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Beobachtungen ber die Interferenz des Lichtes bei grossen Gangunterschieden.

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durch eine ziemliche Anzahl von Modificationen der Erscheinung gegeben ist. Die Mehrzahl derselhen ist unter
den oben abgehandelten Korpern schon vertreten, und eine
umfasseode Cntersuchung wurde wohl Beispiele fiir alIe
theoretisch mbglichcn Combinatioiittn liefern. Ileider ist
das Material zu einer eolclien Arbeit zurn g d s t c n Theil
recht selten und nur Wenigen zugiinglich. Weiter gehende Untersuchungen werden vor allen Dingen die Mannigfaltigkeit der Reflexfarben des Edelopals und des C'
' Isellglimmers ins Auge ZLI fassen haben; eine Eigenschaft,
dnrch welcbe diese beiden Kbrper in optischer Beziehung
ganz isolirt und rlithselhaft dastehen.
--
VII I .
Beobachtungen uber die Interferena des
1.ichte.s bei grossen Gangunterschieden:
non J. .I. J f i i / l e r .
(Auu d . Berirbten d.
K. Siicbs. Cesellsch. 1571..)
I n rneiner Mittheilung ,,fiber elastische Schwingungen 1)''
habe ich auf die Wichtigkeit der Frage bingewiesen, oh
die Fortpfla:izungsgeschwindigkeit des Liohtes von der lebendigen Kraft der Schwingung abhznge. Zur Entscheidung dieser Frage schien mir die Methode der InterfereiiZen bei grofsen Gangunterschieden zweckrniiil'sig.
Seither habe ich eine Reihe solcher Vervuche ungestellt. P i e Interferenzen wurden entweder i n zwei mit
Hiilfe eines Quecksilber - Niveaus passend einzustellende
Linsen oder dnrch Beflexion an den beideu Ebenen eines
planparallelen Glases erzeugt. Das angewendete Licht war
das Licht eines im B u n s e n 'schen Brenner gliibenden
Dampfes oder einer leuchtenden Gasmenge in einer G e i 1's 1e r 'schen Rbhre. Prismatisch zerlegt, bildeten die Strah1) %ha d. Ann. Bd, 140. s. 305.
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le11 zun%chst ein reines Spectrum auf einem Schirnie; durr.11
den S p & , des letzteren trat zuniichst nur die eine Spectralliiiie I~indurch, welche die Interferenxeri erseugen solltr.
Von ihr entwarf eine Lins; ein reelles Bild auf der Hypothenusenfliiche eines kleineri hfkxionsprismas , dils
sic11 im Hrennpunkt einer iiber dcn N ewton'schen GIasern oder der plaaparalleleii GlasplLrtte mgebrachten Col
li~iiatorlinse befand. Zwischen dcr letzteren und deri lnterferenzglgsern war ein Fadenkreuz mugespannt.
L>ie Zerlcgung des Lichtes wmoglichte auch Lei groIsen Gangunterschiederi Versucht! rnit relativ groLeii Lichtetiirkeii und fiihrtc so zur Beobaohtung der11iterfcrenzsysteine
verscliiedener Ordnurig. Denkt ni;m sich niiimlich das Welleniritervall A eirier Spectralliriie in 1rleineTheile holierer Ordiiiing zerlegt, so bilden zwei solclic Thcilchen mit den
Wellenliingen ;I, und i,cine resultireride Scliwingung, deren Amplitude und Phase periodische Functionen deu Weges
sind. Die Periode dieser Fuiictionen
<=-1, 1,
i,- l a
wird nun fur zwei unendlich benachbarte Theilchen unendlich grol's. Die resultireiide Bewegung aller Theilclieri
enthiilt also Functionen init unendlich groken Perioden,
d. h. Amplitude und Phase der resultirendeu Bewegung
sind uriperiodische Functionen des Weges.
