MKL1888:Polarisation des Lichts

[160] Polarisation des Lichts, eigentümliche Beschaffenheit, welche das Licht unter gewissen Umständen annehmen kann, so daß ein Lichtstrahl (den man sich gegen das Auge des Beobachters gerichtet denke) nach verschiedenen Seiten hin sich verschieden verhält, z. B. oben und unten anders als links und rechts. Eine der einfachsten Vorrichtungen, um dem Lichte diese Beschaffenheit zu erteilen oder es zu „polarisieren“, bildet eine Platte, welche aus Turmalin parallel der Säulenachse geschnitten ist. Licht, welches durch eine solche Platte hindurchgegangen ist, zeigt dem bloßen Auge keine andre Veränderung, als daß es (durch Absorption) die braune oder olivengrüne Färbung, welche

Fig. 1 u. 2. Turmalin­platten mit parallelen und rechtwinkelig zu einander stehenden Kristall­achsen.

dem Kristall eigen ist, angenommen hat. Legt man nun auf die erste Turmalinplatte eine zweite und zwar zunächst so, daß die Kristallachsen der beiden Platten zu einander parallel, z. B. beide von unten nach oben (Fig. 1), gerichtet sind, so geht das aus der ersten Platte tretende Licht auch durch die zweite, indem es nur wegen der größern Dicke, die es jetzt zu durchlaufen hat, eine etwas tiefere Färbung annimmt. Dreht man aber die zweite Platte in ihrer Ebene, so wird das durch beide Platten gefangene Licht [161] immer dunkler u. verschwindet endlich ganz, wenn die Achsen der beiden Kristalle zu einander senkrecht stehen (Fig. 2); dreht man noch weiter, so erscheint das Licht

Fig. 3. Querschnitte von Lichtstrahlen.

allmählich wieder und erreicht die ursprüngliche Helligkeit, wenn die Kristallachsen wieder parallel stehen. Ein natürlicher unmittelbar von einer Lichtquelle ausgehender Lichtstrahl würde von der zweiten Turmalinplatte in jeder ihrer Stellungen mit der gleichen Lichtstärke durchgelassen werden; der durch die erste Turmalinplatte gegangene Lichtstrahl verhält sich also nicht mehr wie natürliches Licht, denn er wird von der zweiten Platte nur dann ungeschwächt durchgelassen, wenn ihre Kristallachse lotrecht, d. h. parallel zur Achse der ersten Platte, gerichtet ist; er wird dagegen nicht durchgelassen, wenn die Achse der zweiten Platte wagerecht liegt oder mit der Achse der ersten Platte sich rechtwinkelig kreuzt. Während also ein natürlicher Lichtstrahl das gleiche Verhalten zeigt, welche der verschiedenen in Fig. 3 A (in dieser Figur denke man sich den Lichtstrahl wie in den vorigen senkrecht aus der Ebene der Zeichnung gegen das Auge des Beobachters kommend) angedeuteten Stellungen man der Achse der Turmalinplatte, mit welcher man ihn prüft, auch geben mag, und sonach in allen zu seiner Fortpflanzung senkrechten Richtungen gleich beschaffen ist, ist bei dem durch eine erste Turmalinplatte gegangenen Lichtstrahl unter allen diesen Richtungen eine, nämlich die mit der Achse des ersten Turmalins parallele, besonders ausgezeichnet (Fig. 3, B), indem der Lichtstrahl durch eine zweite Turmalinplatte durchgeht oder nicht durchgeht, je nachdem diese Richtung zur Achse dieser Platte parallel oder senkrecht steht. Einen solchen Strahl, welcher nach verschiedenen Seiten hin sich verschieden verhält, hat man mit einem nicht gerade glücklich gewählten Ausdruck „polarisiert“ genannt.

