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Die Newton'schen Farbenringe und zwei neue Instrumente.

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139
tere Beobachtungen haben diese Meinung bestatigt, und,
obwohl ich sie nicht beweisen kann, so stehc ich doch
nicht an, es als meine Uebeneugung auszusprechen, dafs
jene Farbenverschherung keine optische, sondern eine
pbysiologische Erscheinung sey. W e n n diefs der Fall
ist, so haben wir ein Mittel, welches uns in den Stand
setzt, nicht nur schwache, anderswie nicht erkennbare
Farben zu unterscheiden , sondern auch kleine Gegenstlnde wahrzunehmen, die sonst mit unsern besten Fernrbhren unsichtbar bleiben milchten.
XV. D i e Newton'schen Furlenririge unrl
zwet'
neue Jmtrumente; con 33. B. J e r i c h a u .
(Forhandlinger ved de skandinaviskc Naturforskeres andet HCde etc.
p . 234.)
D i e Newton'schen Farbenringe bilden sich bekanntlicb
in dem diinnen Zwischenraum zwischen einem Planglase
und einem ziemlich flachen Convexglase, wenn man beide
Glaser dicht zusammendriickt. Urn die Breite der Ringe
zu messen , berechnet N e w t o n den Abstand der Glgser
an der Stelle, wo man keine Farbe sieht. Er geht aber
dabei von der Voraussetzung aus, dafs die Glaser, bei
Anwendung eines Drucks, in Beriihrung gebracht seyen,
was ich unrichtig gefunden habe. Deshalb habe ich mir
ein eigenes Instrument machen lasscn, mittelst dessen die
Glsser entweder zur Bertihrung gebracht oder urn eine
gewisse Anzahl Lichtwellen-Lbgen von einander entfernt werden kbnnen. Diefs Instrument nenne ich Gyreidoskop. EinenAbrifs davon zeigt dic Fig. 5 Taf. I.
voriibergehend dunkler crscheinen. A U C ~dicsc
I
Erscheinung mciclltc
wolil am natiirliehsten ron einem Druck des Bluts auf die Nctzhaut
P.
abzuleiten seyn.
140
Der mit nbcd bczcichnetc Theil ist von Messing;
ee ist ein Stahlstab, welcher auf der abgeschliffcnen Bahn
e’e’ urn cinige Linien vor und zuruckgeschoben werdcn
kann, und zwar mittelst der Schraubc f, welche ihn fortfiihrt, und mittelst der Fcder g , dic gegen den durch
a b gehenden Bolzen driickt, und so den Stahlstab miruckschiebt, wenn die Schraube in entgegengesetztcr Richtung gedrcht wird. Von h zu der Krainpe i geht eine
Feder, die mittelst Scbrauben auf zwei Frictionsrollcn
druckt, wclchc den Stab in genaue Beriihrung mit seiner Bahn halten. Das convexe Glas ist auf dem Stahlstabe befestigt und folgt dessen Bewegung. Das Planglas mn ruht auf der Fllchc a, und ist daselbst so gerichtet, dafs seine Ebcne einen sebr spitzen Winkel, mit
dcr Bahn e’e’ macht, der Abstaud von dieser also bei n
griifser ist als bci m. Eine rcchtwinklich gcbogene Platte
0 0 ist an u festgcschrobcn und hslt das Planglas in seiner Lagc. In Folgc dieser Stcllung des Planglases wird
der Abstaud zwischen ibm und dern Convexglase kleiner,
wenn man den Stahlstab fortschiebt, und zulctzt beriiliren sic einander. Es lakt sich bcrechnen, urn wie vicl
dcr Abstand der Gllser fur jeden Schrnubenumgang verSndei-t wird, wenn dic Neigung der Ebene des Planglases gegen die Ebcne e’e‘ bekannt ist, und dicse findet
man durch Spieglung cines kleinen Gegenstands in, beiden Ebenen.
Urn die Farbenringe vcrgriifsert und dcutlich scheu
zu kiinnen, ist das Gyreidoskop wit cinem Rlikroskop
versehen, so wic mit einem Scliirm, der die Lichtstrahleu ausschliefst, wclche nicht Theil uehmen an der Farbenbildung.
