuchtung

Experimente mit polarisiertem Licht mit Spalt und Doppelspalt

Der Untergrund von Beugungsfiguren

Versuch der Deutung der Newtonschen Beugungsexperimente

Folgerungen aus den Newtonschen Beugungsexperimenten für Photonen

Folgerungen für die Struktur des Elektrons aus der des Photons

Das thermisch bedingte elektromagnetische Feld

Beugung und Lichtemission von Elektronen

Energiestufen der Elektronen im magnetischen Eigenfeld

Faradays elektro-tonische Zustände

Nahfeldoptik mit Berücksichtigung der Newtonschen Beugungsexperimente

Die Berücksichtigung der magnetischen Momente in der Quantentheorie

Licht im deterministischen und synergetischen Prozeß

 

| englisch| impressum | zurück | feedback | home |  

 

Die Newtonschen und Fresnelschen Beugungsexperimente

 


Photographien der Beugungsfigur des Dreieckspaltes und Grimaldis leuchtender Kante bestätigen Newtons Beobachtungen. Newton beschrieb den Übergang innerer zu äußeren Beugungsstreifen am Dreieckspalt und zeigte, daß gebeugtes Licht nur aus der engen Umgebung jeder Kante (Grimaldis leuchtende Kante) kommt und nicht von der Fläche des Spaltes. Fresnel hingegen teilte nur leicht berechenbare Grenzfälle mit, keine Übergänge innerer zu äußeren Streifen und berücksichtigte nicht die Lokalisierung gebeugten Lichtes. Seit 1850 übernahmen die Lehrbuchautoren Fresnels Theorie und unterschlugen Newtons Beugungsexperimente.

Experimente und Abbildungen



Abb. 1. Die Beugung am Dreieckspalt nach Newton [1] III, Beobachtung 10. Mit Sonnenlicht, einem kleinen Loch im Fensterladen, Entfernung zum Dreieckspalt 10 Fuß und zur Zeichenebene 9 Fuß. ABC Projektion (Schattengrenze) des Dreieckspaltes. Bei Sonnenlicht erhält man drei farbige Beugungsstreifen, mit monochromatischen Licht entprechend mehr.


Abb. 2(links). Die Beugungsfigur des Dreieckspaltes bei divergentem Licht. Eine Quecksilber-Höchstdrucklampe mit Grünfilter wurde mit einem Kondensor auf eine Blende vom Durchmesser 0,1 mm abgebildet. In 1 m Entfernung befand sich der Dreieckspalt 0...3 mm. a: Eine Photoplatte fing die Beugungsfigur in 0,5 m von Spalt auf, zweifach nachvergrößert, Belichtungszeit war den inneren Streifen angepaßt. b: Photoplatte in 2 m vom Spalt in 0riginalgröße.

Abb. 3(rechts) Die Beugungsfigur eines Dreieckspaltes bei parallelem Licht. Anordnung wie Abb. 2, nur vor dem Dreieckspalt stand eine Linse f' = 1 m, a und b 2fach nachvergrößert. a: Beugungsfigur in 0,5 m, b: Beugungsfigur in 2 m Entfernung vom Spalt.

Abb. 4. Die leuchtende Kante am Dreieckspalt. Eine Quecksilber-Höchstdrucklampe mit Grünfilter beleuchtete über einen Kondensor eine Durchmesser 0,1 mm Öffnung. In 1 m befand sich der Dreieckspalt, ein Rasierklingenspalt mit 3 mm Basisbreite. Eine Kamera mit doppeltem Bodenauszug und Tessar 1 : 4,5, f' = 13,5 cm war auf den Dreieckspalt scharf eingestellt und so weit seitlich gestellt, daß das direkte Licht neben das Objektiv fiel..


Abb. 5. Experimentelle Anordnung zur Photographie der leuchtenden Kante. Lt - Lichtquelle für Durchlicht, eine Quecksilber-Höchstdrucklampe HBO 100; C - Kondensor; F - Grünfilter; M - Mikroskopobjektiv; H - Kreisblende; Le - Linse für parallele Beleuchtung; S - Spalt 4 mm aus 0,03 mm; Kupferfolie; s - Entfernung von B zu S; Li - Lichtquelle für Auflicht, eine Glühlampe gespeist aus einem Stelltrafo; 0 -Kameraobjektiv Tessar 1 : 2,8, f' = 50 mm; Ca - einäugige Spiegelreflex-Kleinbildkamera mit Zwischenringen; a' - Bildweite = 380 mm. In dieser Abbildung wird die obere Kante als lichtseitige, die untere als schattenseitige bezeichnet.


