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Die doppelte Brechung des Lichtes in Flssigkeiten.

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E. c. Rpischl.
127
vorerst nur naherungsweise bestimmen, indess selbst rohere
Znhlen wurden namentlich fiir die Theorie des Magnetismus
r o n folgenreicher Bedeutung werden konnen.
Ich habe hier, der Ueberschrift entsprechend, die Indices a , b als Constanten des Mediums bezeichnet, denn
obwohl sie sich zwar nur auf eine einzelne gegebene Wellenl h g e und eine einzelne Richtung beziehen. so charakterisiren
sie diese letztrre doch so, dass mittelvt derselben die sich
einem varinbeln Einfallswinkel zuordnenden variablen Indices
berechnet werden konnen. Dehnt man dann ferner die Messungen auf moglichst viele und verschiedenartige Welleniiingen aus, dann steht zu hoffen, dass es schliesslich auch
qelingen werde, die in der Dispersionsformel auftretenden
haheren oder eigeutlichen Constanten des magnetischen
Mediums numerisch zu ermitteln.
Wenn Hr. K u n d t vorlaufig fur die von ihm verwendeten Farben eine anomale Prehung der Politrisationsebene
constatirt hat, so lehrt ein Blick auf die von mir gezeichnete Dispersionscurve der circular polarisirenden Mittel I ) ,
~ i u f welchen Theil dcrselben sich seine Beobnchtungen beziehen.
B o n n , im October 1884.
X I . Die doppelte Brechung des Lichtes i m
FZ+hs@kdten; volt E r n s t v o n F l e i s c h l .
.-his dem SO. Bde. dcr Sitzungsber. d. k. k. A d . d. Wiss. 11. -4bth., vom
9. Oct. 1894, rnitgetheilt vom Hm. Verf.).
(Hlerzn Tar. I1 Pig. 13.)
Den genialen Untersuchungen E’resnel’s iiber die circularpolarisirenden Eigenschaften des Bergkrystalles verdankt
die Wissenschaft ein erschopfendes V e r s t i d n i s s der Vorgang, bei der Drehung der Schwingungsebene eines linear
nolarisirten Lichtstrahles, welcher durch eine Quarzplatte in
--
11
I i e t t e l t $ r , \Vied. Ann. 16. Taf. 11, Fig. 1. 1682.
128
E. v. Fleisciil.
der Richtung ihrer optischen Axe geht, und die Kenntniss
einer besonderen Art der Doppelbrechung. Wahrend bei
einer Doppelhrechung, sensu communi, der einfache Strahl
in zwei, linear und senkrecht auf einnnder polarisirte Strnhlen
von ungleicher Fortpflanzungsgeschwindigkeit zerfallt, wird
ein Lichtstrahl, welcher auf eine normal zur A x e geschnittene
Quarzplatte in der Richtung der Axe fallt, allerdings auch
in zwei, mit verschiedener Geschwindigkeit in der Richtung
der Axe sich fortpflanzende Strahlen zerlegt; doch sind die
Bahnen, in denen die Aethermolecule dieser beiden Strahlen
schwingen, nicht linear, sondern circular - die Richtung,
in der die Kreisbahnen durchschwungen werden, ist in dem
einen Strahl entgegengesetzt der Richtung . in welcher die
Aethermolecule des anderen Strahles schwingen. Bei dem
Austritte BUS der Plstte setzcn sich die beiden Strahlen
wieder zu e i n em zusammen, welcher linear polarisirt ist,
wenn der eintretende Strahl es war. Dn aber die Bewegung
des Aethers in dem einen Strahle im Quarz mit einer anderen
Geschwindigkeit vor sich ging, als die in dem anderen
Strshle, so wird eine PhasendiEerenz zwischen den beiden
Strahlen eintreten, die um so grosser sein wird, je linger
der im Quarz zuruckgelegte Weg, also je dicker die Quarzplatte ist. Diese Phasendifferenz wird sich fur den Fall,
dass der eintretende Strahl linear polarisirt war, in dem ausgetretenen Strahle nls Drehung der Polsrisationsebene ausdrucken. Durch seine beksnnten, sinnreichen Methoden hat
F r e s n e 1 experimentell nachgewiesen, dass der Quarz in der
That auch in der Richtung seiner Axe doppelbrechend ist;
und ferner, dass in diesem Falle die beiden Strahlen circular
und entgegengesetzt polarisirt sind. Eine Recapitulation der,
sich an F r e s n e l ’ s Entdeckung anschliessenden, berilhmten
Arbeiten Airy’s und vieler Anderer, die sich mit der Untersuchung der Strahlen beschaftigen, rvelche im Quarz kleine
Winkel mit der Axe einschliessen - Arbeiten, die schliesslich zu einer sehr genauen Kenntniss der Gestalt der Lichtwellenoberflache im Quarz gefuhrt hsben - wiire angesichts
der hier vorliegenden Aufgabe uberflussig.
Da eine Einwirkung auf die Schwingungsrichtung des
E.
‘u.
129
Fleischl.
Lichtes nicht ausschliesslich an die Anordnung der Materie
im Krystall gebunden ist, da vielmehr zahlreichen Losungen,
und zahlreichen, bei gewahnlicher Temperatur an sich fliissigen
Substanzen die Eigenschaft zukommt, die Polarisationsebene
zu drehen, so liegt es nahe, sich zu fragen, ob die Aenderung
der Schwingungsrichtung von Lichtstrshlen, melche ,,optis&
active LL Flassigkeiten durchsetzen, ebenfalls auf einer Phasendifferenz zwischen zwei circular polarisirten Strahlen
beruhe, wie bei Krystallen ; oder ob die circularpolarisirenden
Eigenschaften von Fliissigkeiten auf ganz anderen Vorgangen
beruhen - was ja immerhin denkbar wilre, und was so lange
nicht als ausgeschlossen betrachtet werden darf, als nicht
eine zur Erklarung des Drehungsvermogens hinreichende
Doppelbrechung an den optisch activen Fliissigkeiten nachgewiesen ist.