Nach den mit dieselu Iustrument gemachten Ecobnchtungcn crfordcrn N c w t o n’s Uiitcrsuchungcn iiber die
Farbciiringe mehre Bcrichtigungcn , wclchc nothwendig
sind, ehe man aus cincr Farbc auf dcu Abstand dcr GlC
141
ser schlicfsen und dicsen Abstand zur Messung klciner
Griifsen anwenden kann.
Bei dem homogcnen Licht, welches die Flaminc einer Weingeistlampe mit gesalzenem Dochle liefert , sieht
man abwechselnd dunkle und helle Binge von der Farbc
des Lichts; die hellen sind vier Ma1 breiter als die dunkeln, und der Uebergang ist ziemlich pliitzlich. Ldfst
man, durch das Zuruckdrehen der Schraubc f, einen Riug
nach dem andern verschwinden, so kann mail iiber 200
noch sehr wohl mit blofsem Auge untcrscheidbare Ringc
zahlen; mit dem Mikroskop sieht man aber nur einc geringere Anzahl, da dieses die dunkeln Ringe zunehincnd
heller zeigt.
N e w t o n lick die hellen und dunklen Ringe fast
gleich breit seyn, und diefs entspricht auch seiner Theorie;
unsere Beobachtungen stimmen aber besser mit der Interferenztheorie. Eben so nahm er an, dafs das dunkle Scheib&en, welches man in der Mitte der Ringe sieht, wenn dic
Glttser fast in Beriihrung stehen, von gleichen Ursprung
sey wie die dunklen Ringe bei homogenem Licht. Dick
ist nicht der Fall. Es erklart sich besser dadurch, dais
der Abstand der Glaser so klein ist, dafs entweder wegen des geringen Lgngenun terschiedes der Strahlen keinc
merkliche Interferenz zu Stande kommen kann, oder dafs
der Aether zwischen den Glisern, vermiige deren geringen Abstand, in denselben oder fast denselben Zustand
kommt, den er in den Gllsern bcsitzt. Aus beidcn Hypothesen folgt , dafs das Licht unverandert durchgeht, so
weit der erste helle Ring nicht angefangen hat sich zu
bilden, und d a k aus diesem Grunde die Miitc des Ringbildes dunkel erscheint , wie ein Loch in der Belegung
eines Spiegels. Ein weifser Metallspiegel zeigt deshalb
ein Scheibchen von unverandcrtcm Licht, welches nicht
an einem dunklen, sonderii an dew crsten hellen Ring
granzt; und die Seifenblasen zeigen, dds das dunkle
Scheibchen nicht allw;ilig, Eondcrii pliilzlicli in Licht uber-
142
geht, mit einer scharfen Grtinze, die iuuerhalb des hellen Ringes liegt. Das dunkle Scheibchen erweitert sich
nicht, wenn man es schrsg betrachtet.
Es giebt verschiedeue Erscheinungen, welche zu zeigen scbeinen, d a b der scharfe Uebergang aus Licht in
Dunkelheit oder aus Interferenz in Nicht- Interferenz ein’igen Theil hat an der Zusammenhaltskraft der Klirper,
welcher bei diesen Abstand platzlich vergrdfsert zu werden scheint; aber bei einem geringeren Abstand tritt eine
uberwiegende Abstofsung ein. Man kann die Glaser zwar
bis zur Beriihnrng aneinanderdracken, aber dann wird
die dunkle Scheibe so grofs, dafs an dein R m d e ein
duiikler Ring und der innere Theil cine lielle Scheibe
ist, und die Gliiser sind einander uni fast ein Viertel eiiier Lichtwellenlhge inehr genahert als N e w t o n den
hbstnnd fur Null ansnh. Sein Satz: daEs die Durchmesser der dunkelsten Ringe sich verhalten mie die Quadratwuneln ails deli geraden Zablen 0 , 2, 4, 6 , . und
die Durchmesser der hellsten Ringe wie die Quadratwurzeln ails den ungeradeu Zahlen 1, 3, 5 , 7,
. ist deshalb nix richtig, wenn der kleinste Abstand der Glaser
cine Viertel-Lichtwelle betriigt ; wenn aber die Glaser
in Beriihrung sind, miissen die Ausdriicke der geraden
und lingeraden Zahl vertauscht werden.
