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
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 Ø 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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