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Ueber die von Hrn. Potier untersuchte Reflexion des Lichtes an durchsichtigen Krpern und Metallen

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Scheinen die Kriifte, welche durch die Tbermodiffusion
ausgelbst werden, such meistens gering zu seyn, 80 l a s t
sich doch ohne Weiteres nicht behaupten, d d s diese Erscbeinung in dem Haushalte der Natur nur eine ganz untergeordnete Rolle spiele : die Bedingungen ibres AuRretens diirften
wenigstens weit verbreitet seyn.
Davos, den 26. December 1872.
XI.
Ueber die (ion Hrn. P o t i e r untersuchte
Refixion des Lichtes an durchsichtigen Korpern
Und Metallera; von 6. Q u i n c k e .
I n den Comptes rendw der Pariser Akademie vom 9ten
und l6teu Sept. 1872 (lome LXXV, p. 617 und 674) finden sich zwei Mittheilungen des Hrn. P o t i e r iiber die
Reflexion und Brechung des Licbtes an der Grilnze zweier
Medien.
Derselbe hat bei Natronlicht N e w t o n 'sche Farbenringe beobachtet in einer dtinnen Glasplatte, deren Hinterfliiche gleichzeitig an Luft oder Schwefelkohlenstoff griinzte,
oder in diinnen Lamellen zwischen eiiier Glaslinse und
einem Metallspiegel. Ferner untersuchte er die Interferenz
zweier Strablenbtindel, von denen das eine metallische, das
andere gewiihnliche oder totale Reflexion an der Basis eines Glasprismas im Innern desselben erfahren hat. Bei
einigen Versuchen wurde der Metallspiegel durch einen
ebenen Glasspiegel unter der Linsenfliche oder eine Flussigkeit an der Aufsenfliiche des Glasprismas ersetxt.
Der Hr. Verfasser meint, dars der Aether in den beiden Medien durch eine diinne Uebergangsschicht getrennt
wiire und dafs man den Vorgang der Reflexion oder Brechung des Lichtes so auffassen kcnne, als geschehe er im
Innern der Uebergangsschicht zweier durcbsichtiger Medien
in einer der Grgnze derselben parallelenEbene. Diese Ebene,
312
*
welche die optische Griinze der beiden Medien f i r Licht
der Einfallsebene polarisirt bei allen Einfallswinkeln bildete, lage in verschiedener Entfernung von der Granze
der beiden Medien, wenn man das eine derselben constant
liefse und das andere anderte, in der Art, dafs die optische Dicke einer diinnen Lamelle mit der Natur der sie
begranzenden Siibstanzen sich iinderte. Bei Glas und Luft
oder Schwefelkohlenstoff wurde durch den Versuch der
Unterschied dieser Eutfernungen =I 26 Wellenliinge ftir
Licht
der Einfallsebene polarisirt gefunden.
Die Phase des reflectirten Lichtes erfahre bei verschiedenen Einfallswinkeln verschiedene Aenderungen. Sie
sey 0 bei streifender Incidenz und habe einen Maximalwerth bei normaler Incidenz.
Die Phasenanderung sey verschieden mit der Natur
der diinnen Lamelle zwischen Linse und ebenem Spiegel.
Der metallisch reflectirte Strahl sey bei normaler Reflexion
verzogert. Die Verzogerung betrage fiir Silber und LuR f ,
fdr Silber und ein atherisches Oel '6 Wellenlange.
Diese Verzcgerung habe einen merklichen Einflufs,
wenn man die Dicke einer diinnen Metallschicht auf einer
Glasplatte aus dem verschiedenen ~urchnieseerder N e w
ton'schen Ringe bestimme, die sich unter einer auf Metall uud Glasplatte gelegten Linse bilden.
Anfserdem entsprache einer Verzogeriing des reflectirten Strahles auch eine Phasenanderung ini durchgehenden
Strahle, und es mtisse bei dem Durchgange durch eine
durchsichtige Silberlamelle die Phase um g6 W ellenlange
besclileunigt werden. Bei der Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit im Innern des Metalls sey liierauf Riickeicht
zu nehmen, und dieser Umstand erklare es, wenn gewisse
Experimentatoren die Brechungsexponenten der Metalle
zu klein oder negativ gefunden hatten.
Die Erscheinungen an den Metallen wiiren dadurch
complicirter, als hier nicht wie bei durchsichtigen Substanzen eine der GrSnze parallele Ebene existirte, in welcber
einfallender und reflectirter Strahl , beide
der Einfalle-
+
-
*
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ebene polarisirt, nbereinstimmten, sondern nur eine Ebene,
in der beide einen bestimmten Gangunterschied hatten.