Da dieser Irrthum bisher unbekannt bIieb, so hat
iiian in der Optik die Beobachtungen und Berechnungen
uber die Farbenringe der Annahme anzupassen gesucht,
dafs N e w t o n ’ s Gliiser in Beriihrung stehen, dafs die
reflectirten Ringe mit Dunkel beginnen und dafs die durchgehenden Farben complementar zu den zuriickgeworfenen sind, hat also Resultate erhalten, die zuin Theil
der Gegensatz yon der Wirklicbkeit sind , zumal, nach
Y oiing’s Lehre, eine halbe Lichtwelle verloren geht.
Man hat nicht bedacht, dafs eine schwane Verbindung
der Fnrben nach der Interferenzlehre nicht bestelien kann.
Durch folgende Construction kann man sich folglicl~
..
..
143
cine richtige Vorstelliing von der Ziisaininensetzung des
Farbenbildes im Tageslicht machcn. In cinem Kreise,
&sen zwei auf einander winkelrechtc Durchmesser wir
nc und bd nennen wollen, denke man sich die Farbeii
sich bewegend in Richtung a b cd init einer Geschwindigkeit, dic der Wellenbreite proportional ist. In a hat
die Farbe ibr Maximum, in c das Minimum von Licht.
Die glanzvollste W e i t e , bei der die Farbengllser zuriickgeworfenes Licht bilaen, hat man, wenn der Abstand
dcr G13ser eine halbe Wellenbreite von der hellsten
Farbe iiii prismatischen Bilde ist, da in diesem Fall die
iibrigen Farben aiicli ihrein Maximo nahe sind. Rcwegt
man nun die prismatischen Farben in der angenoinmeneii
Richtung, so breiten sie sich im Verhaltnifs zur Undnlationsgeschwindigkeit auf dem Kreise aus, also geht das
violette Ende des Bildes voran und die Intensitat eines
jeden Farbenstrahls ist geringer, je weiter er von dein
Punkte n , und je mehr die Farbe auf dem Kreise ausgebreitet ist. Atis der Resultante der Farben fur jeden Augenblick entstehen alle Farbenordnungen. Nach
der 8. oder 9. Ordniing sind keine Farbenringe sichtbar:
denn dann hat das prismatische Farbenbild sich mehrc
Male urn den Kreis ausgebreitet, und alle Farben siiid an
jedem Punkt gesammelt, und geben eine schwach weifse
Lichtmischung.
Jedesmal wenn die hellste prismatiscbe Farbe im
Minimo ist, endet eine Farbenordniing mit einer rothen
Grlnze, und da die Wellenltinge derselben Farbe, nach
F r a u n h o f e r , 2 4 1 Milliontel eines franz6sischeii Zolls
ist, so kbnnen wir hienach eine Skale fur den waliren
Abstand der Gltiser bilden, so wie eine rothe Granze
in das Centrum der Ringe eintritt. Das giebt griitere
Abstiinde als N e w t o n ’ s Skale; allein die Unterschiede
zwischen den Griinzen sind nur sehr kleine Griifsen.
Das von N e w t o n gegebene Gesetz fur die Veriinderiing
dcr Skale bei Eetrachtuns der Ringe unter verschicdenen
144
Einfallswinkeln, schcint in das , dcr Uudulationstheoric
entsprcchcndc Gesetz vcmandclt werden zu kifnnen: dafs
dic Veriinderung der Skale im umgekehrtcn Verh:iltnifs
dcs Cosiuus voin Einfallswinkel stcht, wenn wir den Nullyunkt auf den Abstancl der GlSscr setzen, bei welcbem
dcr erstc weifse Ring beginut.
Mittelst dcs Gjreidoskop findet man leicht die Lichtbrechung eines tropfbar fliissigen Kfirpers, wenn man einen Tropfen davon zwiscben die GlSser bringt und d a m
dcn den dunklen Ringen entsprechenden Abstand der GI%scr inifst. Auch ist das Werkzeug zu dem Interferenzvcrsuch mit Spiegeln brauchbar.