Doppelbrechung ist bis jetzt allerdings nur an Substanzen
beobachtet, die in irgend einer Veise eine Axe, eine Orientirung im Raume darbietcln, und steht immer zu dieser
Orientirung in naher Beziehung; mag sie nun von der Anordnung der Materie in einem Krystall - einem in eminenter Weise im Raume orientirten Gebilde - oder von Compression oder Spannung der festen Eriaterie in einer bestimmten
Richtung, durch Druck, einseitige Abkiihlung, und dergleichen
herrllhren. Dem entsprechend finden wir auch die Gestalt der
Lichtwellenoberflache in doppelbrechenden Korpern immer
an bestimmte Richtungen gebunden ; doch kann diess keinen
ernstlichen Einwand gegen die Annahme von doppelbrechenden Fliissigkeiten begriinden. Denn erstens sehen wir die
Eigenschaft der Drehung der Polarisationsebene selbst, in
den Krystallen zwar an beatimmte Orientirung gebunden, in
den optisch activen Fliiseigkeiten hingegen nach allen Richtungen des Raumes gleichmbsig vorhanden; - und zweitens
scheint mir alles, was zum Verstandnisse irgend einer Erscheinung der Doppelbrechung erheischt wird, dargeboten,
sobald die Gestalt der betreffenden Wellenobedllche gegeben ist. Diese ist nun offenbar fiir unseren Fall einer von
jeder Orientirung unabhangigen Doppelbrechung eindeutig
gegeben durch die Doppelfllche , welche eine Kugelschale
Ann. d. Phis. a Cham N. P. Z U V .
9
130
E.
I:.
FleischL
begrenzt, das heisst : durch zwei concentrische Kugeloberfliichen.') Natiirlich hat man eich diese nicht zu denken
1) Sowic: diesc Annahme erwicsen kt, d. h.: sobald gezeigt ist, dass
dic: Dreliung dcr Poluiientionscbene iii optiach activen Fltisaigkeiteii aiif
Doppelbrechung , auf einer (von ungleicher hchwindigkeit zweier circular polariskter Strahlcn herriihrenden) Phasendifferenz beruht, eiitfiillt
van selbst dic Schwiei-igkeit, welchc man bisher iu der Erkliiruug dcs
Umstandes gefiindcn hntte, dass dss Drehungsverm6gen dcr Fliissigkeiten
von der Richtung, iii welcher diese van den Lichtstrahleii durchsctzt werden, mabhhgig, f i r alle Richtungen dns gleichc bt; uiid die Annahmen,
welche man zur Bcseitiyng dieaer Schwierigkeit gemacht hatte - ich
erwiihne nur z. B. den bekannten Vergleich der Flileeigkeitamolecule
mit Schrauben, die alle im glcichen Siuiie gewunden siiid, und die, ohnc
Bevorzugung eiiier bestimmkn Richtong, rnit ihren Axcn nach alleii Richtungen des Raumes gekehrt, diescn emillen - diese Annalimcn werdcn
iibedilaeig. Die Vorstellung, welchc aus dem Nachweise der Doppelbrechung in Fliissigkeiten mit Nothwendigkcit folgt, dass niimlich jede
Stiiruug im Glcichgewichte des Lichtiitliera iNierhdb einer solclicii Flussigkeit sich zwar nacli allen Richtungen dcs Raumes gleiclimiivsig fortpflaiizt, in jeder dieser Bichtungen aber mit zwei verjchiedencn Gescliwindigkeiten, hot, eoviel ich sehen kmn, an sicli nicht die mindeste Schwierigkeit; am ihr folgt aber unmittelbar und rnit Nothwendigkeif dass einc
solche Fluesigkeit die Polarieationsebene h i e s Lichtstrahlcs um gleich
vie1 drehen mum, in welcher Richtung immer der Stixhl die Flussigkeit
diuchsctzt.
Xehmen wir f i r eioen Augenblick RU, dasa linear polarisirtes Licht
schon im isotropen, und einfach brcchenden Mittel - [,,Isotrop" und ,,einfacli brecbeiid" Bind, sobald die Doppelbrechung LI Fliiseigkeiten erwiescii iat, nicht mchr einander deckende Bcgriffe. Ein Mittel, in wclchcm
die Lichtwellenobertliiche die Gestalt eweier concentrischer Kugeloberfliichen hat, und in welchem die Doppelbrcchong unabhilngig von der
Richtung im Raume ist, muse man vi nominis ,,iaotrop" nennen, trotzdeh
es nicht ,,einfac.h brechend", sondern doppelbrechend kt.] - z. B. .in
der Liift, am mei gleichen wid entgegengeeatzten HLUfteii circular polaiiairten Lichtes beeteht - eine Annahme, der nichts im Wege liegt und stellen wir uns vor, dass ein Strahl mlchen Lichtes in e h e optiech
active Fliiesigkeit eindringt. Die beiden Hlrlften flanzen aich - unabhiingig von der Richtung, in welcher der Strnhl durch die Flihigkeit
geht - in ihr, nicht mehr wie auseerhdb, mit der gleichen, sondern,
je nach der Natur der F l W i k e i t , die eine oder die andere HIUfte mit
einer etwaa gr6aae.ren Geechwindigkeit fort, ah die andere Hiilfte. Sobald dm Licht wieder aw der Fltieeigkeit amgetreten bt, und wieder in
Liift oder in Glas forbchreitet, geschieht diem wieder fur beide Hiilften
mit gleicher Geschwindigkeit : die Polarieationsebene des Lichtcs ist aber
6
131
I:. Fleischl.
wie die Schallwellenoberflilchen zweier, an demselben Punkte
in der Luft rasch nach einander liberspringender, electrischer Funken, sondern man hat zu berlicksichtigen,
dass die Dicke der Kugelschale ein constanter aliquoter
Theil ihres' Radius ist, dass also mit wachsendem Radius
auch der Abstand zwischen den heiden Kugelflachen, welche
die Wellenfliiche des Lichtes darstellen, wiichst. In Wirklichkeit wird man sich - sngesichts des ausserst geringen
Betrages der Doppelbrechung, selbst in den am stlirksten
drehenden, beknnnten Fliissigkeiten - den Abstand zwischen
den heiden concentrischen Kugeloberfllichen fast verschwindend vorzustellen haben, i m Vergleiche mit dem Halbmesser
der Kugelschale. Zu der bekannten Gestalt der Wellentlache zweiaxiger Krystalle hat diese Wellenfiache keine hier
besonders eralihnenswerthe Beziehung ; aus der Wellenobertlsiche einaxiger Krystalle entsteht sie natiirlich durch Gleichsetzung aller drei Axen des ellipsoidischen Theiles derselben.
