Licht [1]

Licht (Lux), ist das, was in unserem Auge den Eindruck hervorbringt, welchen wir Sehen nennen. Wo kein Licht ist, da ist Finsterniß u. die Gegenstände uns unsichtbar. Die Lehre vom Licht nennt man Optik (s.d.). A) Über die Natur des L-s an sich, d. h. ohne Beziehung auf unser Auge, hatte man bis zu Anfang dieses Jahrhunderts zwei Theorien: a) die Emanations- od. Emissionstheorie, zuerst von Newton aufgestellt, dann von Biot, Herschel u. Laplace vervollständigt u. bis Anfang dieses Jahrhunderts festgehalten. Nach ihr besteht das[344] L. in materiellen Körperchen, welche wenigstens kein merkliches Gewicht haben, von dem selbstleuchtenden Körper ausgehen, von den übrigen Körpern aber theils zurückgeworfen, theils hindurchgelassen werden u. in unserem Auge den Eindruck des L-s hervorbringen. Die wägbaren Körper wirken auf sie unter gewissen Verhältnissen anziehend, woraus die Brechung des L-s folgt u. zwar ist die Anziehungskraft auf verschiedene Lichttheilchen verschieden, woraus der Unterschied der Farben sich ergibt; unter anderen Verhältnisien abstoßend, woraus sich die Zurückwerfung erklärt. Nun aber haben die letzten Jahrzehnte eine große Menge von Beobachtungen über Erscheinungen des L-s geliefert, namentlich die Erscheinungen der Interferenz, Polarisation u. doppelten Brechung, welche sich nach der Emanationstheorie durchaus nicht, wohl aber nach einer zweiten vollständig erklären lassen, das ist b) die zuerst von Huyghens u. Euler aufgestellte, von Young, Fresnel, Malus u. Cauchy vervollständigte u. neuerdings durch Fizeau u. Foucault entscheidend bestätigte Undulations- od. Vibrationstheorie. Diese Theorie setzt ein allgemeines Mittel voraus, welches den Weltenraum erfüllt u. die ganze Körperwelt durchdringt, u. in welchem sich die von einem leuchtenden Körper ausgehenden Schwingungen fortpflanzen. Dieses hypothetische Mittel heißt Äther u. muß folgende Bedingungen erfüllen: Seine Theilchen müssen ein unendlich kleines Gewicht haben u. in Abständen von einander stehen, welche gegen die Dimensionen der Theilchen sehr groß sind; es muß diesen Äthertheilchen Trägheit u. eine große Elasticität zukommen, sie müssen ferner von der Substanz, die sie durchdringen, angezogen werden u. zwar mit veränderlicher Stärke. Ein leuchtender Körper versetzt das Äthermeer in schwingende Bewegung, langsamer od. rascher, je nach der Farbe, u. diese Schwingungen pflanzen sich durch den Äther vermöge seiner Elasticität als Wellenzüge uach allen Richtungen hin kugelförmig fort, auf ähnliche Weise, wie die Schallschwingungen in der Luft. Indem diese Wellenzüge die Netzhaut unseres Auges treffen, bringen ste in uns die Empfindung des L-s hervor, u. zwar haben wir die Empfindung verschiedener Farben, je nachdem in einer bestimmten Zeit, z.B. einer Secunde, mehr od. weniger Wellen nach einander anschlagen. Das rothe L. ist dasjenige, welches durch die geringste Anzahl von Wellen entsteht, nämlich durch circa 458 Billionen Schwingungen in einer Secunde; das violette dasjenige, zu welchem die größte Anzahl, nämlich in einer Secunde 727 Billionen Schwingungen gehören, so daß, da das L. von jeder beliebigen Farbe sich in einer Secunde durch circa 42,000 Meilen fortpflanzt, eine rothe Welle 0,000645^mm, eine violette 0,000406^mm lang ist. Wenn man den Namen Octave, welcher in der Akustik den Ton bezeichnet, welcher durch die doppelte Anzahl Schwingungen in der Secunde erzeugt wird, auf die Optik anwendet, so kann man sagen, daß man nicht einmal eine ganze Octave Farben sehen könne, während unser. Ohr bequem neun Octaven Töne hören kann. Doch lassen sich noch Strahlen von anderer Schwingungsdauer, welche unter den gewöhnlichen Umständen unsichtbar sind (unsichtbares Licht), durch gewisse Mittel dem Auge wahrnembar machen, s. unten L). Den Eindruck, welchen wir haben, wenn alle verschiedenfarbigen Lichtstrahlen gleichzeitig od. doch äußerst schnell hintereinander unser Auge treffen, neunen wir Weißlicht; dagegen nennt man Strahlen von Einer bestimmten Wellenlänge, also auch von Einer Farbe, homogenes L. Die Schwingungen des Äthers erfolgen immer in einer auf der Fortpflanzungsrichtung (Richtung des Strahls) senkrechten Ebene u. zwar entweder in geradlinigen od. in krummlinigen geschlossenen Bahnen. Sind die Schwingungen Linear u. geschehen abwechselnd nach allen zum Strahl senkrechten Richtungen, dann ist das Licht gewöhnliches (natürliches, unpolarisirtes, allfeitig polarisirtes L.), erscheinen sie dagegen geradlinig in einer Ebene nach ein u. derselben Richtung, so ist das L. linear polarisirt, erfolgen sie endlich in kreisförmigen od. elliptischen Bahnen, so ist das L. circular polarisirt od. elliptisch polarisirt.

B) Lichtquellen. Alle Körper sind entweder selbstleuchtend, d. h. sie besitzen die Eigenschaft, den Äther fortwährend in schwingende Bewegung zu versetzen, z.B. die Sonne, die Fixsterne, glühende, phosphorescirende Körper etc.; od. sind an sich dunkel u. werden nur durch Zurückwerfung der Lichtwellen eines selbstleuchtenden Körpers (durch geborgtes L.) erhellt, wie die Planeten, Monde, Kometen etc. Wahrscheinlich sind alle Lichtquellen in stehenden Schwingungen begriffen. Eine ohne Flamme u. bedeutende Temperaturerhöhung vor sich gehende selbständige Lichtentwickelung nennt man Phosphorescenz, u. Körper, welche diese zeigen, Phosohore (Lichtsauger, Lichtmagnete, s.d.). Die Erzeugung des L-s findet statt a) durch Erwärmen; wodurch z.B. der Flußspath, der Chlorophan, der Diamant etc. leuchtend werden; b) durch Insolation (das Aussetzen an das Sonnenlicht), werden ebengenannte Körper, sowie der Bologneser Leuchtstein, der Turmalin, Cantons u. Balduins Phosphor, selbst weißes Papier, Eierschalen, Austerschalen u.a.m. im Dunkeln leuchtend. Das violette u. blaue L. ist dabei wirksamer, als das rothe, doch strahlt der phosphorescirende Körper nicht dasselbe L. aus, dem er ausgesetzt war; c) durch elektriche Ströme, wenn dieselben ein erhebliches Hinderniß finden, wenn sie z.B. durch Luft od. dünne