Von der Möglichkeit eines solchen Verhaltens kann man sich nun vom Standpunkt der Wellenlehre leicht Rechenschaft geben. Bei einer Wellenbewegung können im allgemeinen die Schwingungen der einzelnen Teilchen des in Wellenbewegung befindlichen Stoffes sowohl in der Richtung, nach welcher die Welle fortschreitet, d. h. in der Richtung des Strahls, erfolgen (longitudinale oder Längsschwingungen), als auch senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung vor sich gehen (transversale oder Querschwingungen). Das erstere findet z. B. statt bei den Schallwellen in der Luft, welche nur durch Längsschwingungen fortgepflanzt werden. Querschwingungen dagegen beobachtet man z. B. an einem langen zwischen den Punkten A und B (Fig. 4)

Fig. 4. Seilwellen. Polarisierter Lichtstrahl.

ausgespannten Seil, wenn man demselben etwa in lotrechter Richtung einen Schlag versetzt; man sieht alsdann das Seil entlang Wellen sich fortpflanzen, wobei jeder Punkt des Seils senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung auf- und abschwingt. Ein von B nach A das Seil entlang blickender Beobachter würde die Schwingungen in einer lotrechten Richtung wie Fig. 3. B erfolgen sehen und an dem schwingenden Seil die obere und untere Seite, nach welchen die Schwingungen abwechselnd gerichtet sind, von der rechten und linken Seite, nach welchen hin keine Schwingungen vor sich gehen, wesentlich verschieden finden. Er würde sich ferner überzeugen können, daß, wenn man das Seil durch einen Schlitz hindurchgehen läßt, die lotrechten Schwingungen sich ungehindert fortpflanzen, sobald man den Schlitz lotrecht stellt, sich dagegen nicht durch den Schlitz fortpflanzen können, wenn man ihn wagerecht stellt. Da sich sonach der betrachtete Seilwellenstrahl AB nach verschiedenen Seiten verschieden verhält, ähnlich wie ein durch eine Turmalinplatte gegangener Lichtstrahl, so könnte man ihn ebensogut wie diesen „polarisiert“ nennen; und anderseits erkennt man, daß das Verhalten eines polarisierten Lichtstrahls AB (Fig. 4) sich leicht erklärt durch die Annahme, daß derselbe sich nur durch Querschwingungen fortpflanze, die sämtlich in einer und derselben durch den Strahl gelegten Ebene erfolgen. Diese Ebene, in Fig. 4 die Ebene der Zeichnung, heißt seine Schwingungsebene.

Der Versuch mit den beiden Turmalinplatten erklärt sich mit gleicher Leichtigkeit, mögen wir nun annehmen, daß die Schwingungen des aus der ersten Platte tretenden polarisierten Strahls parallel zur Kristallachse oder senkrecht zu ihr erfolgen. Dieser Versuch vermag daher nicht zu entscheiden,

Fig. 5.

Fig. 6.

Fig. 5 u. 6. Versuch zur Ermittelung der Schwingungsrichtung.

welche von diesen beiden Richtungen die Schwingungsrichtung ist. Dagegen gestattet der folgende einfache Versuch, auf die Richtung der Schwingungen zu schließen. Dreht man eine Turmalinplatte abcd (Fig. 5), während man durch dieselbe in der Richtung on nach einer weißen Fläche blickt, um eine zur Kristallachse parallele Umdrehungsachse fg in die Lage a′b′c′d′, so bleibt die Helligkeit des Gesichtsfeldes fast ungeändert. Neigt man aber die Platte derart gegen die Strahlenrichtung no (Fig. 6), daß die zur Kristallachse senkrechte Linie hi die Umdrehungsachse bildet, so wird das Gesichtsfeld bedeutend dunkler. Nun ist es höchst wahrscheinlich, daß eine Änderung der Helligkeit nur dann eintreten kann, wenn der Winkel,

Fig. 7. Lage der Schwingungsebene.

den die Schwingungsrichtung mit der Kristallachse bildet, ein andrer wird. Aus dem Umstand, daß bei der ersten Art zu drehen (Fig. 5) die Helligkeit keine Änderung erfuhr, dürfen wir daher schließen, daß in diesem Fall die Richtung der Kristallachse in Bezug auf die Schwingungen dieselbe blieb, mochte nun die Platte in der Stellung abcd oder in der Stellung a′b′c′d′ sich befinden. Die Richtung der Schwingungen kann sonach keine andre sein als diejenige der Kristallachse fg, welche in diesem Fall als Drehungsachse diente. Die Schwingungsebene des aus der Turmalinplatte austretenden polarisierten Strahls ist demnach zur Kristallachse [162] parallel, wie durch Fig. 7 noch besonders veranschaulicht wird.

