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
englisch
Beugungen hintereinander folgend und mit Zwischenabbildung
Es wird experimentell gezeigt:1. Hintereinander folgende Beugungen mit Licht aus der Beugungsfigur der Halbebene bringen am folgenden Spalt andere Ergebnisse als mit unbeeinflußtem Licht. 2. Wird ein Einzelspaltbild im Bild des Doppelspaltes abgedeckt, so enthält die Beugungsfigur trotzdem die Linien des Doppelspaltes, wenn vor de Zwischenoptik ein hinreichend langer Weg lag (Größenordnung Dezimeter). Das Photon erhält also Informationen auch vom Spalt, den es selbst nicht durchlaufen hat.
Abb. l. Experimentelle Anordnung für hintereinander folgende Beugungen. L - Lichtquelle, eine Hg-Höchstdrucklampe HBO 100; F - Grünfilter; C - Kondensor; D - Blende, eine Spinndüse 50 µm; Le - Linse f' = 1 m; HP - Halbebene, eine Rasierklinge; S - Spalt 0,3 mm , 10° gegenüber HP schräg stehend; P - Photofilm einer Kleinbildkamera ohne Optik.
Abb. 2. Experimentelle Ergebnisse bei hintereinanderfolgender Beugung in der Anordnung nach Abb. 1. Die Richtung von Licht- und Schattenseite wird durch die Halbebene bestimmt. Vergrößerung eines Negativs, bei dem die Belichtungszeit den höheren Ordnungen angepaßt war.
Abb. 3. Experimentelle Anordnung des Doppelspaltes mit Zwischenabbildung, der Strahlengang ist angedeutet. L - Lichtquelle, eine Hg-Höchstdrucklampe HBO 100; C - Kondensor; F - Grünfilter; IS Beleuchtungsspalt; Le - Linse f' = 1 m; S - Doppelspalt; O - Fernrohrobjektiv f' = 60 cm, Ø 10 cm, eine Linse bester Form; S' - Bild des Doppelspaltes; HP - Halbebene, eine Rasierklinge auf einem Schlitten mit Mikrometerschraube; P - Photographischer Film.
Abb. 4. Experimentelle Ergebnisse der Abdeckung eines Doppelspaltbildes mit -a = a =1,2 m; e = 1 m; IS :0,15 mm; S: 0,25 mm Einzelspaltweite und 1,5 mm Zwischensteg. In der Anordnung der Abb. 3 a. Beugungsfigur des Doppelspaltes, b. ein Einzelspaltbild abgedeckt c. HP über die Mitte zwischen den beiden Einzelspaltbildern vorgeschoben.
Abb. 5. Experimentelle Ergebnisse der Abdeckung eines Doppelspaltbildes mit a = -8 m; a' = 63 cm e = 30 cm; IS = 0,04 mm; S - Doppelspalt, Einzelspaltweite 1 mm, Zwischensteg 5 mm. In der Anordnung der Abb. 3. a. Beugungsfigur des Doppelspaltes, b. ein Spaltbild abgedeckt, c. HP über die Mitte der beiden Einzelspaltbilder vorgeschoben.
Abb. 6. Experimentelle Anordnung der Beugungsexperimente am Doppelspalt mit Zwischenabbildung bei schräg abgedecktem Spaltbild. L -Helium-Neon-Laser HNA 188, MO - Mikroskopobjektiv; D - Lochblende Æ 50 µm; Le - Kollimatorlinse f' = 1 m; S - Doppelspalt, ein Präzisionsspalt 0,75 mm geöffnet mit einem Achsstahl Ø 0,5 mm als Zwischensteg; 0 - Objektive verschiedener Brennweite; S' - Bild des Doppelspaltes S; HP - 1 : 30 schräg gestellte Halbebene in der Ebene S'; P - Photoplatte; e = 640 mm.
Abb. 7a. O - Tessar 1 : 2,8, f' = 50 mm, Abb. 7b. O - Tessar 1 : 4,5, f' = 135 mm,
Abb. 7c. O - Achromat 1 : 8, f' = 320 mm,
Abb. 7. Beugungsfigur eines Doppelspaltes mit schräg abgedecktem Spaltbild nach Abb. 6. Rechts neben jedem Bild ist der relative vertikale Abbildungsmaßstab e/f'O aufgezeichnet.
Abb. 8a. O - Tessar 1 : 4,5, f' = 135 mm Abb. 8b. O - Achromat 1 : 7, f' = 400 mm ,
Abb. 8. Beugungsfigur des Doppelspaltes mit schräg abgedecktem Spaltbild nach Abb. 6 bei e/f'O = konst.
Diskussion der Experimente am Doppelspalt
Für die Wellenhypothese waren die Beugungserscheinungen am Doppelspalt kein Problem, mit dem Youngschen Prinzip waren sie zu erklären, ja am Doppelspalt haben sich diese Prinzipien vor allem entwickelt. Als die Quantennatur des Lichtes entdeckt wurde, kam es hier zu umfangreichen Diskussionen, denn ein Photon konnte nur einen Spalt passieren und da stand man den Interferenzfiguren damals hilflos gegenüber. Experimente mit Koinzidenzdetektoren statt Beobachtung oder Photographien bei Doppelspalt oder Interferenzapparatur ergaben bei Weglängenänderungen in einem Arm periodische Schwankungen der Koinzidenzen; also nicht mehr als man schon seit über 150 Jahre wußte: die Interferenzen verschieben sich.
Die Experimente bei einem abgedecktem Spaltbild des Doppelspaltes zeigen, daß das Photon auch die Information des Spaltes erhalten kann, den es selbst nicht passiert hat, wenn es einen hinreichend langen Weg bis zur Zwischenoptik nach der Beugung durchlaufen hat. Man wird hier an die Vorstellungen von Broglie [6] mit dem Photon und seiner Führungs- oder Steuerwelle denken, allerdings ist dabei Welle durch Feld zu ersetzen., was schon Born [7] korrigiert hat, denn Welle ist zu speziell. Das Feld passiert dann auch den Spalt, den das Photon nicht passierte und läuft zum Photon zurück, wodurch das Photon dann die Information auch über den Spalt erhält, den es selbst nicht durchlaufen hat.
Literaturverzeichnis
[1] A. J. Fresnel, Ouvre Complétes I. Paris 1866; Abhandlungen über die Beugung des Lichtes. Ostwalds Klassiker Nr. 215, Engelmann, Leipzig 1926.[2] I. Newton, Opticks, or a Treatise of the Reflexions, Refractions, Inflexions and Co lours of Light. London 1704; Opera quae exstant omnis, Tom IV. London 1782; Reprint. Bruxelles 1966; Optik II + III, Übers. W. Abendroth, Ostwald's Klassiker Nr. 97, Engelmann Leipzig 1898; Neuauflage Bd. 96/97 Vieweg, Braunschweig 1983. Optique, Trac. J.P. Murat, 1787; Bourgois, Paris 1989.
[3] H. Nieke, Newtons Beugungsexperimente und ihre Weiterführung. Arbeit 1.
[4] wie [3], Arbeit 2.
[5] wie [3], Arbeit 3.
[6] L. de Broglie, La Physique quantique restera-t-elle indetermiste? Gauthier-Villaes Paris 1953: Phys. Bl. 19 (1953) 488, 541.
[7] M. Born, Physik im Wandel meiner Zeit, Vieweg, Braunschweig u. Akademie-Verlag Berlin 1958, S. 35. Physics in my Generation. Pergamon, London, New York 1956.
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