Drähte gehen; d) durch Änderungen in der Dichtigkeit u. im Zusammenhange der Körper; so leuchtet z.B. stark comprimirte Luft, Zucker beim Zerbrechen, Bergkrystall u.a. kieselartige Steine beim Reiben, arsenige Säure beim Krystallisiren; e) bei isomerischen Übergängen; Chromsäure, Zirkonerde u. Titansäure leuchten beim Übergang in den unlöslichen Zustand aus einer sauren Auflösung; f) bei chemischen Processen, bes. bei der Verbrennung, s.d.; g) durch organische Vorgänge; manche Insecten, Larven von Insecten, Medusen u. Salpen leuchten (das kriechende u. fliegende Johanniswürmchen, der Surinamische Laternenträger u.a.), auch ist an einigen Blüthen ein Aufleuchten beobachtet worden, altes Holz leuchtet bes. in warmen Sommernächten; das Leuchten faulender organischer Substanzen scheint in mehreren Fällen von der Bildung leuchtender Pilze abzuhängen; h) durch solare Körper. Sogenannte subjective Lichterscheinungen entstehen, wenn im Gesichtsorgan durch eine innere Ursache od. überhaupt durch etwas, das nicht L. od. Ätherschwingung ist, die Lichtempfindung hervorgerufen wird, s. Augentäuschungen. [345] C) Fortpflanzung des Lichts. Diese erfolgt von einem leuchtenden Punkte aus nach allen Richttungen, aber mit Abnahme seiner Stärke od. Leuchtkraft. Der Lichtstrahl, d. h. jede an irgend einer Stelle zur Oberfläche einer Lichtwelle senkrechte Linie, gibt die Richtung der Fortpflanzung der Wellen an. In einem gleichförmigen elastischen Medium pflanzen sich alle Wellen mit gleicher Geschwindigkeit nach allen Richtungen fort u. bilden Kugelschalen um den leuchtenden Punkt, deren Radien eben die Lichtstrahlen darstellen. Nur von unendlich entfernten Punkten (z.B. der Sonne) kommende Lichtstrahlen sind (annähernd) parallel, von näher liegenden leuchtenden Punkten kommende sind. divergirend (Lichtkegel). Alle Lichtwellen od. Ätherschwingungen pflanzen sich mit einer immer gleichen, sehr großen, aber doch meßbaren Geschwindigkeit fort, welche Römer um 1675 durch die Beobachtungen gefunden hat, daß die beobachtete Zeit der Verfinsterung des ersten Jupitermondes gegen die berechnete sich allmählig verzögerte, wenn die Erde sich vom Jupiter entfernte, während die Verfinsterung scheinbar wieder immer früher eintrat, wenn die Erde sich dem Jupiter wieder näherte. Die Summe der Verspätungen auf der einen, sowie die Verfrühungen auf der anderen Seite zwischen der Zeit der Opposition u. Conjunctur des Jupiter beträgt 16 Minuten 26 Secunden, u. dies ist also die Zeit, welche das L. braucht, um außer dem Wege vom Jupiter bis zum nächsten Punkte der Erdbahn noch den Durchmesser der letzteren zu durchlaufen, woraus folgt, daß das L. in einer Secunde ungefähr 42,000 Meilen (genauer 41,893 Meilen) zurücklegt. Zu ähnlichem Resultate führt die Berechnung der von Bradley um 1725 entdeckten Abirrung des L-s (s.d.), wonach das L. nach Busch u. Enke in einer Secunde 41,549 Meilen zurücklegt. Endlich ist es Fizeau u. Foucault gelungen, auch für terrestrische Entfernungen die Geschwindigkeit des L-s meßbar zu machen. Zwei Fernröhre waren in einer Entfernung von circa einer Meile genau auf einander gerichtet. Von einer Spiegelfläche im Focus des einen ging das L. nach dem zweiten u. wurde durch einen Spiegel in dessen Focus auf demselben Wege zurückgeworfen. Nun wurde aber eine vor das erste Fernrohr gestellte Scheibe mit 720 Zähnen in solche Umdrehung versetzt, daß immer während der Zeit, wo das durch einen hohlen Zwischenraum ausgetretene L. den Weg zum zweiten Fernrohr hin u. zurück durchlief, eiu Zahn vor das Objectiv des ersten trat u. somit im Ocular das rückkehrende L. nicht gesehen werden konnte. Aus der dazu nöthigen Umdrehungsgeschwindigkeit der Scheibe bestimmte sich die Geschwindigkeit des L-s auf 42,569 Meilen. Mit Zugrundelegung dieser Resultate findet man, daß das Licht des Sterns α im Centaur 3 Jahre braucht, um zu unserer Erde zu gelangen, das des Sterns 16 im Schwan 9¹/₄ Jahr, α inder Leyer 12 Jahre. Da der Äther nicht allein die Zwischenräume zwischen den Weltkörpern, sondern auch die zwischen den Molecülen der festen, tropfbaren u. luftförmigen Körper erfüllt, so können sich seine Schwingungen durch dieletzteren hindurch u. auf der entgegengesetzten Seite weiter fortsetzen. Ist dies der Fall, so nennt man den Körper durch sichtig, od. bei geringer Stärke der Fortpflanzung durch scheinend, im entgegengesetzten Falle (wenn er alles L. verschluckt od. figirt) undurchsichtig. Kein Körper ist vollkommen durchsichtig, da ein Theil des L-s schon an seiner Oberfläche zurückgeworfen, u. ein anderer in dem Körper absorbirt wird. Denjenigen Raum hinter einem undurchsichtigen Körper, welcher von einem keuchtenden Körper kein L. empfängt, nennt man Schatten. Geht das L. nur von einem Punkte aus, so ist der Schatten die Fortsetzung des pyramidalen od. konischen Raumes, welcher durch den leuchtenden Punkt als Spitze u. durch den Umfang des undurchsichtigen Körpers als Basis bestimmt wird. Ist aber der leuchtende Körper von einiger Ausdehnung, so unterscheidet man zwischen Kernschatten, d.i. der Raum, welcher gar kein L. empfängt u. Halbschatten, d.i. der Raum, welcher nur von einem Theile des leuchtenden Körpers erleuchtet wird.

D) Intensität des Lichts. Die Größe der Lichtwellen nimmt mit der Entfernung vom leuchtenden Körper ab; die Stärke des Lichteindrucks od. die Intensität des L-s steht daher in umgekehrtem Verhältnisse zu dem Quadrate der Entfernung vom leuchtenden Körper. Beim Sonnenlicht läßt sich auf der Erdoberfläche kein Unterschied in der Intensität (der Größe der Schwingungen) bemerken, wohl aber bei anderen Lichtquellen. Außerdem hängt die Intensität des L-s von der Größe der leuchtenden Oberfläche ab. Schief auffallendes L. ist ebenfalls schwächer, u. zwar um so mehr, je größer der Sinus des Neigungswinkels ist. Die Stärke des schiefausfahrenden L-s verhält sich dagegen wie der Sinus des Neigungswinkels. Zur Messung der relativen Lichtstärke zweier leuchtenden Körper dient der Photometer (s.d.).