Die nghere Discussion zeigt nuu leicht, dal's, f i r alle
Theilchen dieselbe Helligkeit vorausgesetzt, die Interfereuzen inirner verschwinden miissen, wenn die Distanz der
Interferenzflschen die Phasendifferenz in zwei Theilchen
des unteren Wellenzuges bei der Ruckkunft an der oberen Flache hervorruft, die urn d
von einander abste(-:.)I'
d
hen; dafs die Interferenzen dagegen ein Maximum der
Deutlichkeit erreichen fiir Distanzen , wo die Phasendilrcrenz 4 in zwri Theilchen auftritt, die urn d ($)' von einander entfernt sind. Dabei kann Y die g a m e positive
Zahlenreihe durchlaufen ; mit jedem hijheren Werth von Y
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wird aber die Zahl der zur Interferenz gelangenden
Theilchen geringer. Da die Variation der EIelligkeit in
dem Welleniiitervalle S wesentliche T’erscbiedenheiten in
diesem Verhalten nicht hervorruft, so ergiebt sich die Folgerung: die endliche Breite der Spectrallinien fuhrt zu
einem Alterniren der Interferewen, dcrrn jedes n e w Erscheiricii mit einer Abnabme der 1)eutlichlccit verkriiipft ist.
Die& zeigt sich nun sebr leicht auf’ folgeiide Weise.
Wurde bei eioer Phasendifferenz von 10000 bis 20000 Undulationen die an den) Platindraht geschniolzene Perle des
Salzes tiefer in den Saum der F1;imme eingeschohcn, so
verminderte sich die Deutlichkcit der Fraiisen rasch und
ging in eiii vBlligeu Verschwiiidcn iiber. Bei noch tieferem Hineinschiebexi kamen die Fransen wieder zum Vorschein; sie gewannen zuerst ail Deutlichkeit, ohne jedoch
die friihereri Differenzon zwischcn niasimaler und minimaler Helligkeit zti erreichen, verloren d m n ihre Schiirfe
wieder und bliebcn auf immer aus. Bei dem Einschieben
der Perle wird niimlich die Masse des gluhenden Dampfes
vermehrt und dadurch eine Verbreiterung der Spectrallinien erzeugt. Bei constantem Gangunterschiede mufs aber
eine solche Verbreiterung zu dem niimlichen Resultate
fuhren , wie bei uonstanter Spectrallinie eine Vergrofserung des Abstandes der Interferenzflachen.
Mit den Veranderungen der Deutlichkeit war stets eine
Verscbiebung dcr Fransen verbuiiden ; bei Verrnehrung
der Dampfmenge bewegten sich dic Fransen im Sinne einer
wachsendeu Wellenliinge. Bei einer Phaseodifft.renz von
10000 Undulationen war diese Verschiebung fur Natrinm,
Lithium und Thallium deutlich walirzunehmen; sie hctrug
hier dell halben Werth des Abstandes zweier Fransen.
Bei 20000 Wellen Gangunterschied ist sie fiir Natrium
noch auffallender zu beobachten; sie erreicht hier, entsprechend der Verdoppelung der Phasencliflerenz, den v01len Abstand zweier Franeeii. Dieser Werth ist tiquivalent
einer Aenderung der Wellenliinge urn 0,00005 ihrer eigenen Grtifse.
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Die: Vztriation der Helligkeit bei constanter Dampfmcnge ergah zwar, wie uiitcn angefiihrt werden SOH, eben-
f ~ l l sYerschiebiingm, allein vie1 kleinere als dle eben anpyfiihrten. Darnus folgt, dals die beschriebene Verschiehung jcdenfdls zum ‘Theil durch das Hineinschieben der
Perle erzcugt ist; und . da weseritliche Temperaturunterschiede nicht vorhandeti sinil, so kaxin die Ursache nur
in einrr Vermehrung der gluhenden Dampfnienge liegen.
Hei der letzteren verl)reitcrn sich nun die Spectrallinien
nach beiden Seiten, dither kann die Verschiebung der
Fransen nnr auf einer Acnderung der rnittleren Brechbarkeit twruhcri. Die Helligkritsvermchrung ist auf der weniger hrechbaren Seite griifser, d. h. die Spectrallinien des
Nntriums , Lithiurns rind Thalliums verbreitcrn sich bei
Verrnehriiiig der gliihenden Dampfnicnge stiirker nach der
weniger brechbaren Seite. Zu demselben Resultate ist auch
Nr. Z 6 11 11 e r aiif dem einfacheren prismatischeii Wege
fiir die weniger brechbare Natririmliriie gelangt. Arifserdem steht es in Uebereinstimrnung mit der von Hrn. H e n n e s s e y beim Sinken der Sonne beobnchteten sGrkeren
Vcrbreiterung der atrnosphiirischen Linien des Sonnenspectrums nach der w e n i p brechbaren Seite hin.