Lichtseite Schattenseite Lichtseite Schattenseite

Abb. 6. Photographische Aufnahmen eines Spaltes 0,3 mm nach der Anordnung der Abb. 5. Der obere Teil zeigt den Spalt nur im Auflicht, der untere Teil zusätzlich im Durchlicht.
a. Ø H = 50 mm, s = 1 m, f' = 50 mm, b = 7,
b. Ø H = 50 mm, s = 0,5 m, f' = 50 mm, b = 7,
c. Ø H = 50 mm, s= 1 m, f' = 50 mm, b = 15,
d.Ø H = 50 mm, s = 1 m, f' = 50 mm, b = 30.

Abb. 7. Wie Abb. 6, aber:
a. Ø H = 50 mm, s = 1 m, f' = 135 mm, b = 7,
b. Ø H = 50 mm, s = 1 m, f' = 135 mm, b = 14,
c. Ø H = 50 mm, s = 1 m, f'= 10 mm, b = 7,
d. Ø H= 50 mm, s = 1 m, f' = 10 mm, b = 14.


Abb. 8. Photographische Aufnahmen der Streufiguren von Bärlappsporen in der Apparatur der Abb. 5, aber statt Li 1 bis F ein He-Ne Laser 188 und statt S eine Glasplatte mit Bärlappsporen, Abbildungsmaßstab wie Abb. 6.
a. Nur Auflicht,
b. Nur Durchlicht, b = 7,
c. Nur Durchlicht, b = 15

Abb. 9. Photographische Aufnahme der Spitze des Dreieckspaltes in der Apparatur der Abb. 5, im gleichen Abbildungsmaßstab wie Abb. 6. ,Ø B = 0,5 mm, s = 1 m, Die Striche deuten die Lage der Projektion des Spaltes an.
a. b = 7
b. b=15

Folgerungen


Fresnel bestätigte in seiner ersten Arbeit über die Beugung, daß gebeugtes Licht nur 'von den Kanten' kommt, konnte damit aber die inneren Beugungsstreifen des Hindernisses (und äußere des Spaltes) nicht berechnen. Auch hatte er festgestellt, daß am Spalt das Gebiet zwischen den gebeugten Bereichen nicht einfach abgedeckt werden darf. Tut man dies, so erhält man die Beugungsfigur des Doppelspaltes. Daher nahm er in der zweiten Arbeit das Huygensschen Prinzip als vorgegeben an. Den physikalischen Widerspruch der Herkunft des gebeugten Lichtes berücksichtigte er nicht mehr, ihn genügte die mathematische Darstellung in großen Entfernungen und er zeichnete seine Wellen als Kreise später nicht bis zum Hindernis. Fresnel war sich also der Schwächen seiner Theorie bewußt. Die Lehrbuchautoren ab 1850 ließen Newtons Beugungsexperimente weg und konnten so eine einfache aber irreführende Beschreibung der Beugung vortäuschen. Daß das Gebiet zwischen den Bereichen, aus denen gebeugtes Licht kommt, nicht abgedeckt werden darf, muß in späteren Arbeiten begründet werden, es rechtfertigt aber nicht die Extrapolation. Man kann zusammenfassen, daß Fresnel in späteren Arbeiten
  1. Die Beugung an der Halbebene, mit ungleichmäßigen Abständen der Beugungsstreifen, mittels Fouriertheorem mit dem Fresnelintegral, Huygensschen Prinzip und Youngs Interferenzprinzip, berechnen konnte.
  2. Die Beugung am Hindernis mit inneren und am Spalt mit äußeren Beugungsstreifen, mit konstanten Abständen der Beugungsstreifen, mit dem Fouriertheorem mit Winkelfunktionen der Formel (1) berechnen konnte. Insbesondere Punkt 2 ist aber nur in sehr großen Entfernungen gültig
Die (unterschlagenen) Newtonschen Beugungsexperimente zeigen:
  1. Gebeugtes Licht kommt nach Newton nur aus der engen Umgebung der Kante, nach Young und Fresnel fälschlich nur von der Kante.
  2. Die Beugung am Dreieckspalt demonstriert, daß in kurzen Entfernungen und großen Spaltweiten die inneren Beugungsstreifen des Spaltes (bzw. die äußeren des Hindernisses) entstehen, die der Beugungsfigur der Halbebene mit den Kante als Halbebenen entsprechen. Erst in größeren Entfernungen entstehen die äußeren Beugungsstreifen des Spaltes (bzw. die inneren des Hindernisses), die in Lehrbüchern nach 1850 als einzige Beugungsfigur des Spaltes angegeben wurden. Erst hier kommt also die unzulässige und falsche Extrapolation zur Geltung.

 

 
   

top

   © 2006 by tediamedia •  info@gebeugtes-licht.de