E) Reflexion (Zurückwerfung) des Lichts. (Katoptrik). a) Von ebenen Flächen. Fällt ein Lichtstrahl auf einen Punkt einer ebenen Fläche, so wird er zurückgeworfen, so daß der zurückgeworfene Strahl mit dem einfallenden in einer auf der reflectirenden Fläche senkrechten Ebene liegen u. daß der erstere mit dem im Einfallspunkte auf der reflectirenden Fläche errichteten Perpendikel (dem Einfallsloth) nach der anderen Seite denselben Winkel bildet, als derletztere. Diese beiden Winkel heißen resp. Reflexionswinkel u. Einfallswinkel. Die Ebene, in welcher beide Strahlen liegen, heißt die Reflexionsebene. Auf einer Reflexion des L-s von ebenen Flächen (Planspiegeln) beruht der Heliostat, das Heliotrop, das Reflexionsgoniometer u.a. Das durch Reflexion erzeugte Bild (Spiegelbild) scheint uns hinter der Reflexionsebene herzukommen, u. zwar so, daß Bild u. Gegenstand, in Bezug auf die Spiegelebenen, symmetrisch liegen; denn alle von einem leuchtenden Punkte ausgehenden Strahlen divergiren nach der Reflexion so, daß sie von einem Punkte herzukommen scheinen, welcher in dem von dem leuchtenden Punkt auf die nöthigenfalls erweiterte Spiegelebene gefällten Perpendikel auf der entgegengesetzten Seite dieser Ebene in der gleichen Entfernung liegt. Ein zwischen zwei einander parallelen Spiegeln befindlicher Gegenstand erscheint soweit hinter jedem von ihnen, als er von der Spiegelfläche entfernt ist. Das neue Spiegelbild wird nun auf den anderen Spiegel geworfen u. sofort bis ins Unendliche, wenn nicht die Intensität des L-s dieser Bilder endlich wäre. Sind aber zwei Spiegel in einem Winkel zu einander geneigt, der einen bestimmten Theil, z. V. den sechsten, achten etc. der Peripherie eines Kreises (360°) ausmacht, so stellen sich die entstehenden[346] Spiegelbilder beziehendlich in ein Sechseck, Achteck etc. auf, was man am Kaleidoskop (s.d.) am deutlichsten u. schönsten sich versinnlichen kann. Vgl. Spiegelsextant. b) Von krummen Oberslächen. Stellt man in den Brennpunkt eines Ellipsoids ein Licht, so werden die Lichtstrahlen so reflectirt, daß sie sämmtlich nach der Reflexion sich im anderen Brennpunkt vereinigen, u. hier das Bild eines zweiten L-s hervorbringen. Aus dem Brennpunkt eines Paraboloids kommende Lichtstrahlen gehen nach der Reflexion parallel mit der Achse fort; dagegen sammeln sich parallel mit der Achse einfallende Lichtstrahlen nach der Reflexion im Brennpunkte. Dasselbe geschieht mit Lichtstrahlen, die auf ein Segment einer Kugelfläche (Hohlspiegel) auffallen, welches klein genug ist, um als parabolisch angesehen zu werden. Bei ihm ist die Brennweite dem halben Radius gleich, d. h. der Sammelpunkt der parallel anlangenden Strahlen (Brennpunkt) liegt gerade in der Mitte zwischen dem optischen Mittelpunkt (Mittelpunkt des Spiegels) u. dem geometrischen Mittelpunkt (Mittelpunkt der Kugelfläche). Die Verbindungslinie der beiden genannten Punkte heißt die Achse des Spiegels. Ebenso werden die aus dem Brennpunkte eines Hohlspiegels kommenden Lichtstrahlen in den Brennpunkt eines mit ersteren parallelen Hohlspiegels wieder vereinigt. Lichtstrahlen, welche von einem nicht allzuweit entfernten Punkte kommend, auf einen Hohlspiegel fallen, schneiden nach der Reflexion die Achse an einer Stelle, welche dem geometrischen Mittelpunkt näher liegt, als der Brennpunkt. Hält man vor einen Hohlspiegel in einer, dessen Radius etwa drei- bis viermal betragenden Entfernung ein Licht, od. einen leuchtenden Gegenstand, so müssen sich die daran nach allen Punkten des Spiegels gehenden Lichtstrahlen nach der Reflexion so vereinigen, daß sie in der Nähe des Brennpunktes ein verkehrtes, u. zwar wegen der Kürze der Reflexionsstrahlen verkleinertes Bild jenes Körpers darstellen. Hält man dagegen das Licht in den Punkt, wo ebenerwähntes Bild sich erzeugte, so entsteht an der entfernteren Stelle ein verkehrtes, vergrößertes Bild, aber nur wenn jener Punkt nicht ganz im Brennpunkt liegt, sondern schon dem Mittelpunkt des Hohlspiegels sich etwas nähert. Um den Ort zu finden, wo sich das Bild eines leuchtenden Punktes befindet, dessen Strahlen von einem Hohlspiegel reflectirt werden, dient allgemein die Formel: ¹/_p = ¹/_a + ¹/_α, wobei p die Brennweite, a die Entfernung des leuchtenden Punktes, α die des Bildes bedeutet. Aus ihr geht hervor, daß die zurückgeworfenen Strahlen sich wirklich vor dem Spiegel wieder vereinigen u. daß also ein sogenanntes physisches od. Luftbild entsteht, wenn der leuchtende Gegenstand weiter vom Spiegel entfernt ist, als der Brennpunkt; daß aber die Strahlen nach der Reflexion noch divergiren, daß also ihr Schneidungspunkt hinter den Spiegel fällt u. das Bild ein sogenanntes geometrisches ist, wenn der leuchtende Punkt innerhalb der Brennweite liegt. Die genannte Formel ist auch anwendbar für die Fälle, wo der leuchtende Punkt nicht in der Achse liegt, nur daß dann der durch den geometrischen Mittelpunkt des Spiegels gehende Strahl (der sogenannte Hauptstrahl) an Stelle der Achse tritt. Es folgt hieraus noch, daß das Bild physisch, verkehrt u. verkleinert ist, so lange der Gegenstand außerhalb des geometrischen Mittelpunktes liegt; physisch, verkehrt u. vergrößert, so lange das Object zwischen dem geometrischen Mittelpunkt u. Brennpunkt liegt; endlich geometrisch, aufrecht u. vergrößert, so lange das Object innerhalb der Brennweite liegt. Bei convexen Spiegeln werden parallel mit der Achse einfallende Strahlen divergent zurückgeworfen u. schneiden sich rückwärts verlängert in der Mitte des Kugelhalbmessers. Dieser Punkt heißt der Zerstreuungspunkt od. negative Brennpunkt. Allgemein gilt für sie, daß sie convergente Strahlen weniger convergent od. divergent u. divergente Strahlen stärker divergent machen, daher heißen sie Zerstreuungsspiegel, während die convexen Sammelspiegel heißen. Das Bild ist bei den convexen Spiegeln immer geometrisch, aufrecht u. verkleinert. Über die genaue Lage u. Größe unterrichtet auch hier die Formel: ¹/_p = ¹/_a + ¹/_α, nur daß p eine negative Größe ist. Manche optische Spielerei (z.B. das Anamorphotikon, s.u. Anamorphose 3) mit konischen u. cylinderischen Spiegeln, welche absichtlich verzerrt gezeichnete Figuren in ihrer richtigen Gestalt erscheinen lassen, finden in den erwähnten Gesetzen ihre Erklärung.