Aus der Asynintetrie der Verbreiternng der Spectrallinien ergiebt sich sofort eine wichtige Regel fur die spectralanalytiscbc Bestimmung der Geschwindigkeit der Gestirne. 1st die Lage der Mitte eiiies dunklen Spectralstreifens eine Functicm der Masse des absorbirenden
Dampfrs, so darf aus einer Aenderung derselben erst dann
aiif eine Bewegung der Lichtquelle geschlossen werden,
wenn der Einflufs dieser Masse ausgeschlossen ist. Nun
wird fur verschiedene Spectrallinien dieser Einflufs quantitativ ein sehr verschiedener seyn, wenn er auch sehr
wohl fiir alle qualitativ gleich ausfdlen kann. Eine quantitative Uehercinstimrnung rniifs aber immer die Bewegung
der Lichtquelle haben. Rilhrt die Verschiebung vou einer
Bewegung der Lichtquelle her, YO muk die Geschwindig-
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keit der letzteren , aus der Verschiebung verschiedener
Linien herechnet, die nsmliche seyn.
Nach Hrn. Z o l l n e r ' s Theorie der Abhangigkeit der
Strahleiimission von der Dichtigkeit des glilhenden Dampfes
ist die starkere Verbreiterung nur maglich iiach tlcr Seite
hin, wo die grijl'scrcn Werthe der Absorption liegen. Farst
nian nun letztere a19 Resonsnzphanomeneii auf, so vrgirht
sich, d d s die grblseren Werthe n n r d a m auf die weniger
brechbare Seite f;illen , wenii eine Reibung dcr poiiderablen Atome gegen die Aetliertheilchen vorhanden ist. Bei
der Aeqiiivalenz zwischen Dichtigkeit und 1)icke ist in
dieser Hinsicht die xiiichgewiesene Uehcreinstimmung der
Richtuug der stiirkeren Verhreitcrung fur eiue betriichtliche
Anzahl von Spectrallinien betnerkenswcrth. Sie wiirde auf
die Existenz einer Reibung im Aettier uud damit auf die
Alhiingigkeit der Fortpflnnzungrsgreuchwiiididrkeit des Lichts
von der Amplitude schlieiisen lassen.
Bei der Entscheidung der Frage, ob die Wellenlange
sich mit der Amplitude iindere , benutzte ich zunklist
ebenfalls das Licht gliihender LXimpfe. Es war ersichtlich, deli die Dampfmenge wiihreiid des Versuchs unverBndert bleiben miisse. Ich variirte dnher die Helligkcit
durch absorbirende Plangliiser. Die grolse Horuogenitiit
des Lichtes und die physiologische Eriipfindlichkeit des
Auges empfiihlen Natrinm als Lichtquelle. Bei eiuer Phssendifferenz von angeniihert 20000 Undulationen trat nun
bei den Aenderungcn der HeIligkeit einc %warkleine, ober
doch sicher zu beobachtende Verschiebung der Fransen
ein. Die Richtung der Verschiebung entsprach einer Vergr6fserung der Wellenlange bei Verinehrung der Helligkeit. Geschah diese Aenderung der Helligkeit im VerIialtnifs 1 : 3, so war die Verschiebung allerdings uur 0,l
des Abstandes zweier Fransen; geschah sie aber im Verlialtnifs 1 : 10 so crreichte die Verschiebung einen Werth
von 0,2 bis 0,3 dieser GrijCYe. Diese Resultate waren
merklich dicselben, mochte der Ganguuteruchied in Luft
oder in Kronglas erzeugt seyn.
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In einer zweiten Versochsreihe henutzte ich das Licht
des gliihenden Wasserstnffs in einer G e i fsl er'schen Riihre.