Das andere Instrument, welches kleine Ausdehnungen der Kbrper durch die Wlirme inittelst der Farbenringc mifst, nenne ich Thermomikrometer. Fig. 6 Taf. I
zeigt die Haupttheile desselbcn.
a, b sind zwei Platten, die ein Planglas c tragen;
daninter ist ein flaches Convexglns d, welches von cinem Kbrpcr e (z. B. einer Zinklamelle) gegen das Yhnglas gedriickt wird. Dieser Kbrper ist in einem Rahmen
f eingesetzt, mclcher in verschiedeaer Hiihe befestigt werden kann. Das Ylanglas wird durch Scbrauben gestellt,
nm, wenn man es wiinscht, die Farben in den Mittelpuiikt
zu bringen. Die unteren Enden dcr Platten a, b werdeu
an den Fufs dcs Iustruinents festgeschrobcn. An diesem
sind aiich die iibrigeri Theile des Instrunients befestigt, niimlicb, cine Fassung, welche in einigcm Abstand das Thermomikrometer allseitig, niir nicht oben, umgiebt, um es vor
fremder Warme zu schiitzcn. Sic hat ein Rohr zur Einlassung der Wlrmestrahlcn, deren Wirkung auf den Klirper e beobachtet werden soll. Die Farbenringe sieht
inan diircli ein Mikroskop, welclics auf einer Alhidadc
nacli einem Gradbogen gestellt wird. Der Schirm gegen
die schiidlichen Lichtstrahlen wird durcli excentrische Bogen bemcgt, die auf der Axe dcr Alliidade befestigt sind.
Eiu Plauspicgel rind ein parnbolisrlicr Spiegel lciten das
Lidit
~
145
Licht von einem in beliebiger Hlihe zu nehmenden Punkt
des Himmels odcr von einer Lampe unter den erforderlichen Einfallswinkeln auf die Farbenringe. Die im
Allgemeinen brauchbaren Winkel liegen zwischen 15O
und 60°.
Das Thermomikrometer wird auf folgende Weise
gebraucht. Man setzt den auf seine Ausdeliniiug zu untersuchenden Kbrper ein, giebt dem Mikroskop eine Neigung von 40" bis 50° (zumeilen 1 3 O bis 20°), und stellt
das Planglas so, bis die rothe Farbe, von der man ausgehen will, in der Mitte der Riuge sichtbar ist. Hierauf bringt man die Farbengrznze in das Ccntrum durch
eine neue Einstelluog des Mikroskops, welche man im
Augenblick der Beobachtung vornimmt. W i l l man in einem folgenden Augenblick die Ausdehnung finden, so verschiebt man das Mikroskop, bis man dieselbe oder eine
nahere Farbengranze im Centro sieht. Halt die Ausdehnung an, so macht man im nachsten Augenblick einc
neue Einstellung des Mikroskops. Aus den gemachten
Ablesungen ergiebt sich, zufolge der angefiihrten Skale
und einer nach dem erwahnten Gesetz bercchneten Tafel,
die Ausdehnung der Kilrper. Will man die Ausdehnung im Verhaltnik zur Temperatur kennen, so mufs
diese zugleich durch ein in das Thcrmomikrometcr gebrachtes feines Thermometer, das z. E. Viertel uud Zehntel eines hunderttheiligen Grades angiebt , beobachtet
merden.
Alles was sonst noch zu beacliten ist, kann niclit
in diesem Auszug beschrieben werden; die Experimentatoren werden lcicht darauf verfallen. Als Beisyiel von
der Empfincllichkeit des Instruments mill ich bier Folgendes anfiihren. Beruhrt man die Zinklnmelle mit einer Fingerspitze, so ist die Ausdehnung durch die Wiirme
des Fingers so stark, dafs alle Farbenordnungen in einem Angenblick durchlaiifen werden.
Die Warme dchnt nntiirlicherweise schon die Theile
Poggenilorfl's Annal. nd. LIV.