F) Refraction (Brechung) des L-s. Tritt ein Lichtstrahl von bestimmter Farbe aus einem durchsichtigen Körper in einen zweiten, so ändert es im Allgemeinen seine Richtung, d. h. er wird gebrochen. Man nennt hierbei das im Einfallspunkt auf der Trennungsfläche beider Medien errichtete Perpendikel das Einfallsloth; den Winkel, welchen der einfallende Strahl mit demselben bildet, den Einfallswinkel; den Winkel, welchen der gebrochene Strahl mit ihm bildet, den Brechungswinkel, u. nun gilt das Gesetz der Brechung, daß einfallender Strahl, Einfallsloth u. gebrochener Strahl in Einer Ebene liegen u. daß das Verhältniß der Sinus jener beiden Winkel für je zwei Substanzen u. für alle verschiedene Einfallswinkel constant ist. Dieses Brechungsverhältniß (Brechungsexponent) ist z.B. zwischen Luft u. Wasser 1,336, Luft u. gemeinem Glas 1,596, Flintglas 1,664, Diamant 2,470, chromsaurem Bleioxyd 2,926, zwischen dem leeren Raum u. der atmosphärischen Luft 1,0003. Es geht hieraus hervor, daß ein gegen die Oberfläche senkrecht einfallender Strahl ungebrochen sich fortsetzt, u. daß die Ablenkung um so stärker ist, je spitzer der Einfallswinkel ist. Dasjenige Mittel, in welchem der gebrochene Strahl sich dem Einfallsloth nähert, heißt das optisch dichtere. Aus der Vergrößerung des Brechungswinkels beim Austritt in ein optisch dünneres Mittel erklärt sich auch, warum z.B. das in Wasser gehaltene Stück eines Stockes kürzer u. höher gelegen erscheint, als außerhalb desselben, welche Verkürzung u. Aufwärtsbrechung immer mit dem Grade des Brechungsvermögens eines Mediums in gleichem Verhältniß steht. Geht ein Lichtstrahl durch einen Körper mit parallelen Gränzflächen, z.B. einer Glasscheibe, so wird er beim Austritt ebenso stark vom Einfallsloth entfernt, als er beim Eintritt genähert wurde, der ausfahrende Strahl ist also dem einfallenden parallel u. erscheint nicht gebrochen, wenn er auch ein wenig gegen den ersteren verschoben ist. Anders ist es beim Durchgang des L-s durch einen prismatischen Körper, d. h. einen Körper mit geneigten Flächen; die Linie, in[347] welcher sich beide Flächen schneiden od. bei hinreichender Erweiterung schneiden würden, heißt die Kante des Prismas, ihr Neigungswinkel der brechende Winkel. Stellt man die Kante nach oben, so wird jeder auf die eine Fläche einfallende Strahl nicht allein beim Eintritt, sondern auch beim Austritt von der Kante entfernt, u. da man nun jeden Gegenstand nach der Richtung in Gedanken versetzt, nach welcher das Auge zuletzt die Lichtstrahlen empfängt, so erscheinen alle Gegenstände durch das Prisma bedeutend gehoben. Das Minimum der Ablenkung im Prisma wird hervorgebracht, wenn der Strahl so durch das Prisma geht, daß er mit beiden Flächen gleiche Winkel bildet; dieses Minimum der Ablenkung läßt sich durch Drehen des Prisma leicht, u. mit Hülfe eines Fernrohrs mit Kreistheilung mit großer Schärfe beobachten, hieraus aber der Werth des Brechungsexponenten des Stoffes, aus welchem das Prisma besteht, berechnen. Ist nämlich D das Minimum der Ablenkung, u. g der brechende Winkel des Prisma, so ist sin ^{D + g}/₂: sin ^g/₂ der Brechungsexponent. Für tropfbare u. luftförmige Flüssigkeiten bestimmt man denselben, indem man hohle Prismen von Glas fertigt u. mit jenen füllt u. übrigens so wie andere Prismen behandelt. Da beim Übergange des L-s von einem dichteren Mittel in ein dünneres der Strahl vom Einfallsloth abgebrochen wird, so wird dieser Winkel schon 90°, wenn der Einfallswinkel noch bei weitem nicht so groß wird; dann läuft der gebrochene Strahl parallel der Begrenzungsfläche zwischen beiden Mitteln fort, jener Einfallswinkel aber heißt der Grenzwinkel; er beträgt z.B. zwischen Wasser u. Luft 48¹/₂°, zwischen Glas u. Luft 40°. Bildet nun der Strahl im dichteren Mittel einen noch größeren Winkel als den jedesmaligen Grenzwinkel, so kann er jenseits der Begrenzungsfläche nicht mehr austreten, weil der Winkel größer als 90° sein müßte, welches unmöglich ist. Es wird daher der Strahl, ohne daß ein Theil des L-s heraustritt, ganz zurückgeworfen, wie von einem vollkommenen Spiegel, u. diese Art der Zurückwerfung nennt man die totale Reflexion. Wenn z.B. der Durchschnitt eines Glasprismas ein gleichschenkeliges rechtwinkeliges Dreieck darstellt, u. es fällt auf eine Kathetenfläche rechtwinkelig ein Lichtstrahl, so dringt er in das Glas ein, kann aber an der Hypotenusenfläche, welche er unter 45° trifft, nach dem Vorigen nicht in die Luft gebrochen werden, sondern erfährt totale Reflexion u. wird rechtwinkelig gegen die andere Kathetenfläche geworfen, wo erungehindert austritt. Über die Brechung des L-s in den Linsengläsern s.u. Linse.

Auf der Brechung des L-s beruhen mehre Erscheinungen. Weil die Atmosphäre ein nach der Erde zu immer dichteres Medium ist u. als solches das L. stärker bricht, als der Weltraum, so muß jeder Lichtstrahl, der von einem Weltkörper schief zu uns gelangt, durch immer dichtere Luftschichten gehen, u. daher einen krummlinigen Weg beschreiben. Hierauf beruht die astronomische Strahlenbrechung. Im Zenith findet keine Strahlenbrechung statt, im Horizonte dagegen beträgt sie 30 Minuten (einen halben Grad), daher sehen wir die Sonne u. Sterne, wenn sie noch nicht ganz aufgegangen od. bereits untergegangen sind, eine kurze Zeit lang; u. da das L. vom unteren Rande der Sonne od. des Mondes stärker gebrochen werden muß, als das des oberen, so erscheinen uns diese am Horizont stehenden Himmelskörper unten stärker abgeplattet, als oben. Im Winter u. des Nachts ist wegen der dichteren Luft diese Strahlenbrechung etwas größer, als im Sommer u. bei Tage. Man kann annehmen, daß Sonne u. Mond eben untergegangen sind, wenn ihr unterer Rand erst den Horizont zu berühren scheint. Auch das scheinbare Zittern der Gegenstände in bewegter od. erhitzter Luft rührt von der ungleichen Dichte letzter u. von der daraus folgenden ungleichen Strahlenbrechung her, vermöge welcher jene nicht immer in derselben Richtung ins Auge gelangen. Das Funkeln der Fixsterne, das zuweilige Erscheinen von Inseln am entfernten Horizonte auf dem Meere durch die sogenannte Luftspiegelung, bei welcher die nach oben gehenden Lichtstrahlen beim Eintritt in dünnere Luftschichten wieder abwärts gebrochen werden, beruht auf demselben Grunde. Beim Durchgang durch Krystalle, die nicht zum regelmäßigen Systeme gehören, wird das L. immer doppelt gebrochen, d. h. es pflanzen sich durch den Krystall statt eines zwei Strahlen nach verschiedener Richtung fort. Diese mit dem Namen der doppelten Brechung bezeichnete Erscheinung wurde von Erasmus Bartholinus am Isländischen Kalkspath (daher Doppelspath) 1669 entdeckt. Hierbei ist noch ein Unterschied zu machen zwischen den Krystallen des quadratischen u. hexagonalen Systems einerseits u. denen der übrigen Systeme andererseits. In den ersteren gibt es nämlich eine Richtung, nach welcher die beiden verschiedenen gebrochenen Strahlen zusammenfallen; sie heißt die optische Achse u. die Krystalle daher auch optisch einachsig, in den letztern gibt es zwei solche Richtungen, daher optisch zweiachsig. Bei den ersteren folgt der eine der beiden gebrochenen Strahlen dem Gesetze der gewöhnlichen Brechung, d. h. es ist das Verhältniß des Sinus des Einfallswinkels zum Sinus des Brechungswinkels constant; er heißt daher der ordinäre Strahl, der andere folgt dem Gesetze nicht, daher extraordinärer Strahl. Nach den Principien der Undulationstheorie durchläuft daher der ordinäre Strahl den Krystall nach allen Richtungen mit gleicher Geschwindigkeit, der extraordinäre Strahl nicht. Ist der ordinäre Strahl der stärker gebrochene, so heißt der Krystall ein negativer, so z.B. der Kalkspath; ist der ordinäre Strahl der schwächer gebrochene, so heißt der Krystall ein positiver, z.B. der Quarz. Bei den optisch zweiachsigen Krystallen gibt es gar keinen ordinären Strahl, also keinen, welcher den Krystall nach allen Richtungen gleich schnell durchliefe od. in welchem die Lichtwellen kugelförmig wären, so beim Arragonit, bei gewissen Arten Glimmer. Die doppelte Brechung ist immer mit Polarisation des L-s verbunden. Jede Brechung des weißen L-s ist mit Dispersion, d. h. Zerstreuung des weißen L-s in farbige Strahlen verbunden, indem die verschieden farbigen Lichtstrahlen verschieden stark brechbar sind. Das Nähere hierüber s. Farben A).

