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

 

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Experimente mit polarisiertem Licht an Spalt und Doppelspalt

 


Experimentell wird gezeigt, daß bei der Beugung am Spalt nur bei sehr kleinen Spaltweiten und höheren Beugungsordnungen die Polarisation des Lichtes einen merklichen Einfluß hat. Begründet wird das mit Newtons Beweis der Lokalisierung des gebeugten Lichtes in der Nähe der Kante. Das Experiment von Fresnel wurde wiederholt, wo er mit rechts- und links-zirkular polarisiertem Licht der Einzelspalte keine Interferenzen des Doppelspaltes erhielt. Fresnels Ergebnis wird bestätigt, aber mit einem Polarisationsfilter vor der Auffangfläche erschien doch die Interferenzfigur des Doppelspaltes, wobei deren Streifen beim Drehen des Filters wanderten. Ohne Polarisationsfilter entsteht daher eine verwaschene Figur.

Abb. 1. Beispiele zum Einfluß der Polarisation des Lichtes bei der Beugung am Spalt. Das Licht eines He-Ne-Lasers HNA 50 passierte einen Rotator und wurde auf den Beleuchtungsspalt 0,05 mm Spaltweite fokussiert. Das mit einem Objektiv f' = 35 cm parallel gerichtete Licht fiel auf den Beugungsspalt. a: l mm Spaltweite in 1 m Entfernung. b: 0,03 mm Spaltweite in 0,065 m Entfernung.
Photometerkurven :
___________ :E- Vektor parallel zum Spalt
. . . . . . . . . . . :45 zum Spalt
- - - - - - - - - - senkrecht zum Spalt.


Abb. 2. relative Intensität in Abhängigkeit von der Polarisationsrichtung des Lichtes eines He-Ne-Lasers des durch einen Spalt variabler Spaltweite fallenden Lichtes. Abszisse: Spaltweite a: 0,0 ... mm und b: 0,00 ... mm; Ordinate: Relative Intensität a: x 1 und b: x 0,1.
⁄ ⁄ parallel zum Spalt,
⊥ E-Vektor senkrecht zum Spalt.


Abb. 3. Experimentelle Anordnung zur Untersuchung von entgegengesetzt zirkular polarisierten Licht mit dem Doppelspalt. L - Lichtquelle, eine Quecksilber-Höchstdrucklampe HBO 100; C - Kondensor; F - Grünfilter; M - Mikroskopobjektiv; ID - Beleuchtungs-Kreisöffnung 0,1 mm; Le 1 - Linse f = 1 m; PF 1 - Polarisationsfilter Zeiss-Bernotar in 45-Stellung; DS - Doppelspalt mit 1,5 mm Steg und je ein l/4-Blättchen aus Glimmer, wo die gleiche Auslöschungsrichtung in oder 90 zu den Spalten geschnitten waren; Le 2 - Linse f' = 2 m; PF 2 - PolarisationsfiLter, drehbar vor der Kamera; P - Kameragehäuse einer einäugigen Spiegelreflex-KIeinbildkamera.

Abb. 4. Beugungsfiguren des Doppelspaltes in Abhängigkeit von der Entfernung vom Spalt. Breite des Mittelsteges 1,5 mm, Breite der Einzelspalte 0,375 mm. Beleuchtet mit parallelem Quecksilberlicht mit Grünfilter. Die Negative sind 3 fach nachvergrößert. Entfernung: a: 25 mm, b: 125 mm, c = 275 mm, d = 720 mm.

Diskussion


Newton [1] Buch III, Beobachtung 5 hat gezeigt, daß gebeugtes Licht nur aus der engen Umgebung der Kante kommt. Nieke [13], [14] und [12] zeigte dazu Einzelheiten, gebeugtes Licht kommt danach nur aus der Umgebung kleiner als 0,1 mm jeder Kante, unabhängig von der Spaltweite. Damit ist die konstante Differenz in Abb. 2 unabhängig von der Spaltweite erklärbar: nur bei gebeugtem Licht besteht ein Einfluß der Polarisationsrichtung, bei der die Mitte des Spaltes passierenden Lichtes dagegen nicht. Abb. 1 zeigt, daß das gebeugte Licht nicht gleichmäßig betroffen ist, sondern je größer die Ordnung des gebeugten Lichtes, je stärker der Einfluß der Polarisation. Newton [1] III Frage 1 nahm an, daß stärker gebeugtes Licht näher der Kante passierte. Der stärkere Einfluß der Polarisation höherer Ordnungen könnte damit auch zusammenhängen. Der Wechsel der Vorzugsrichtung nach Bois u. Rubens [10] spricht bei optischer Strahlung für einen Einfluß der Struktur der Photonen und erst bei HF-Strahlung für Materiewechselwirkung.
Nach den Ergebnissen des Abschnitts 4 zeigt entgegengerichtet zirkular polarisiertes Licht nur deshalb nicht die Beugungsfigur des Doppelspaltes, weil die einzelnen Komponenten der Zwischenrichtungen nebeneinander liegende Beugungsstreifen liefern und so insgesamt keine Beugungsfigur des Doppelspaltes sichtbar wird.
Dabei war schon Fresnel bekannt, daß etwa eine Glasplatte in den Strahlengang eines Spaltes gebracht, die Beugungsfigur des Doppelspaltes verschiebt.

Literaturverzeichnis


[1] I. Newton, Opticks, or a Treatise of the Reflexions, Refractions, Inflexions and Colours of Light. London 1704; Opera quae exstant omnis, Tom IV. London 1782; Reprint, Bruxelles 1966; Optik II + III, Übers. W. Abendroth, Qstwald's Klassiker Nr. 97, Engelmann, Leipzig 1898; Neuauflage Bd 96/97, Vieweg, Braunschweig 1983; Optique, Tranc. J. P. Marat 1787; Bourgois Paris 1989.
[2] J. B. Biot, Traite' de physique expérementale .et mathématique. Paris 1816, Tome IV.
[3] A. Fresnel, Ann. chim. phys.(2) 28 (1822); Ann. Physik (II) 21 (1831) 276; Oeuvre complétes I. Paris 1866, S. 731.
[4] V. v. Lang, Sitzungsber. Wien Akad. 60 (2) (1869) 767; Ann. Physik (II) 140 (1870) 460.
[5] A. Cornu, Comp. rend. 92 (1881) 1365.
[6] J.J. Thomson, Phil. Mag. (5) 11 (1881) 229; 28 (1889) 1
[7] W. Wien, Ann. Physik (III) 46 (1836) 117.
[8] H. Hertz, Ann. Physik (III) 36 (1892) 775.
[9] H. E. J. G. du Bois, Ann. Physik (III) 46 (1892) 542.
[10] H. du Bois u. H. Rubens, Ann. Physik (IV) 35 (1911) 243.
[11] G. Wolfsohn, Handbuch der Physik, Bd. XX, S. 305, Springer, Berlin 1928.
[12] H. Nieke, Newtons Beugungsexperimente und ihre Weiterführung. Arbeit 3.
[13] Wie [2], Arbeit 1.
[14] Wie [2], Arbeit 2.

 

 
   

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