10
146
des Thennomikrometers ails; allein diese Ausdehnung
kann ein fur alle Ma1 bestimmt werden. Man macht
3 Reihen von Beobachtungen bei einer binreichenden Anzahl kleiner; gleich groCser Wiirmeunterschiede, namlich :
erstens mit Platten a, b von Messing, Lamelle von Zink
- Kupfer
dann
endlich
Kupfer
Zink.
Aus jeder Beobachtungsreihe leitet man ein Gesetz
fiir die Ausdehnung Y ab nach der allgemeinen Formel:
-
-
- -
u=at+p+yt3+
-
-
..
Addirt man je zwei der berechneten Reihen uiitl
zieht von der Summe die dritte ab, so haben wir besondere Gesetze fur die Ausdehnung des gebrauchten Messings, Kupfers und Zinks. Durch Wiederholung der Versuchc mit verschiedenen Liingen von Zinklamellen findet
man den Einflufs der Ausdehnung des Glases auf dic
Coi%cienten, und dann ist dic Ausdebnuiig eines jeden
Theils bestimmt.
Anfser der Ausdehniing der K6rper im Allgemeinen
kann die Ausdehnung der Krystalle nach verschiedenen
Axen gefunden werden, ferner die Ausdehnung der Kugeln und Rbhrcn ron Thermometern, und dadurch die
von Quecksilber i d andern Flussigkeiten.
Die Warme, welche bei Zusammendriickung von
Fliissigkeiten entwickelt wird, lafst sich finden durch ein
Thermomikrometer von einem Paar Stahldrahten, melchc
das Planglas tragen, und einer Zinklamelle, welche das
Convexglas tragt. Dieses wird in die Flussigkeit gesenkt
und mit homogenem Licht beleuchtet.
Die Untersuchungen iiber die strahlende Wlrme bewerkstelligt man mittelst einer in das Thermomikrometer
eingesetzten Zinklamelle, die durch sehr schwache Strahlen erkennbar erwtirmt und aiisgedehnt wird, und in 1:
Minuten das Maximum ihrer Ausdehnung erlangt. Alle
Versuche, welche mit Me 11o n i’s Thermoskop gemacht
werden kbnnen, lassen sich auch mit dem Thermomikro-
147
meter anstellen, und man erhiilt bestimmtere und beigeringen Graden mefsbare Resultate. Wir kbnnen noch
weiter gehen und Interferenzversuche anstellen, wenn die
Zinklamelle gegen einen Zinkdraht vertauscht wird. Diese
Klasse von Versuchen unternimmt man bei constanter
Temperatiir.
XVI. Neues Hygrometer; uon S a v a r y .
Hr. A r a g o
.
hat kiinlich der Academie zu Paris ein
Hygrometer vorgezeigt, welches der verstorbene S a v a r y
hatte anfertigen lassen. Diefs Hygrometer, nach der schon
von L e R o y, zu Montpellier, ausgesprochenen und seitdem zu verschiedenen Instrumenten (tinter andern von
D a n i e l l zu seinem Hygrometer) benutzten Idee construirt, fuhrt zur Kenntnifs des hygrometrischen Zustandes der Luft, indem es zeigt, bis zu welchem Temperaturgrade die Luft abgekiihlt werden mufs, damit der Dampf
sich niederschlage. Es besteht der Haiiptsache nach aus
einem spiralfiirlnigen Metallthennometer. Die ungleich
ausdehnbaren Bestandtheile der Feder sind eine Lamelle
von Platin und eiiie daran gelbthete von Gold. Das
Ganze ist eiugeschlossen iu eine selir diinne runde Kapsel van Platin. deren eine Seite einen hervorspringenden Rand besittt, um so als Becher zur Aufnahme einiger Tropfen Aether zu dienen. Die zur Angabe der
Temperatur dienende Nadel befindet sich unter der Kapsel, und emyfsngt ihre Bewegung von einer Axe, die
durch die Mitte des unteren Bodens geht. Diese Nadel
ist doppelt. Eine ihrer Hiilften kann durch einen Druck
mif einen Sperrhnken plbtzlich angehalten werden. Eiue
kleine Oeffniing auf dem cylindrischen Umfaq der Pintinkapsel erlaubt , die iiufsere Fliiche des Metallthermometers zu seben.
10 ?a
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