G) Farbiges L., s. Farben.

H) Interferenz des L-s. Wenn zwei völlig od. doch beinahe gleichgerichtete Lichtstrahlen an einem Punkt zusammentreffen, so werden sie sich nach den Principien der Undulationstheorie[348] in ihrer Wirkung verstärken od. aufheben, je nachdem das daselbst befindliche Äthertheilchen durch beide Strahlen in denselben, od. in den entgegengesetzten Schwingungszustand versetzt werden sollte. Es kann also unter Umständen durch Hinzufügung von L. zu L. Dunkelheit erzeugt werden u. das Gebiet dieser Erscheinungen begreift man unter dem Namen Interferenz des L-s. Solche Interferenz kann erstens eintreten, wenn das aus einem Punkte kommende L. durch zwei unter einem sehr stumpfen Winkel zusammenstoßende Spiegel reflectirt wieder an einem Punkte zusammentrifft, zweitens wenn ein Strahlenbündel beim Durchgang durch eine schmale Öffnung einer dunkeln Wand seitwärts gebeugt wird u. auf diese Weise zwei von sehr nahe neben einander gelegenen Punkten herkommende Strahlen au einem Orte zusammentreffen; drittens wenn polarisirtes L. durch einen doppelt brechenden Krystall geht u. aufs Neue polarisirt wird. Hat man es hierbei mit weißem, d. h. aus allen farbigen Strahlen zusammengesetzten L. zu thun, so wird unter den gegebenen Verhältnissen immer nur die eine od. andere Farbe durch Interferenz vernichtet, während die anderen Farben sich verstärken, u. daher sind die Interferenzerscheinungen bei weißem L. immer mit prächtigen Farbenerscheinungen begleitet. Das Nähere s.u. Farben C) D) u. E) u. unter Beugung 3).

I) Beugung des L-s (Diffraction), die Eigenschaft des L-s, sich nicht nur geradlinig, sondern unter Umständen auch nach beliebigen andern Richtungen hin fortzupflanzen, s.u. Beugung 3).

K) Polarisation des L-s. Das gewöhnliche L., wie es von der Sonne u. anderen leuchtenden Körpern ausgesendet wird, kann durch mehrere Mittel die Eigenschaft erhalten, nur in gewissen Richtungen den Gesetzen der Reflexion u. Brechung zu folgen; solches L. nennt man polarisirtes L. a) Lineare Polarisation (Geradlinige Polarisation). Geradlinig polarisirt heißt ein Lichtstrahl, wenn die geradlinigen Abweichungen der Äthertheilchen in ihm von ihrer Ruhelage sämmtlich nach einer u. derselben Richtung erfolgen, so daß sie alle in einer gemeinschaftlichen Ebene (Schwingungsebene) liegen. Die durch den Strahl auf der letzteren senkrecht gelegte Ebene nennt man die Polarisationsebene. In den Zustand der Polarisation wird das L. versetzt aa) durch Reflexion an nicht metallischen Oberflächen. Fällt ein gewöhnlicher Lichtstrahl unter einem gewissen Winkel π, welcher für jede spiegelnde Oberfläche verschieben ist, auf einen nicht metallischen Spiegel, so tritt der reflectirte Strahl in den Zustand linearer Polarisation. Die Eigenthümlichkeit dieses Zustandes erkennt man daran, daß, wenn man das so reflectirte L. sich zum zweiten Mal unter dem Winkel π spiegeln läßt, der nun zurückgeworfene Strahl nur bei zwei Lagen des zweiten Spiegels keine ungewöhnliche Brechung zeigt; diese beiden Lagen des zweiten Spiegels sind bedingt durch den Parallelismus der Reflexionsebenen. Je mehr der zweite Spiegel (Zerlegungsspiegel, Analyseur) aus diesen Lagen gedreht wird, vermindert sich die Intensität des reflectirten Strahls wie das Quadrat des Drehungswinkels u. wird = 0, wenn die Reflexionsebenen beider Spiegel senkrecht auf einander stehen. Der Winkel π heißt der Winkel der vollkommensten Polarisation durch Reflexion od. Polarisationswinkel. Bedeutet N_ab den Brechungsexponent, so ist tan. π = N_ab, d. h. das L. wird am vollkommensten polarisirt, wenn der gebrochene Strahl senkrecht auf dem reflectirten steht (Brewster'sches Gesetz). Da den verschiedenen farbigen Strahlen verschiedene Brechungswinkel zukommen, so ändert sich auch π mit der Farbe des L-s, daher kann die Polarisation des weißen L-s niemals vollständig werden. An Biots u. Nörrembergs Polarisationsapparat kann man beobachten, wie die Helligkeit eines doppelt reflectirten Strahls allmälig zu- u. abnimmt, während man die Ebene des Zerlegungsspiegels um eine Achse dreht, so daß sie der des ersten (Polarisationsspiegels, Polariseurs) bald parallel wird, bald senkrecht darauf zu stehen kommt (gekreuzte Spiegel). Vom Glas wird das L. am vollständigsten bei einem Reflexionswinkel von 35¹/₂° polarisirt. bb) Auch durch gewöhnliche Brechung wird das L. polarisirt, am stärksten, wenn es auf die brechende Substanz unter dem Polarisationswinkel auffällt, doch muß man den Strahl erst durch eine Reihe von circa 10 Glasplatten hindurchgehen lassen, ehe die Polarisation vollkommen wird. Die Schwingungen des gebrochenen polarisirten Strahls liegen in der Reflexionsebene; also ist die Polarisationsebene des gebrochenen Strahls auf der des reflectirten senkrecht. cc) Polarisation durch doppelte Brechung. In allen nicht zu dem regelmäßigen System gehörenden Krystallen theilt sich der Lichtstrahl in zwei verschieden gerichtete Strahlen u. diese sind untereinander rechtwinkelig polarisirt. Schleift man zwei gleiche Kalkspathprismen, welche man mit Canadabalsam zusammenkittet, so kann man den brechenden Winkel so wählen, daß der stärker gebrochene Strahl nicht in die Canadabalsamschicht gelangen kann, sondern totale Reflexion erleidet, während der schwächer gebrochene in das zweite Prisma gelangt. Durch dieses, vom Erfinder benannte Nicolsche Prisma (Nicol) gewinnt man den Vortheil nur ein polarisirtes Bild zu erhalten. Das Ähnliche leistet schon von Natur der Turmalin. Dieser optisch einachsige Krystall läßt nur den Strahl hindurch, dessen Schwingungen im Hauptschnitte erfolgen, absorbirt aber den anderen. Läßt man einen Lichtstrahl durch zwei Nicols od. Turmalinplatten gehen, deren Polarisationsebenen auf einander rechtwinklich sind, so verschwindet er ganz; bei parallelen Polarisationsebenen tritt Helligkeit ein. Ein solches System dient daher als kleiner Polarisationsapparat. Fängt man die beiden polarisirten Bilder eines doppeltbrechenden Krystalls durch einen Nicol od. Turmalin auf, u. dreht letzteren, so verschwindet bald das eine, bald das andere, nämlich immer dasjenige, dessen Polarisationsebene auf der des Nicols od. Turmalins rechtwinklich ist. Sieht man damit nach einem einfachen, durch Reflexion polarisirten Bilde, so wird auch dies bald verschwinden, bald hell werden. Auf diese Weise entdeckte Malus 1808 die Polarisation der durch Reflexion an den Fenstern polarisirten Strahlen der untergehenden Sonne. Nach Arago kann man jene Eigenschaft des Nicol od. Turmalin auch dazu benutzen, Gegenstände unter der Oberfläche des Wassers zu erspähen, indem man dadurch den Glanz der an der Oberfläche reflectirten u. polarisirten Strahlen abhält. dd) Farbige, chromatische