Nach diesen, sich eigentlich von selbst ergebenden Betruchtungen, konnte es sich iiberhaupt urn nichts anderes
handeln, als um die Wahl einer Methode, welche die Doppelbrechung circulurpolarisirenderFliissigkeiten sinnhllig machen
musste, falls eine solche wirklich vorhanden war.
Es ist nicht schwer, den Grild von Doppelbrechung zu
berechnen , der eineni gegebenen Drehungsvermbgen entspricht. Die Rechnung') ergab mir nun, dass die Doppelgedrelit wordcn, und zwar uni eineu Betlag, der nur von der VerzSgerung ebhiingt, welche die eine H;ilfte gegen die andere in der F1aseip;keit erlitteii hat. Diese Verdgerung, und mit ihr die Drehung der
Yohriaationsebene, iat aber von der Kichtung des Strahla in der Fliiesigkeit ganz unabhihgig. Ich h d e weder in dieeer Vorstellung, noch in
der ihr zu Grunde liegenden Annahme einer zweifachen Geechwindigkeit
der Fortpflauzung von Gleichgewichteat6rungen in dem Lichtllther, eine
Schwierigkeit.
Ea versteht eich von selbst, dase diese Aueeinandemtzung keine Anaeudung h d e t auf jene temporihe optische Activiut, welche vom Aufenthelte fliiesiger (oder fester', Korper im magnetischen oder electrischen
Felde herrtihrt.
1) Da dieac , sowic die ubrigen in dieeer Arbeit vorkommenden Rechnungen, auf der Anwendung bekannter optischer Formeln, oder doch nnr
9
'
132
E.
u.
Fi'eischl.
brechung , welche dem Drehungsvermogen , selbst der am
stiirksten drehenden Fliissigkeiten entspricht , so gering ist,
dam die Hoffnung, sie durch eine der bekannten Methoden
direct nachzuweisen, von vornherein aufgegeben werden muss;
specie11 von einer Nachahmung der von F r e s n e l fib- den
directen Nachweis der Doppelbrechung langs der Axe im
Quarz gewiihlten Methode (Fresnel'sches Quarzprisma) war
bei Fliissigkeiten durchaus nichts zu erwarten.
Ich construirte also den sofort zu beschreibenden Apparat, und Ubertrug seine Ausf~hrungder Firma C. A. S t e i n heil's Sohne in Miinchen. Bus drei langen schmalen Glasstreifen wurde eine an beiden Enden und oben offene R i m e
von nahezu quadratischem Querschnitte hergestellt. Dieselbe
wurde an den beiden Enden durch planparallele. Glasplatten
verschlossen, und das Innere der Rinne wurde durch vertical
auf deren Boden gestellte , planparallele Glasplatten von
gleicher HBhe mit den Wanden der R i m e selbst, und im
Zickzack zwischen diesen hin und her ziehend, in eine Reihe
von Hohlraumen prismatischer Gestalt abgetheilt.
Die Zwischenwande hatten eine Neigung von 30° gegen
die Axe der Rinne, und es waren ihrer 21 vorhanden?
so dass, wenn man die beiden senkrecht gegen die Axe der
R i m e gestellten Endplatten dazu rechnet , durch 23 planparallele Qlasplstten die Flanken von 22 Hohlprismen gebildet wurden, von denen 20 einen brechenden Winkel von
je 120°, und zwei einen brechenden Winkel von je 600 hatten.
Zehn 120gadige und ein 60gradiges Prisma waren mit
ihren brechenden Kanten nach der einen Seite, zehn 120gradige und ein 60 gradiges Prisma nach der entgegengesetzten 8eite gc wendet. Die Gesammtsumme der brechenden Winkel dieses Systemes von Hohlprismen betrug 2520O
oder : sieben ganze Kreisperipherien.
Die genauen Ausmaasse meines Apparates sind:
Ganze Lirnge . . . . . . . . . . . 543 mm
,, Breite . . . . . . . . . . . 20
,, Hohe . . . . . . . . . . . 19 .,
.
soleher Tramformationen derselben beruhen, die ohne Schwierigkeit abruleiten Bind, 80 habe ich ihre Wiedergabe hier fiir iibertttiasig gehalteu.
E. v . Ft'eischl.
133
Lange im Lichten . . . . . . . . . 534 mm
Breite ,,
. . . . . . . . . 15 ,'
Hohe ,,
. . . . . . . . . 15,6 .,
91
Dicke der Zwischenplatten, jede . . . . 1,5 ,,
Linge ,,
,, . . . . 30 ,.
1,
Lange der Prismenhasen im Lichten, jede 48 .,
Lange der Prismenseiten im Lichten, jede 28
Winkel der beiden Endzellen: 30°, 60°, 90"
Winkel der 20 Hinnenzellen: 30°, 120°, 30"
..
Brechungsinclex des Glnses, aus welchem die planparallelen Platten bestehen:
fur die Linie D : 1,512,
,, ,, ., F : 1,518.
Fig. 13, welche den Apparat (mit Fortlassung seines
mittleren Theiles) von oben gesehen , in natnrlichen Dimensionen darstellt, wird wohl keinen Zweifel iiber die Art
seiner Zusammensetzung bestehen lassen.
Um dem Leser eine Vorstellung von der Vorziiglichkeit
der optischen Arbeit an dieseni Apparate zu geben, will ich
anfiihren, dass man, selbst wenn die Prismen mit Luft erfullt waren, trotz der 46 Brechungen, von denen 42 unter
so grossen Winkeln erfolgten, mit dem Fernrohre llings der
Axe durch den ganzen Apparat blickend, die feinsten Miren
(zarteste mit Diamant auf Glas gezogene Linien) deutlich,
und vollkommen unverzerrt wahrnahm. Da der Erfolg meiner
ganzen Untersuchung von der Correctheit der Ausfiihrung
dieses Apparates abhing, fiihle ich mich verpfiichtet, Hrn.