Die Lage dieser Ebene h d e r c sich mit der Natur der Substanz iiber dem Metall, indem die auslbschende KraR des
Metalls und in schwiicherem Maafse die Natur der Substanz fiber dem Metall die Constanten der elliptischen Polarieation durch Metallreflexion (d. h. Haupteinfalls winkel
und Hauptazimuth) iinderten.
D a meines Wissens Niemand aufser mir ') die Brechungsexponenten durchsichtiger Metallschichten untersucht hat, so mufs ich den Ausdruck ,,gewisse Experimentatoren' auf mich beziehen, und bemerken, dafs ich den
erwiihnten Mittheilungen, soweit sie nicht schon bekanntes
enthalten, nicht zustimmen kann.
Meine in diesen Annalen ver6ffentlichten optischen Experimentaluntersucl~ungen enthalten aufser den in den erwiihnten beiden Mittheilungen beschriebenen Untersuchungsmethoden auch noch einige andere, die iibereinstimmend zu dem Resultate gefuhrt haben ,,dafs man, um mit
den bekannten Thatsachen in Uebereinstimmung zu bleiben, die Annalme z u machen habe, dafs der Vorgang der
Reflexion und Brechung in einer Uebergangsschicht von
merklicher , durch den Versuch mefsbarer Dicke statt&deU ').
Ebenso ist das vom Hrn. Verf. gegebene Gesetz, dafs
die Reflexion in einer der Granzflache durchsichtiger Substanzen parallelen Ebene vor sich gehe, nicht neu. Sobald man die Phasenanderung hei dem Durchgange durch
die Granzflliche durchsichtiger Substanzen iinmerklich annimmt, wie dies alle bisherigen Untersuchungen zu beweisen scheinen, ist dasselbe schon vor mehr als 20 Jahreii
von S t o k e s $) mit Hiilfe des Reversioiisprincips nachgewiesen, ohne jede besondere Annahme einer dynamischen
Theorie des Lichtes unter der Voraussetzung, dafs die
1) Dime Ann. 120, 6. 599, 1863.
2) Diem Ann. 141, 6- 398, 1871.
3 ) Cambr. and Dublin. Math. Jonrnnl, pol. IV, 6 . 1, 1849.
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wirkenden Krilfte bloli von der Lage der bewegten Theilchen abhangen.
Mit diesem Gesetze in Uebereinstimmung ist die von mir
experimentell nachgewiesene Thatsache .dafs bei derselben
reflectirenden Granzfliiche zweier durchsichtiger SubstanZen f ~ correspondirende
r
Einfallswinkel (die als Einfallsund Hrechungswinkel zusammeugehiiren) bei der Reflexion
in dem einen oder anderen Medium die beobachteten Werthe
der Pbasendifferenz der beiden Strahlencomponenten
und A zur Einfallsebne polarisirt gleich und entgegengesetzt sind, und die Amplituden der beideii Strahlencomponenten in demselben Verhiiltnils stehen."
,,Ist die Reflexion positiv in dem einen Medium, so
ist sie negativ in dem anderen und umgekehrt"').
Die von J a m i n ') herriihrende Unterscheidung der
durchsichtigen Substanzen in solche mit positiver und negativer Reflexion, d. h. solche, bei denen die
der Einfallsebne polarisirte Componente gegen die darauf senkrechte beschleunigt oder verzogert ist, kann hiernach nicht
mehr festgehalten werden, obwohl dies noch in neuerer
Zeit auch in Deutschen Lehrbtichern der Physik geschehen ist.
Dafs die Phase des reflectirten Lichtes bei streifender
Incidenz keine Aenderung erfahrt, kann mit den vom Hrn.
Verf. benutzten Methoden nicht entschieden werden. Ich
habe durch Interferenz der directen und streifend in der
verschiedensten Weise reflectirten Strahlen na~hgewiesen~),
dsfs die Aenderung der Phase nicht, wie Hr. P o t i e r angiebt, 0 ist, sondern einer halben Wellenlange entspricht, sowohl fiir das als fdrdas -C zur Einfallsebene polarisirte Licht.
Fiir andere Einfallswinkel als 90" kann man nur relativ die Verschiedeiiheit der Phasenanderung bei zwei verschiedrnartig, E. B. auf Glas uud Metal1 reflectirten Strahlen
bestimmen, und habe ich sowohl mit den von dem Hrn.
Verf. benutzten Methoden fur Reflexion in verschiedenen
*
*
*
1) Diese Ann. 128, S. 369. 1866.
2 ) Ann. de chiin. T.29, p. 303. 1850.
3) Diem Ann. 141, 8. 223. 1871.
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Subetanzen, als auch mit eiiiigen anderen diese Verschiedenheit durch den Versuch bestimmt und ausflihrlich erBrtert, wie weit dieselbm von der durch die Theorie geforderten Verschiedenheit der Phasenlnderiing abweichen l).