Polarisation. Farben dünner Blätt- [349] chen Bringt man ein Blättchen entweder eines zweiachsigen Krystalls, dessen zwei Achsen in die Oberfläche fallen, od. von einem einachsigen, dessen Hauptachse in derselben liegt, zwischen die gekreuzten Spiegel eines Polarisationsapparats, so wird der Verlauf der Lichtstrahlen u. mithin die Dunkelheit des Gesichtsfeldes nicht gestört im Falle, daß eine der beiden Schwingungsebenen des Blättchens mit der des Polarisationsspiegels zusammenfällt, welches bei einer ganzen Umdrehung des Blättchens in seiner Ebene vier Mal geschieht. Ist jene Bedingung nicht erfüllt, so zerlegen sich die Schwingungen des vom Polarisationsspiegel kommenden Strahls nach den beiden Schwingungsebenen des Blättchens u. diese Zerlegungen sodann wieder nach der Schwingungsebene des Zerlegungsspiegels. Innerhalb des Blättchens wird nun der eine Strahl gegen den andern etwas verzögert, u. geschieht dies in einem rothen Strahle gerade um eine od. zwei Wellenlängen, so ergibt eine leichte Betrachtung der Umstände, daß dann die Zerlegungen am oberen Spiegel einander gleich u. entgegengesetzt sind, also durch Interferenz aufheben; das rothe Licht verschwindet daher u. es bleibt nur Blau übrig. Bei einer anderen Dicke des Blättchens interferiren die blauen u. violetten u. es bleibt das Roth übrig. Für eine wachsende Dicke des Blättchens ergibt sich somit die Reihenfolge der Farben der Newtonschen Ringe (vgl. Interferenz). Werden die Spiegel des Polarisationsapparats parallel gestellt, so erscheinen überall zu den vorigen Farben die complementären u. bei jenen vier bestimmten Lagen des Blättchens das Gesichtsfeld weiß. Schleift man von einem einachsigen Krystall ein Blättchen rechtwinklich auf der Richtung der Hauptachse u. bringt es zwischen zwei mittelst einer federnden Zange einander nahe gebrachten Turmalinplatten, deren Polarisationsebenen auf einander rechtwinklich stehen, so durchdringen die mittelsten Strahlen das Blättchen parallel der Hauptachse u. gehen ungehindert hindurch; die Mitte bleibt also dunkel. Aber die schräger auffallenden Randstrahlen erleiden eine Doppelbrechung u. die beiden polarisirten Strahlen, von denen der eine gegen den anderen verzögert wird, interferiren durch die Zerlegung am zweiten Turmalin. Alle gleich schräg auffallenden Strahlen verhalten sich qualitativ gleich, die Intensität der Zerlegungen ist aber verschieden, nämlich ein Minimum für die Strahlen, welche in eine der Polarisationsebenen der beiden Turmaline fallen. Es erscheint somit ein System farbiger Ringe durchzogen von einem schwarzen Kreuz. Stellt man die Hauptachsen der beiden Turmaline parallel, so erscheinen überall die Complementärfarben zu den vorigen; das schwarze Kreuz verwandelt sich in ein weißes. b) Circularpolarisation. Circular polarisirtes L. kann man erhalten durch Interferenz zweier gleich intensiven rechtwinklich auf einander polarisirten Strahlen, welche einen Gangunterschied von einer ungeraden Anzahl Viertelwellenlänge haben; ebenso durch zweimalige totale innere Reflexion unter besonderen Umständen. Im Bergkrystall pflanzen sich parallel zur Achse zwei circularpolarisirte Strahlen fort, der eine rechts schwingend, der andere links schwingend. Bringt man daher ein rechtwinklich zur Hauptachse geschliffenes Bergkrystallblättchen zwischen die gekreuzten Spiegel des Polarisationsapparats, so erscheint das Gesichtsfeld, statt schwarz, von einer bestimmten Farbe, u. diese Farbe ändert sich, wenn man den Zerlegungsspiegel um die Achse des Instruments dreht. Muß man nach der Rechten drehen, um sich die Farben in der Ordnung: Roth, Orange, Gelb etc., folgen zu sehen, so heißt der Krystall rechtsdrehend, sonst linksdrehend. Ist z.B. bei gekreuzten Spiegeln das Gesichtsfeld gelb, so verhält sich für diese Farbe der Apparat so, als ob die Spiegel parallel wären, also ist die Polarisationsebene der gelben Strahlen durch das Blättchen um 90° gedreht; die der grünen ist mehr, die der rothen weniger gedreht. Diese von Arago entdeckte Erscheinung, welche sich außer dem Quarz an vielen Flüssigkeiten, z.B. dem Terpentinöl, dem Zuckersyrup, findet, erklärt Fresnel dadurch, daß der parallel zur Achse eintretende polarisirte Strahl im Quarz in zwei circularpolarisirte Strahlen zerfällt, d. h. solche, deren Schwingungen nicht in geradlinigen Abweichungen, sondern in kreisförmigen Bewegungen bestehen, so daß der ganze Strahl das Bild einer Schraubenlinie gibt. Der eine eilt dem anderen voran u. da beide entgegengesetzt rotiren, so interferiren sie, die Rotationen heben sich dabei auf u. es bleibt ein geradlinig polarisirter Strahl zurück, dessen Polarisationsebene gegen die des eintretenden Strahls um einen gewissen Winkel gedreht ist. Die Größe dieses Winkels hängt davon ab, wieviel der eine Strahl dem anderen vorangeeilt ist, also von der Dicke des Blättchens od. der Flüssigkeitsschicht. Die farbige Polarisation gewährt die feinsten Mittel, zu prüfen, ob ein Lichtstrahl polarisirt sei od. nicht. Führt man ihn nämlich durch eines der beschriebenen Blättchen u. analysirt ihn sodann am Zerlegungsspiegel od. durch ein Nicolsches Prisma, so erscheinen die Farben schon bei der germgsten Polarisation der geprüften Strahlen. Dieser Fall tritt z.B. ein, wenn man das L. eines Planeten od. Kometen untersucht, nicht aber beim L. eines Fixsterns, zum Beweis, daß jenes reflectirt u. dabei wie durch einen Polarisationsspiegel polarisirt, letzteres aber eigenes L. sei. Ein Instrument, welches eines der beschriebenen Krystallblättchen mit einem Zerlegungsspiegel, od. einem als solcher dienenden Turmalin od. Nicolschen Prisma vereinigt, zu dem Zwecke, um damit zu prüfen, ob gewisse Strahlen polarisirt seien, nennt man Polariskop. Arago, Savart, Biot haben deren in verschiedener Form construirt. c) Elliptische Polarisation entsteht ebenfalls durch Interferenz linear polarisirten L-s in allen den Fällen, wo das L. weder linear polarisirt bleibt, noch circular polarisirt wird. Bes. fähig, das L. elliptisch zu polarisiren, sind Metalle, wenn sie als Spiegel wirken, nur bei senkrechtem Einfall erfolgt keine elliptische Polarisation. Außerdem ist das L. elliptisch polarisirt, welches durch den Bergkrystall schräg zur optischen Achse geht. Man erkennt elliptisch polarisirtes L. daran, daß es seine Intensität ändert, wenn man den Analyseur dreht, es kommt aber niemals zum vollständigen Dunkel; daß es durch totale Reflexion linear polarisirt wird, ebenso durch Reflexion an Metallflächen; durch dünne Blättchen gibt es eine Mittelfarbe zwischen der Farbe, die man bei circular polarisirtem u. der, welche man bei linear polarisirtem L. erhält; senkrecht zur Achse geschnittene einachsige Mittel geben quadrantweis unterbrochene Ringe.