Dr. S t e i n h e i l fiir die alle meine Erwartungen weit iibertretfende Correctheit, mit welcher er diese schwierige Combination planparalleler Gliiser ausfiihrte, hier meine grosste
Anerkennung und meinen besten Dank auszusprechen. Auch
fiir die Bestimmung der 'Brechungsexponenten des zu den
planparallelen Platten verwendeten Glases, welche ich oben
in der Zusammenstellnng der Constanten des Apparates angeflihrt habe, bin ich Hrn. Dr. S t e i n h e i l , der fttr die Bestimmung eigens kleine Prismen aus diesem Glase zu schleifen
die Giite hatte, zu Dank verpflichtet.
1.34
E.
u.
Reischl.
Der Apparat sollte nun derart angewendet werden, dass
sammtliche Hohlprismen, deren brechende Eanten nach einer
Seite gewendet waren, mit einer in bestimmtem Sinne optisch
activen (sagen wir : rechtsdrehenden) Fliissigkeit gefiillt wurden, wiihrend die nach der anderen Seite gewendeten, zwischen
ersteren alternirend liegenden Prismen, mit einer linksdreheaden Fliissigkeit gefiillt wurden. W a r noch der Bedingung
geniigt, dass die beiden Fliissigkeiten denselben Brechungsindex haben, so durfte man nach der iiblichen Anschauungsweise erwarten, da sammtliche Brechungen im ganzen Systeme
einander genau aufhoben, ein auf der einen Seite durch die
eine Endplatte in der Richtung der Axe der Rinne in den
Apparat eintretendes Lichtbiindel durch die andere Endplatte,
in allem und jedem unverandert, wieder austreten zu sehen.
Beruhte jedoch die optische Activitat der angewandten Fliissigkeiten auf einer, der axialen Doppelbrechung des Quarzes
analogen Doppelbrechung, dann war leicht einzuseheo, dass,
wiihrend die einfachen Brechungen einander in den altersirend gestellten Prismen aufhoben, der Betrag der Doppelbrechung von Prisma zu Prisma sich summirte.
Um diesen letzteren Umstand ganz anschaulich zu machen,
geniigt folgende Ueberlegung. Das Licht tritt im Apparate
immer aus Glas in Fliissigkeit, und aus Flussigkeit in Glas.
Der Brechungsindex shmtlicher, zur Verwendung kommender
Fliissigkeiten ist kleiner , als der des angewandten Glases.
Beim Uebertritt aus Glas in Fliissigkeit findet also eine
Brechung vom Lothe statt. H a t das Licht, der Annahme
entsprechend, zwei Geschwindigkeiten in der Fliissigkeit, so
wird der rascher fortschreitende Theil des Lichtes weiter
vom Lothe weggebrochen, als der andere. Vermage der
Schwingungsrichtung in diesern schnelleren, und demnach
stiirker .gebrochenen Strahl sei die in Betracht genommene
Fliissigkeit eine rechtsdrehende. Die beiden Strahlen werden
divergent dnrch die Fliissigkeit im Hohlprisma gehen, und
beim Austritte aus ihr in das Glas wird, wie bei jeder normalen Brechung in Prismen, diese Divergenz vermehrt werden.
Nun kommen die beiden, einstweilen im Glase wieder mit
gleicher Geschwindigkeit fortschreitenden , aber entgegen-
E.
v. Fleischl.
135
gesetzt circular polarisirten Strahlen an das nachste Fliissigkeitsprisms, das mit seiner Kante nach der entgegengesetzten
Seite sieht, als das erste. D m i t in einem solchen Prisma
die bestehende Divergenz der Strahlen nicht vermindert,
sondern vergrossert werde, ware natiirlich nothwendig, dass
der Strahl, welcher beim Eintritte in die Fliissigkeit im
ersten Prisma starker vom Lothe abgelenkt wurde , jetzt
schwlcher abgelenkt wiirde, a19 der andere Strahl. Diess
ist aber in der That der Fall, wenn das entgegengesetzte
Drehungsvermogen der zweiten (linksdrehenden) Fliissigkeit
auf der grosseren Geschwindigkeit des in jenem Sinne circular polarisirten Strahles beruht, der in der ersten Fliissigkeit der langsamcre war, uuf welcher Voraussetzung j a
unsere ganze Betrachtung beruht.
N a n kann also in Kiirze sagen: bei der Anordnung in
unserem Apparate findet deshalb einerseits eine hufhebung
der einftrchen , sntlerseits eine Summation der doppelten
Brecliungen statt, weil, auf der einen Seite Pliissigkeiten von
gleichem Brechungsindex in Psaren gleich stark aber entgegengesetzt brechender Hohlprismen sich befinden; auf der
anlleren Seite jedocli , beziiglich der Doppelbrechung, n i t
jedem Wechsel in der Richtung der brechenden Kante der
Prismen auch ein Austausch zwischen den beiden Strahlen
in der FBhigkeit einhergeht, sich schneller oder langsamer
fortzupllanzen, das heisst: stiirker oder schwacher gebrocheri
zu werden.
Unter dicsen Umstiinden, und mit Zuhulfenahme der
Vergrosserungen eines, besonders fur merklich parallel der
Axe einfallende Strahlen sehr vollkomrnenen (eigentlich fur
astronomische Zwecke bestimmten) Fernrohres von A. Prazm o w s k i in Paris durfte ich erwarten, durch den mit optisch
activen Pliissigkeiten gefiillten Apparat feine X r e n doppelt
zu sehen. Ueber die gewahlte Anzahl von Prismen oder
itber die gewahlte Grosse ihrer brechenden Winkel, melche
die vorlilufige Rechnung als eben hinreichend zur Sichtbarmachung der Doppelbilder') ergeben hntte, mollte ich bei
I ) Dieser Berechnung hnbc ich die Aiiiialime zu Grunde gelegt,
dass zwei helle Piinkte anf dunklem Grunde beqnem und deutlich ge-
136
E.
u.