Sieht man von der an jener Stelle (S. 226) ausfihrlich besprochenen Unbestimmtheit von der Grbfse einer halben
Wellenlgnge ah, so geben die Beobachtungen gewbhnlich,
aber nicht immer, fQr J = 0 pin Maximum der Phasenverschiedenheit zweier ungleich reflectirten Strohlen. Der
metallisch reflectirte Strahl war gegen den auf Glas reflectirten beschleunigt bei Reflexion in Luft. Es finden
sich dort auch die Resultate der friiheren Uutersuchungen
von A i r J %) und G 1tr n 7 iiher N e w t o n 'sche Farbenringe
zwischen Liiisen und ebenen Spiegeln aus verschiedenem
Material besprochen, sowie der Einflufs , den condensirte
Dampf- oder Gasschichten an der Oberfliiche der spiegehden FlZichen auf derartige Verswhe aosfiben. Ich mbcbte
in derartigen Veronreinigungen den Grund der Verschiedenheit meiiier Messuugen und derjenigen anderer Beoh
achter suchen.
Schon vor dem Erscheinen der in Rede stehendm Mittheilungen habe ich nachgewiesen ", ,,dafs Amplitude und
Phase des Lichtes beim Durchgang diirch dIinne Metallschichten gleichzeitig geiindert werden, und dafs die Aenderung von der Dicke des Metalls abhZngt,= sowie ,,dafs
die Phaseniinderung bei der Breuhuug auch mit der Lage
der Polarisationsebne sich lndern mufs.'8.u Ich habe gleichzeitig gezeigt wie unabbgngig von den Fehlerquellen der
sonst gebrguchlichen Methoden, eine diinne Metalllamelle
Interferenzstreifen in einer Weise verschiebt, als ob der
1 ware
Brechungsexponent im Innern des Metalls
Es wurde bei dieser Gelegenheit auch auseinander gesetzt, in wie weit man berechtigt ist, eine Beschleunigung
-
,
<
1)
2)
3)
4)
5)
".
Dime Ann. 141, S. 196bie232, 384bie358. 1871.
Cambr. trans. IV., diese Ann. XXVI, S. 123. 1832.
G1an, nbsolutePhasenandernngen durch Reflexion. Dissert.Berlin. 1870.
Dieee Ann. 141, 5. 191. 1871.
ib. 8. 186.
316
der Phase beiin Durchgang des Lichtes durch d a m e dorchsichtige Metallschiclittin anzunehmen , wie es Rr. P o t i e r
auf theoretischem Wege nauhzuweisen sucht.
Drcickt man auf eiiie thcilweise rnit einer diinnen Metallschicht belegte Glasplatte eine Linse, so erscheinen die
N e w t o n 'schen Farbciiringe auf dem Metdl gegen die auf
der Glasplatte verschobrn. Die Dicke des Metalls liifst
sich aus dieser Verschiebung nur berechuen, wenn man,
wie dies in der erwghnten Mittheilung ganz richtig bemerkt wird, die Phrtsenanderung bei der Reflexion au der
Metall- und an der Glasflache, oder den Untertlchied beider kennen wihde.
Diese Methode der Dickenbestimmung habe ich daher
auch niemals benutzt, sondern die Glaslinse auf den unbelegten Theil der Glasplatte gedriickt, bis die untere Linsenflgche den Rand der scharf begranzten Metallschicht
berlihrtc. Die Beriihruug liefs sich aus der Verzerrung
der Farbenringe auf dem Glase beurtheilen. Die Farbe,
welche die Luftschioht von gleicher Dicke, wie das Metall auf der Glosplatte zeigte, gab d a m die Dicke derselben'). Man sieht sofort, d a b bei dieser Bestimmung die
Kenntnifs der Phoserianderung bei normaler Reflexion nicht
nothwendig ist, die Unkenntnik der Phaseniinderung also
auch keinen Fehler l e i den iibrigen von mir gezogenen
Schltissen bedingen konnte.
Endlich habe ich auch gezeigt, wie bei der Reflexion
an demselben Metall Haupteinfallswinkel und Hauptztzimuth , wie iiberhaupt die Eigensohaften des reflectirten
Lichtes von der Natur des durchsichtigen Mediums abhiingen, in welchem die Reflexion stattfindetP), und bia zu
weluher Tiefe Lioht versobiedener Farbe imd Polarisationsebue in das Metdl eindringt, s o dafs auch in dieser Beziehung die Bemerkungen des Hrn. P o ti e r nicht neu seyn
diirften.
Wiirzburg, den 16. December 1872.
1) Diem Anu. 129. S. 178, 1866.
2) Diese Ann. 128, S. 547 sqq. 1866.; 129, S. 182 bis 217, lS66.
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