L) Unsichtbares Licht. Das menschliche Auge kann Ätherschwingungen zwischen den Grenzen[350] der rothen u. violetten Strahlen, d. h. zwischen den Grenzen von 458 Billionen u. 727 Billionen Schwingungen pro Secunde, wahrnehmen, doch hat man auch außerhalb dieses Gebietes noch Schwingungen nachgewiesen, welche dem Auge unsichtbar sind u. nur unter gewissen Umständen demselben wahrnehmbar gemacht werden können. Solches L., dessen Schwingungszahl also größer als die der violetten od. geringer als die der rothen Strahlen wäre, nennt man unsichtbares L. 1853 fand Stokes, daß es noch Ätherschwingungen gäbe, denen eine größere Schwingungszahl zukomme, als die äußersten violetten Strahlen; er fand nämlich, daß dieses L. in gewissen Mitteln eine Art Resonanz von einer niederen Schwingungszahl hervorrufen kann, sodaß bei genügender Herabsetzung der Schwingungszahl diese Strahlen in das Gebiet des Sichtbaren fallen. Diese Strahlen heißen, weil sie jenseits der violetten Grenze des Spectrums liegen, ultraviolette Strahlen u. die Mittel, durch welche sie dem Auge wahrnehmbar gemacht werden können, empfindliche Mittel; solche empfindliche Mittel sind: manche Chininlösungen, Cyanplatinsalze, Äsculinlösung, Uranoxydsalze etc. Bringt man in das durch prismatische Brechung erzeugte karbige Spectrum ein solches empfindliches Mittel, so erscheint dieses in den einzelnen Strahlen entsprechend gefärbt; bringt man es dann in den dunklen Raum über das violette Ende hinaus, so leuchtet es noch immer u. zwar schwefelsaure Chininlösung mit lebhaft blauem, Uranoxydsalze mit grünem L. Jenseits der rothen Grenze des Spectrums ist eine solche Lichtresonanz nicht beobachtet worden, man kennt bis jetzt noch keine Ätherschwingungen unterhalb der rothen Strahlen, vielleicht fallen in dieses Gebiet die Wärmestrahlen. Die entschiedenen Lichtquellen sind entschieden reich an ultravioletten Strahlen, am reichsten daran ist das Sonnenlicht, das elektrische L. u. das L. des in Sauerstoffgas brennenden Schwefels.

M) Chemismus u. organischer Einfluß des L-s. Das L. ruft in vielen wägbaren Stoffen besondere Veränderungen hervor, einmal insofern es wägbare Stoffe veranlaßt, sich chemisch zu verbinden, od. umgekehrt die Verbindung derselben aufhebt; bei einigen vom L. bewirkten Veränderungen hat man jedoch etwas der Art noch nicht nachweisen können, u. selbst die Art der Wirksamkeit des L-s auf den Daguerreotypen ist noch nicht genügend erklärt. Ein Gemenge von gleichen Mengen Chlor u. Wasserstoff in farblosem Glase eingeschlossen verbindet sich im Dunkeln nicht, im gewöhnlichen Tageslichte langsam, im Sonnenlichte augenblicklich u. mit einem Knall. Langsamer geschieht es, wenn das Glas violett od. blau, gar nicht od. ganz langsam, wenn es roth ist. Auch andres, hinlänglich starkes L., z.B. des brennenden Phosphors, starker elektrischer Funken bewirkt biese Verbindung. Chlorwasser entwickelt im L. Sauerstoff, indem Wasser zersetzt wird u. der Wasserstoff mit dem Chlor Salzsäure bildet. Durch Jod gebläute Stärkemehlauflösung entfärbt sich im L., weil dies das Jod disponirt, sich mit dem Wasserstoff des Mehls zu Hydrjodsäure zu verbinden. Rothes u. blaues L. bewirkt dies unvollkommen, violettes gar nicht. Ebenso disponirt das L. mehrere organische, namentlich Farbstoffe, aus der Luft Sauerstoff aufzunehmen u. auf diese Art sich zu entfärben, hierauf beruht die Bleiche. Andere Stoffe werden durch das L. gefärbt, wie Guajakholzpulver. Dagegen werden mehrere aufgelöste od. unverbundene Metalloxyde durch das L. zu Oxydulen u. selbst zu regulinischem Metall reducirt, letzteres zeigen bes. die Silberverbindungen, z.B. Chlor- u. Jodsilber, auf deren Reduction zum großen Theil die ganze Photographie beruht. Diese chemischen Wirkungen zeigen das farblose u. violette L. am stärksten, dann folgt das blaue, u. zuletzt das rothe L., welches sogar in mancher Hinsicht eine der Wirkung des violetten Strahls entgegengesetzte besitzt. Auch im Gebiete des unsichtbaren L-s treten chemische Wirkungen, z.B. Schwärzung des Chlorsilbers, ein. Manche, wie Wilson, Ritter, Seebeck u. neuerdings Fizeau, Foucault u. Draper haben am Farbenspectrum zwei Pole, einen desoxydirenden, im Violett gelegenen, u. einen oxydirenden, rothen, angenommen; wenn man nämlich eine Daguerresche Platte erst einige Secunden dem L. aussetzt u. dann das Spectrum darauf wirken läßt, so zeigt sich, wie die rothen Strahlen die erste Wirkung des L-s wieder zerstören, die violetten dagegen sie verstärken. Auch zeigt sich eine solche wieder aufhebende Wirkung durch die ultravioletten Strahlen. Von mächtigem Einfluß ist auch das L. auf das organische Leben, was überhaupt im L. eine seiner Hauptbedingungen anerkennt. Doch nicht alle organischen Entwickelungen geschehen unter dem Einfluß des L-s; die primitive Entwickelung des Samenkorns, des Eies, des menschlichen u. thierischen Fötus, selbst viele Entwickelungen niedrig gestellter Pflanzen u. Thiere auf Lebenszeit, geschehen im Dunkeln, d. h. schwächeren L., u. würden durch stärkeren Lichtzutritt nur gehemmt werden; diese Fälle jedoch abgerechnet, ist das L. ein wesentlicher Begleiter u. Ernährer organischer Entwickelung u. Regung, u. jede höhere organische Thätigkeit geschieht nur unter Bestrahlung des L-s. Pflanzen, die sonst fortwährend auf dem Meeres- od. Seegrund vegetiren, steigen, wenn sie blühen u. sich befruchten wollen, zur Wasserfläche empor, u. verrichten unter dem Einflusse des L-s ihr Zeugungsgeschäft. Die meisten Pflanzen werden bleich, siech u. verkümmern, wenn sie dem L. entzogen werden. Nur im L. entwickelt sich die vegetabilische Farbenpracht, welche daher auch in den am meisten erleuchteten Tropenländern am herrlichsten ist. Unter Einwirkung des L-s entwickelt sich aus den grünen Theilen lebender Pflanzen Sauerstoff, im Dunkeln dagegen hauchen sie Kohlensäure aus u. ziehen dafür Sauerstoff an. Da die dem Einfluß des L-s entzogenen Pflanzen, in denen das Chlorophyll nicht entwickelt wird, zarter u. reicher au Zucker sind, so hat man nach Gaudichaud's Vorschlag den aus der Erde hervorwachsenden Theil der Runkelrüben mit Erde zu bedecken. Auch der Schlaf der Pflanzen, u., wenn man will, auch der Thiere u. Menschen ist großentheils eine Folge der Lichtentziehung.