Reischl.
der Construction des Apparates aus Griinden , die hauptsachlich von der Natur der zu verwendenden Fliiseigkeiten
herstammten , und deren Erwiigung sich nachtraglich als
durchaue nicht iiberfliissig erwies, nicht hinausgehen.
Die zunachst mr Entscheidung zu bringende Frage war
die, die Wahl der beiden Fliissigkeiten, mit denen der Versuch
angestellt werden sollte, betreffende. Die ausfiihrliche Breite
der nun folgenden Darstellung bitte ich zu entschuldigen sie entspringt aus der Absicht, bei einer etwaigen Wiederholung der Versuche dem Experimentator nbediissige Muhe
zu ersparen.
Die Idee, concentrirte Losungen der beiden Weinsauren
zu verwenden, erwies sich bei genauerem Zusehen sofort als
unzweckmassig. Gttnz abgesehen von der Schwierigkeit, die
sich der Gewinnung einer geniigenden Menge von Linksweinshre gegentiberstellte , sprach gegen die Verwendung
dieser SubstanZen das an und fur sich relativ sehr geringe
Drehungsvermbgen der Weinskuren.
Vie1 bessere H o h u n g gewiihrten die Lbsungen V O D
rechtsdrehendem und linkedrehendem Zucker, mit welchen Liisungen denn auch der erste Versuch unternommen
wurde. Hr.Prof. Dr. E r n s t L u d w i g hatte die Gtite, mir
fiir diesen Vereuch eine betrschtliche Quantitllt einer von
ihm selbet dargestellten , absolut klaren , sehr concentrirten
Liisung von L e d o s e in Waseer zur VerAlgung zu stellen.
Diese Lbsung war dickfltiaaig, von tiefgelber Farbe, und hatte
einen Brechungsindex van 1,4507 fur Licht von der Wellenlange der D-Linie. Als Gegenflnssigkeit sollte eine Liisung
von gewbhnlichem, rechtsdrehendem Zucker verwendet werden.
Begreiflichcrweise wollte ich eine Verdiinnung der linksdrehenden Liisung mbglichat vermeiden, denn erstens wurde
durch eine solche der Betrag der Doppelbrechung vermindert, und zweitens wurde der Brechungsindex herabgesetzt;
wllhrend doch in der Annllherung dieees Werthes an den
trennt erscheinen, wenu der von ihnen eingeschloesene Gesichtawinkel
nicht wenigcr als 90 hcunden misst - iiberhaupt erkennbar ist natiirlich das Doppelbild als solches auch bei werentlich kleinerem Geaichtswinkel.
E.
t'.
Reischl.
137
entsprechenden des Glases (1,512) ein Vortheil lag, von dem
ich nur ungern etwas, und jedenfalls nicht mehr, als nothwendig war, verlieren wollte. D a es aber nicht gelang, eine
Losung des rechtsdrehenden Zuckers von haherem Brechungsindex als 1,473 herzustellen, so musste ich mich entachliessen,
der linksdrehenden LGsung soviel Wasser zuzusetzen, bis sie
ebenfalls einen Brechungsindex n, = 1,473 hatte.
Nun haben Zuckerlosungen bekanntlich eine sehr grosse
Neigung zur Bildung von Schlieren, und diese Neigung ist
iim so grosser, je concentrirter die Lbsungen sind. Das
blosse Stehen an freier Luft geniigt, um bei sehr concentrirten Liisungen Unterschiede in der Concentration zwischen
den oberfiilchlichen und den tie fen Schichten der Fltissigkeit herbeizufiihren, die sich dann bei jeder Bewegung der
Fliissigkeit als Striemen und Schlieren in ihr ausdriicken.
Als ich die beiden ZuckerlKsungen vom Brechungsindex 1,473
in den Apparat eingefiillt hatte, und zuniichst durch denselben gegen einen leuchtenden Punkt mit freiem Auge hinhlickte, zeigte es sich, dass wegen der vielfachen Schlieren
in der Fliissigkeit kein auch nur annahernd brauchbares
Bild des leuchtenden Punktes zu Stande kam.
Ich musste die Losungen so stark mit Wasser verdiinnen,
his sie nur mehr einen Brechungsindex nD = 1,380 hatten,
um die Schlieren loszuwerden.
In dieser Concentration hatte die rechtsdrehende Losung
ein Drehungsvermbgenl) ron [pIA = + 180 Air rothes Licht,
_____~_
1) Das Drehungsvermogen der Flhigkeiten bestinimte ich durchwega mit dem Mitecherlich'echen Apparate. Die Werthe fiir den
.,rothen Strahl" finden eich in dieaer Arbeit am dam Grunde immer am
gegeben, weil, wegen der Fikbung einiger der m untemchenden Fliiseigkeiten, die Beobachtuiig mit Natriumlicht, oder mit der couleur de peesage an h e n undurchfflhrbar war. Die Ableanng bei rothem Lichte
geschah durch Vorkleben eines St[ickea i n t e d v gefl[rbten, rothen Ueberfangglases (Kupferoxydulglee) vor dae dor Lichtqudle q w a n d t e Ende
des Apparates. Dar Index ,,A" rechta an der glammer bedeutet, dass
die betreffende Beatimmung dea R O t a t i O ~ V ~ I 7 D 6 @ ? Mmit mthem Lichte
gemacht wurde, der Index ,,ti" bedeutet, dam die B e e h u n g mit
weiseem Lichte mittelst Eisteilung auf die teinte sensible gemacht
wurde.
E.
135
+
I).
Fleischl.
und von [gJt, = 22O fur die teinte sensible. Die beiden
entsprechenden Werthe fur die linksdrehende Losung waren:
[ @ ] A = - 7' und [@It, = - 5,j0.
Das Dispersionsvermogen dieser beiden Losungen war
merklich dasselbe, woraus der Vortheil erwuchs, dass weisses
Licht zu dem Versuche verwendet werden konnte.