Mit Hiilfe eines Rheostaten, welcher einr Nebenschliei'snng
zur primaren Kolle des Ril h ni k o r f f bildete, konnte
zrinachst tlir Stiirke des Tnrluctjonsstromes variirt werden.
rjahci trat eine kleine Verschiehiing der Fransen ein, die
ganz gleicli war derjenigen, welcbe bei der entsprechenden Variation der Helligkeit drirch absorbirende Glaser
erfolgte. Der R u hrn k o r f f er1:rubte eine solche Aenderung
iri d e m Verhaltniib; von 1 :3. Fiir die Ilaugrune Linio H,
erreichte bei einer Phasendifferenz von naheritngsweise
15000 Undiilationen die Verschiehiing eine Grofse von
0,3; bei der rothen Linie H , j ,
bei 25000 Undulationen noch sehr scharfe Frnnsen gal), iiberstieg sie 0,05
his 0,1 des Abstarides zwcier Fransen nicht,
Aus dern Ietzteren Versuche geht hervor, dafs nicht
etwa die Asyrnmetrie dsr Helligkeitscurve diese Verschiebung hervorgerufen hat. Den Einflurs der Verbreiterung
des hellen Theils einer Fraiise durch die Vergrolserung
der Lichtstiirke habe ich (lurch die, Beobacbtung der Mitten der diinklen oder hellcn Liiiieii iind eine Verschiebiing
durch die Rrechung der Strahlen im absorhirenden Planglase, diircb Einschalten des letzteren vor den Spalt des
Collimators eliminirt. Da eine andere Fehlerquelle , so
weit ersichtlich, nicht vorhanclen war, so mufs die Ursache der Verschiebung wohl in einer Aenileruiig der
Wellenlange bei Aeiideruiig der Amplitude, d. h. einer
Aendernng der Fortpflanzungsgeschwindigkeit bei Aenderung der lebendigen Knrft der Schwingung liegen. Die
Aenderiing der Wellenlange wzchst dann nach den angefiihrten Beohachtnngen mit der Aenderung der Amplitude;
sie ist aulkerdem fiir die gral'seren Schwingungszahlen
bedeutender. For Natrium wiirde sie hei einer Helligkeitsveranderung im Verhaltnifs 1 :3 den Werth 0,000005,
hei einer Aenderiing 1 : 10 dagegen den Werth 0,000010
haben. Eine Aenderung der Helligkeit im Verhaltnifs 1:3
wiirde in dem rothen Lichte des Wasserstoffs eine Aend i ( b
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derung der Geschwindigkeit urn 0,000004, in d e n blauen
0,00003 erzeugen.
Die Kleinheit der beobachteten Verschiebungen fordert
allerdiugs, ehe an eine nghere Darleguog der vielei1 interessanten Conseqiieuzen eines solchen Zusammenhaxiges
zwischen Amplitude und Welleiiliinge zu denken ist, d&
die Beobachtungen linter VerhSltnissen nngestellt werden,
welclie grol'sere absolute Verschiebungen herheifiihren.
Diels scbeint mir die Beobachtung der F r a ii n h o f c r'schen Interferenzeii zweiter Klasse zu leisteu, wem, unter Anwendung zwctier Oeffnungen , die beiden Hglften
des ebenen Wellenxiiges i n verschiedener Entfernring von
dcbn Oeffnungen identiscli grschwHcht werden. &lit Hiilfe
dieser neuen Methode und des ilir vcrwandteii Interferenzial-[{efractors hoffc: ich die wiinschenswerthe Geiiauigkeit
in den Messringen zu erzielen, welclle dcn tJislierigea Zahleri noch fehlt.
Leipzig, im F e h i a r 187 1.
S e i t langer Zeit wc'i
'1 'Y man, dafs ein Gegenstand heller
erscheint, weun IUBU ihn, statt eines Auges, mit beiden
Augen betracltet. Aber meines Wissens hat man nie versucht dafs Verhiiltnifs dieser Helligkeiten zu bestimmen,
namlich den Vorzug des binocularen Sehens bber das monoculnre , was Helligkeit der Bilder betrifi, festeustellen.
Ich habe gesucht dirses Problem zu h e n , und glaube
,
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