N) Physiologische Optik, Anwendung der Gesetze des L-s auf die Erklärung des Sehvermögens Das Allgemeine hierüber s.u. Gesicht, hier sind noch folgende Punkte hervorzuheben: a) Adaptirung (Accommodation, Einrichtung) des Auges für verschiedene Entfernungen. Einige läugnen dieses Vermögen ganz durch die Behauptung, daß das Auge an sich in alle Entfernungen, mit Ausnahme der gar zu kleinen, deutlich sehe ohne daß dabei wesentliche Änderungen in den[351] Brechungsverhältnissen eintreten. Doch wird diese Ansicht bes. durch folgende zwei Versuche widerlegt: Porterfield spannt einen weißen Faden auf schwarzem Grunde auf u. hält ihn ungefähr so gegen den Kopf, als welche Lage ein Blasrohr während des Gebrauchs hat. Dann sieht man den Faden in einem gewissen Intervalle als Linie, vor u. nach denselben aber flächenartig ausgebreitet, zum Zeichen, daß innerhalb jenes Intervalls die Undeutlichkeit nicht bedeutend genug sei, den Faden in der Wahrnehmung merklich zu verändern, daß aber vorher u. nachher das Accommodationsvermögen nicht ausreiche, den Faden deutlich zu sehen. Der Scheinersche Versuch besteht darin, daß man einen Gegenstand mit einem Auge durch zwei feine Öffnungen betrachtet u. dadurch von dem Objecte zwischen gewissen Grenzen der Entfernung ein deutliches Bild, bei größerer Näherung od. Entfernung dagegen zwei Bilder erhält, indem dann das Auge nicht mehr die Strahlen auf der Retina selbst vereinigen kann, sondern dies hinter od. vor der Retina geschieht. Daß nun innerhalb bestimmter Grenzen das Auge sich der Entfernung des Objects accomodiren kann, davon ist die Erklärung theils in Form, theils in Lagenveränderungen des Auges u. seiner Theile gesucht worden. Zuerst in der Verlängerung u. Verkürzung des Augapfels, doch müßte, wenn die geraden Augenmuskeln den Bulbus zurückziehen u. dadurch die Hornhaut der Netzhaut nähern sollten, die Rückwand des Auges unnachgiebig sein, während sie doch ein weiches Fettpolster ist. Auch kann man nicht die Thätigkeit der vier geraden Augenmuskeln combiniren. Hiemit fällt auch die Erklärungsweise, welche als Grund die Veränderung der Krümmung der Hornhaut angibt, da auch diese nur durch eine gleichzeitig stärkere Anspannung sämmtlicher Augenmuskeln hervorgebracht werden könnte. Nach einer dritten Hypothese soll die Erscheinung darauf beruhen, daß der Halbmesser der Linse sich verändere; die Linse steht jedoch außer Verbindung mit dem Nervensystem, kann aber ebensowenig von außen durch einen etwaigen Druck der Ciliarfortsätze zusammengedrückt werden, da dies nur seine weiche Gefäßbüschel sind, welche die Linse nicht einmal berühren. Am meisten für sich hat die Annahme, die Accommodation reducire sich auf eine willkürliche Änderung der Entfernung zwischen Hornhaut u. Linse (Hueck, Senff, Volkmann); denn hat dies gleich das gegen sich, daß der Humor aqueus nicht comprimirbar ist u. zur Seite gedrängt werden müßte, so reicht doch wegen der bedeutenden brechenden Kraft der Linse schon eine sehr kleine Bewegung zur Accomodation hin. Das Resultat ist, daß trotz der großen Aufmerksamkeit, die der Beantwortung dieser Frage gewidmet worden ist, man noch weit vom Ziele entfernt ist. b) Chromasie des Auges. Man hält das Auge gewöhnlich für einen achromatischen Sehapparat, d. h. für einen solchen, dessen auf einander folgenden verschieden brechenden Medien, namentlich die Hornhaut mit der wässerigen Feuchtigkeit, Linse, Glaskörper, so beschaffen seien, daß die hinteren die durch die vorderen unvermeidlich hervorgebrachte Farbenzerstreuung wieder aufheben. Doch ist dem nicht so; am entschiedensten beweist dies das Experiment Fraunhofers, daß man das Ocular eines Fernrohrs, durch welches man eben den Mikrometerfaden im rothen Theile des Spectrums deutlich sieht, bedeutend verschieben muß, wenn man den blauen Theil ins Gesichtsfeld gebracht hat, zum Beweis, daß die blauen Lichtstrahlen an einem anderen Punkte im Auge sich vereinigen, als die rothen. Daß man dennoch die Gegenstände, die man scharf ins Auge faßt, für gewöhnlich ohne Farben sieht, kommt daher, daß das Auge sich so accommodirt, daß die Netzhaut an dem Punkte der größten Concentration der verschieden gebrochenen, verschieden farbigen Lichtstrahlen sich befindet, so daß hier die Farben meist sich decken u. zu weißem L. compensiren, u. die noch bleibenden, vermöge der annähernden Achromasie sehr schmalen Farbenränder nicht zur Empfindung kommen. Sie werden aber sogleich breiter u. daher empfunden an Gegenständen, denen das Auge nicht adaptirt ist, od. an Gegenständen, denen das Auge wohl adaptirt ist, wenn die eine Farbenhälfte, die zur Compensirung der anderen dient, abgefangen wird. c) Einfachsehen mit zwei Augen. Beim Sehen mit einem Auge empfindet man streng genommen nur einen gewissen Reiz der Netzhaut, den man jedoch durch ein unmittelbares Urtheil sogleich als eine Auschauung der Außenwelt betrachtet u. auf einen Gegenstand beziehet, der nach einer bestimmten Richtung hin in der Außenwelt liegt, so, daß alle Richtungslinien von jedem beliebigen getroffenen Punkte der Netzhaut nach dem gehörigen Punkte der Außenwelt sich in einem Punkte, dem Kreuzungspunkte, schneiden. Sieht man nun aber mit zwei Augen, so muß man vermöge des Eindrucks in jedem von beiden einen Gegenstand in einer bestimmten Stelle des äußeren Gesichtsfeldes suchen. Gegenstände, welche man fixirt, sieht man einfach, u. daraus geht hervor, daß man die Reize, welche gewisse Stellen beider Netzhäute betreffen, nach einerlei Ort im äußeren Gesichtsfelde versetzt. Diese sogen. identischen Punkte sind aber solche, die unter gleichen Längen- u. Breitengraden liegen, wenn man den Augapfel als eine in Grade getheilte Kugel ansieht, deren Achse die optische Achse ist. Somit correspondiren sich die beiden oberen, die beiden unteren Seiten u. die Innenseite jedes von beiden mit der Außenseite des anderen. Daher man zwei Druckfiguren sieht, wenn man beide Augen zugleich an den äußeren Winkeln drückt, aber nur eine, wenn man das eine Auge am äußeren, das andere am inneren Winkel drückt. Die Lichtstrahlen von Gegenständen, die man eben fixirt, treffen die Retina beider Augen in den Punkten, wo sie von der optischen Achse geschnitten worden, also in identischen Punkten, daher man diese Gegenstände einfach sieht; die Lichtstrahlen der näheren od. ferneren Dinge aber vereinigen sich nicht auf identischen Punkten der Retina u. müssen eigentlich Doppelbilder geben. d) Sehen des Körperlichen. Nach Wheatstone entwirft ein räumliches Object in beiden Augen verschiedene Bilder, u. er sah darin das hauptsächlichste Hülfsmittel der Augen für Beurtheilung der Räumlichkeit od. des Reliefs, weil, wenn man den beiden Angen gleichzeitig zwei solche ungleiche (jedem das ihm entsprechende) Bilder darbietet u. den Versuch so einrichtet, daß beide Augen ihr Object nach demselben Orte im Raume versetzen, die flächenhafte Ausdehnung als Körper von drei Dimensionen gesehen werde. Hierfür hat Wheatstone ein eignes Instrument, Stereoskop (s.d.) construirt. Unter anderen spricht aber gegen Wheatstone Porterfields[352] ausgespannter Faden (s. oben). Denn wenn hier auch das Auge successive für ein großes Intervall desselben sich adaptiren kann, so erscheint doch der Faden auf einmal immer als ein gekreuztes Doppelbild, dessen Kreuzungspunkt der einzige Punkt ist, welchen das Auge gerade fixirt, während nach Wheatstone der ganze Faden nur ein Bild geben sollte.