Die Versuchsanordnung war folgende: T o r der als
Lichtquelle dienenden Gasflamme stand ein undurchsichtiger Schirm, in dessen Wtte sich ein, von einer feinsten
Oeffnung durchbohrtes Stanniolblittchen befand. Das ron
diesem kommende Licht fie1 auf die eine Endplatte des
Prismenapparates, welcher naturlich sorgfaltig horizontal
gestellt war, und in dessen Hohlriiumo alternirend die beiden
Losungen eingefullt waren. Etwa funf Meter vor dem Prismenapparate war das erwiihnte Pernrohr aufgestellt, welches fur
diesen Versuch mit einem as tronomischen Oculare versehen
war, das 65fache Vergrosserung gab, und welches auf das
Loch im Stanniol eingestellt war. Blickte man durch das
Fernrohr, so sah man nicht e i n e n hellen Punkt, sondern deren
z w e i nebeneinander. Der Anblick war ganz der eines gut
aufgeliisten Doppelsternes.
Da die splter zu besprechende Prufung mittelst einer
1/4Platte, und eines Nicol'schen Prismas zwar gelang, und
ein befriedigendes Resultat gab; mit dem starken Fernrohrocular, welches diese Flussigkeiten bedingten, aber iiusserst
milhsnm, und an der Grenze der Ausfiihrbarkeit war, so
suchte ich nach Fliissigkeiten mit stiirkerem Drehungsvermogen, und folglich stlrkerer Doppelbrechung, die erlaubte,
das schwachere, nur 15 malige Vergriisserung gebende, astronomische Ocular meines Fernrohres zu verwenden. Zwischen
dieses Ocular und das Auge konnte der fur die erwghnte
Prilfung nothige Apparat eingeschaltet werden, ohne dass
dadurch die Beobachtung so erschwert wurde, wie diess bei
dem starken Oculare der Fall war.
Ich verwendete bei dem ngchsten Versuche als rechtsdrehende Flilssigkeit Orangeniil, eine ganz klare, leichtbewegliche , blassgelbliche , sehr stark und angenehm duftende
Flussigkeit , das aus Pomeranzenschalen gewonnene aroma-
tische Oel, (nicht das aus den Pomeranzenbliithen gewonnene,
auch unter dem Namen ,,Neroli" bekannte).
Nach einer in W i i l l n e r ' s Lehrbuch citirten Angabe 1)
kommt diesem Oel ein sehr hohes Drehungsrermogen zu.
Meine Messungen am Orangeno1 ergaben:
[p]t7 =
9Y,3"; [p]9 = 74!1').
Der Brechungsindex des von mir verwendeten Orangenoles war nD = 1,4713. Abgesehen von den anderen Griinden!
die gegen eine Herabsetzung desselben durch Verdiinnung
mit inactiven Flussigkeiten sprachen, musste ich, wie die
Rechnung lehrte, eine solche jedenfalls vermeiden, wenn die
durch meinen Apparat gegebene Divergenz der beiden, verschieden gebrochenen Strahlen schon bei 15 facher Vergrosserung mit Sicherheit zur Erzeugung zweier, deutlich
sls getrennt zu erkennender Bilder fiihren sollte. Und selbst
hierfiir war es sehr wiinschenswerth, als Gegenfiiissigkeit
eine mijglichst stark linksdrehende Substanz nnzuwenden.
Das linksdrehende Terpentinol, fiir dessen Verwendung ich
mich entschied , hatte aber nur ein Brechungsvermagen
nD = 1,4678. Dieses musste erhiJht werden auf den Betrag
1,47 13; denn friihere Versuche hatten mich dariiber belehrt,
dass bei einem Unterschiede von drei und einhalb Einheiten
der dritten Deciinalstelle zwischen den Brechungsindices der
beiden, in die Prismen meines Apparates zu fdllenden Flussigkeiten, keine Rede davon gewesen ware, dass das durch die
eine Endplatte senkrecht eintretende Licht iiberhaupt noch
durch die andere Endplatte austrate; j a die Ablenkung war
selbst bei valliger Uebereinstimmung der dritten Decimale,
in dem friiher mitgetheilten Versuche mit den ZuckerlBsungen,
so storend, dass ich daraus die Nothwendigkeit entnahm,
auch noch die vierte Decimalstelle des Brechungsindex zu
beriicksichtigen. Zur Erhahung des Brechungsindex des
Terpentinoles benutzte ich ein Ricinusbl vom Brechungsindex nD = 1,4780, und stellte xus diesen beiden Fliissigkeiten
eine ganz klare, fast farblose Mischung vom Brechungsindex
nD = 1,4713 her, also von demjenigen des Omngenoles. Aller-
+
11G e r n e z ,
+
Ann. de 1'8cole norm. 1. Paris 1864.
E.
140
u. Fleischl.
+
dings war das Ricinusol, rechtsdrehend, [ p ] t , = go, und
es wurde durch seine Beimischung zum Terpentiniil das
Linksdrehungsvermogen der Mischung herabgesetzt auf:
[ p l t d = - 25,5O, eine Zahl, die mit der durch die Rechnung])
erhaltenen vollkommen iibereinstimmte.
1) Dieser
Rechnung lagen zu Gninde: Die von G. W i e d e m a n n fiir
das Terpentinol gefundenen Zahlen, die von mir fur dss Ricinusol gefundene Zahl, das Mischungverhllltniss der beiden Fliissigkeiten (1:0,52239),
und die Voraussetzung , dass die beiden specifischen Drehungsvermogen
sich in der Mischung nicht hdern. - Das Miechungsverhllltniss war
selbst wieder unter der Voraussetzung berechnet, dass die optische Dichte
der bhchung genau proportional sei den Mengen und optischen Dichten
der Bestandthcile, welche Voraussetzung sich fiir diesen Fall vollkommen
bestfitigt fand.
Die aiimmtlichen in dieser Abhandlung vorkommenden Bestimmungen
von Brechungsindices sind mit einem, aus der Zeiss'scheu Werkstfitte
hervorgegangenen, ,,grossen" -4b be'achen Refractometer gemacht. J e
liiiiger ich mit dicsem vortreflichen Instrumente wbeitete, desto mehr
lei-nte ich den Umstand bedauern, dsss an demselben Klemmvorrichtung
und Mikrometerschraube zur feinen Einstellung , ferner ein Nonius und
eine Ablcselupe fehlen. Ueber das Vertraiien, welches mit diesem Instrumente ausgefiihrte Messungcn verdieneii , mochte ich mir folgende
Bemerkungen erlauben. Meine eigcnen Messungen an Flihigkeiten mit
grossem Liclitbrcchungsverm6gen tuber 1,4) stimmten untereinander (wenn
sie an demselben Objecte gemacht wurden) so genau itberein, dass ich
ale Fehlergr e n z e zwei Eiuheiten der vierten Decimale hezeichnen mochte.
Nun war mein College, Prof. S i g m u n d E r n e r , zuflllligeraeise gleichzeitig mit mir (jedoch zu einem, mit dieser Untersuchung nicht im mindesten zuaammenhblngenden Zwecke) darauf angewiesen, mit demselben
Instrumente zahlreiche Messungen stark lichtbrechender Fliissigkeiten zu
machen. Die Genauigkeit, mit welclier die M e a e ~ g e udee Hrn. E x n e r
untereinander iibereinstimmten, war ebenso gross, wie die, welche ich
oben filr mich angegeben habe. So oft wir aber beide den Brechungsindex an demselben Objecte maassen, zeigte sich ein constanter Unterschied von zwei bis drei Einheiten der vierten Decimale, immer in demselben Sinne, zwischen anseren Resultaten. Dieser Unterschied riihrt
wie wir uns direct ubeneugten - davon her, dses jeder von uns auf
eine andere Intensittit innerhalb der Ychattengrenze einstellte. Wer abcr
Recht hatte, weiss ich nicht. Wie SOU man sich uberhaupt dariiber belehren, a d was man einzustellen hat? Das Auskunftemittel, destillirtes
W w r von bekannter Temperatur zwischen die Glaakeile m bringea,
den dieser Temperatur entsprechenden Brechungsindes genau einzustellen,
und dann durch das Instrument zu sehen, hat keinen Werth, denn bei
-
E. v. Fleischl.
141
Die beiden Fliissigkeiten konnten nun in den Apparat
nicht ohne weiteres e i n g e f u t werden, da die Glastheile, aus
denen er ausschliesslich besteht , mit einem ScheHackkitt
aneinander befestigt waren, der zwar wasserdicht war, aber
den neuen Flussigkeiten sicher nicht Stand gehalten hatte.
Ich sah mich also zu der sehr lastigen Aufgabe genothigt,
den Apparat ganz frisch zu kitten. Hierzu bediente ich mich
einer Chromgelatine, die dann belichtet wurde, und die sich
recht zweckentsprechend erwies.
Der Versuch selbet war ganz so angeordnet, wie der
friiher beschriebene mit den Zuckerl6sungen. Die neuen
Fliissigkeiten hatten zwar an und f& sich keine Schlieren,
dagegen in ziemlich hohem Grade die Tendenz, an Glaswiinden emporzuklettern, so dass die Hohlprismen nicht ganz
angeftillt werden durften, wenn nicht zu bald Beriihrung und
Miachung der beiden Oele , und infolge hiervon Schlierenbildung eintreten sollte.
Ferner war das Dispersionsvermogen der beiden Flussigkeiten ein so verschiedenes , dass bei Besichtigung eines
weiss leuchtenden Punktes , durch den gefillten Apparat,
mit freiem Auge, ein linienformiges, sehr breites Spectrum
erschien. Es murde deshalb als Lichtquelle hinter dem
Schirme eine sehr hell leuchtende Natriumfisnime angebracht.
Selbst bei der geringen Vergrosserung meines schwaFliieeigkeiten von BO kleinem Brechungsindex lie@ ohnehin keine dchwierigkeit vor. Dime begumt erst, w e m man m mit Fliiseigkeiten zu thwi
hat, deren Brechungaverm6gen sich dem des Gloses im Apparate n i h r t .
Ich weiaa keinen andwen Auweg, ale: an einer stark brechenden Fliiseigkeit auf andere Weise (mit dem Spectrometer) den Brechungsindex ffir
Licht von der Wellemhge der D-Linie gennu sn measen, dime Flkigkeit dorm rwiechen die OlsrLeile dee W a c t o m e t e r s zu bringen, den
vorher ermittelten Brechungaindex am Appueta einzmtdlen, und dam
genau zu stndieren und rich gut zu merken, welcher Theil der Schatteng r e w eingertellt bt. BeiBeobachtung dieser,VerQhrene, und unter der
Vonmssetnurg, daaa die oben e r w h t e n HtUhdttel zur feineren Einstellung und Ableaung angebracht rltren, mtlsrte &e beapmchene treffliche
lnehvment eich ptlr Messllngen von noch grlkwer Qenauigkeit achicken,
als daaeelbe nach seiner Einrichtnng dermalen aa pdtendken acheint.
14?
E.
u.
Fleischl.
cheren Oculares sah man aber bei diesem Versuche die beiden Bilder weiter voneinander getrennt, als bei der starken
Vergrosserung mit den Zucker€bsungen; m c h waren wegen
der vollkommenen Klarheit der Eliissigkeiten die Bilder absolut scharf. Die oben, bei der Schilderung des Versuches
mit den Zuckerlbsungen nur fliichtig erwahnte Probe bestand
in Folgendem.
Wenn die optisch activen Flussigkeiten wirklich doppelbrechend sind, und wenn die beiden Bilder, welche ich
mittelst meines Apparates beobachtete, mirklich von dieser
Doppelbrechung herruhren, so mussen sie aus circular polarisirtem Lichte bestehen, und die Richtung der Polarisation
muss in dem einen Bilde entgegengesetzt der Richtung der
Polarisation in dem zweiten Bilde sein. Nun ist bekanntlich circular polarisirtes Licht, welches eintritt in ein Glimmerplattchen, das gerade so dick ist, dass der eine der beiden
Strahlen, in die das Licht in ihm zerfillt, gegen den anderen
um eine Viertelwellenlilnge vehogert wird, nach dem Austritte aus dem Glimmer linear polarisirt; und zwar ist, wenn
man sich das Glimmerplattchen in einer bestimmten Orientirung festliegend denkt , die Polarisationsebene des austretenden Strahles parallel oder senkrecht zu einer bestimmten
Richtung, je nachdem der Lichtstrahl vor dem Eintritte in
den Glimmer rechts oder links circular polarisirt war. Waren
also die Lichtstrahlen, welche die beiden von mir beobachteten Bilder erzeugten, in dem einen Bilde rechts, in dern
anderen links circular polarisirt, so mussten sie, nachdem
sie durch ein 114 Glimmerplittchen gegangen waren, in beiden
Bildern linear polarisirt sein, in dem einen Bilde in einer
bestimmten Ebene, in dem anderen Bilde in der darauf
senkrechten Ebene. Betrachtete ich nun die ganze Erschei‘nung durch ein Nicol’sches Prisma, welches j a linear polarisirtes Licht, das in einer bestimmten Ebene schwingt, nicht
durchlilsst, so musste bei einer gewissen Stellung des Nico1’schen Prismas das eine Bild verschwinden; und bei einer
urn 90° gegen die erste gedrehten Stellung des Nicol’schen
Prismas musste das andere Bild verschwinden. Dieses Verhalten mussten die beiden Bilder beobachten lassen, wenn
E. v. Fleischl.
143
ich mit Bestimmtheit jede andere Provenienz des Doppelbildes ausschliessen wollte. Es war aber urn so nothwendiger, diese Erscheinung zu beobachten, ;ie mehr Gelegenheit
durch die zrthllosen Reflexionen in meinem Apparate fur das
Zustandekommen eines Nebenbildes geboten war.
Ich habe schon oben bemerkt, dass es mir an dem durch
die Zuckerlbsungen hervorgebrachten Doppelbilde gelungen
ist, zu beobachten, wie, nachdem die aus dem Fernrohre
austre tenden Strahlen durch eine 114 Platte gegangen waren,
bei Betrachtung des Phiinomenes durch ein N i c ol’sches
Prisma, von den beiden Bildern nur eines iibrig blieb, bei
zwei bestimmten, aufeinander senkrechten Orientirungen des
N i c o 1’schen Prismas. D L jedoch bei dieser Beobachtung
das Auge, wsgen der Anhringung der 1/4Platte und des
N i c o 1’schen Prismas zwivchen ihm und dem Oculure, zicmlich weit von letzterem sich zu entfernen gezwungen ist, so
war die ganze Beobachtung mit dem stiirkeren der beiden
Oculare, iiber die icli verfilgte, ausserst schwierig; immerhin
aber hatte sie einen mich vollstiindig beruhigenden Grad
von Deutlichkeit.
Da ich aber die Versuche auch Anderen zeigen wollte,
so truchtete ich danach, eine etwas weniger muhsame und
unbequeme Anordnung herzustellen. Die betriichtlich stiirkere Doppelbrechung in den zuletzt angewandten Flussigkeiten gestattete, wie schon gesagt wurdc, die Benutzung
des schwiicheren Oculares, und dieses wieder erlaubte dem
Auge des Beobachters, sich in die gebotene Entfernung zu
begeben, ohne dass die Auffindung und Festhaltung des
Bildes d d u r c h in so erheblichem Maasse schwieriger und
anstrengender wurde, wie bei dem starken Oculare. Bei dem
Versuche mit Orangenal, und der Mischung von Ricinusund TerpentinBl gelang es denn s o ~ o hmir,
l
als auch anderen
verh&ltnissm&seig leicht , das Verschwinden des einen der
beiden Bilder bei einer gewissen Stellung, und des Anderen
Bildes bei der darauf senkrechten Stellung des N i c o l’schen
Prismas zu beobachten, als zwischen dieses und das Fernrohroculur eine 1/4 Platte gestellt war.
144
w.Vo@.
Auf Grund der geschilderten Versuche halte ich mich
fiir berechtigt, folgende Siitze auszusprechen:
Es gibt doppelbrechende Fliiasigkeiten. Die beiden Strahlen, in die ein - ordiniirer oder linear
polarisirter - Lichtstrahl in diesen Fliissigkeiten zerMlt,
sind circular und einander entgegengesetzt polarisirt. Bus der ungleichen Geschwindigkeit dieser beiden Strahlen in der Fliissigkeit folgt eine, dem Wege in der Flfissigkeit proportionale Phasendifferenz, welche die ganze und einzige Ursache der Circumpolarisation dieser Fliissigkeiten ist. Die doppelbrechenden fliissigen K6rper haben keine
optische Axe; sondern die Wellenobediiche des Lichtes in
diesen Flfissigkeiten besteht aus zwei concentrischen Kugelfllchen.
XIII. Ueber d4e Beseimrnung der Brechunysinddces
absorbirencler Illed4mt; urn W. PoBgt.
(Aw den Nadir. der k. Ges. d. Wise. zu Gottingen 1804, S r . 7 mitgetheilt
vom Verfasser).
(Aierxm Tar. 11 PIE. 14-17.)
Die experimentelle Bcstimmung der Brechungscogfficienten absorbirender Medien ist ein vielfach behandeltes
und interessantes Problem. Nachdem ich in zwei Aufsiitzen I)
eine Theorie der Absorptionserscheinungen isotroper Medien
gegeben habe , welche einerseits streng auf .mechanischer
Grundlage entwickelt ist unter Benutzung von fundamentalen Hypothesen, die sich mit einer gewissen Nothwendigkeit aufdrlngen, und welche andererseits in ihren Resultaten
so vollstiindig mit den Beobachtungen tibereinstimmt, dass
man sie sowohl begriindet als bestatigt nennen kann, scheint
es an der Zeit, die gebriiuchlichsten Methoden, die Brechungscoefficienten absorbirender Medien zu bestimmen, einma1 mit der Theorie zu vergleichen. Den liusseren Anlass
zu dieser Betrachtung gibt mir die soeben erschienene Ab1) W. V o i g t , Wied. Ann. 23. p. 104 und 554. 1884.
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