Der Versuch mit den gekreuzten Turmalinplatten (Fig. 2) beweist, daß in einem polarisierten Lichtstrahl nur Querschwingungen, aber keine Längsschwingungen enthalten sind. Wären nämlich letztere vorhanden, so müßten sie, da die Beschaffenheit eines Strahls in Bezug auf Längsschwingungen notwendig ringsherum die nämliche ist, wie durch die erste, so auch durch die zweite Turmalinplatte hindurchgehen, welche Stellung man der letztern auch geben mag, und es könnte niemals, wie es doch bei gekreuzter Stellung der Platten der Fall ist, völlige Dunkelheit eintreten. Wenn aber ein polarisierter Lichtstrahl keine Längsschwingungen enthält, so ist es höchst wahrscheinlich, daß auch ein natürlicher Lichtstrahl, wie er unmittelbar von einer Lichtquelle geliefert wird, nur aus Querschwingungen bestehe, und wir sehen uns zu dieser Annahme um so mehr berechtigt, als sich alle bekannten Lichterscheinungen durch Querschwingungen allein vollständig erklären lassen. Da ein natürlicher Lichtstrahl ringsherum die gleiche Beschaffenheit zeigt, so muß man sich vorstellen, daß gleichzeitig in seinen verschiedenen Teilen und rasch nacheinander an derselben Stelle die Schwingungen nach allen Seiten erfolgen, wie in Fig. 3 A angedeutet ist, welche gleichsam den Querschnitt eines senkrecht aus der Papierfläche gegen das Auge des Beschauers kommenden natürlichen Lichtstrahls darstellt, während Fig. 3 B in ähnlicher Weise den Querschnitt eines polarisierten Lichtstrahls versinnlicht. Die Richtigkeit dieser Anschauung wird durch folgenden Versuch bestätigt. Läßt man eine Turmalinplatte rasch in ihrer Ebene (um die Strahlenrichtung no, Fig. 5, als Achse) sich drehen, so verhält sich das aus der Platte austretende Licht, dessen Schwingungen jetzt innerhalb sehr kurzer Zeit nach allen möglichen zum Strahl senkrechten Richtungen vor sich gehen, ganz wie natürliches Licht. Nehmen wir im Querschnitt eines natürlichen Lichtstrahls zwei beliebige zu einander senkrechte Richtungen an (Fig. 3 C), so läßt sich jede Schwingung den Regeln der Mechanik gemäß (s. Parallelogramm der Kräfte) nach diesen beiden Richtungen in zwei Teilschwingungen (Komponenten) zerlegen; durch Zusammenfassung aller in dieselbe Richtung fallenden Komponenten kann daher die Bewegung in einem natürlichen Lichtstrahl auf zwei gleiche, zu einander senkrechte Schwingungen zurückgeführt werden, oder, mit andern Worten, ein natürlicher Lichtstrahl darf angesehen werden als zusammengesetzt aus zwei zu einander senkrecht polarisierten Strahlen von gleicher Lichtstärke. Auch diese Anschauung wird durch den Versuch gerechtfertigt, denn zwei zu einander senkrecht polarisierte gleich helle Strahlen geben, miteinander vereinigt, in der That einen Lichtstrahl, der sich wie ein natürlicher verhält, indem die Seitlichkeit des einen durch die entgegengesetzte des andern vollkommen aufgehoben wird.

Betrachtet man das von einer ebenen Glasplatte oder irgend einer andern nichtmetallischen Oberfläche zurückgeworfene Licht durch eine Turmalinplatte, so erscheint dasselbe, wenn man die letztere in ihrer Ebene um den zurückgeworfenen Strahl als Achse dreht, bald heller, bald dunkler, verschwindet jedoch (im allgemeinen) bei keiner Stellung der Turmalinplatte vollständig. Am hellsten erscheint es, wenn die Kristallachse des Turmalins zur Zurückwerfungsebene oder Einfallsebene (s. Spiegelung) senkrecht steht, am dunkelsten, wenn sie in diese Ebene zu liegen kommt. Das von der Glasplatte zurückgeworfene Licht ist sonach weder natürliches, noch ist es vollständig polarisiert, sondern verhält sich so, als ob es aus natürlichem und aus polarisiertem Lichte, dessen Schwingungen zur Reflexionsebene senkrecht stehen, gemischt wäre; man bezeichnet es daher als teilweise polarisiert. Das Verhältnis des polarisierten Anteils zum nichtpolarisierten ändert sich mit dem Einfallswinkel. Bei senkrechtem Einfallen z. B. enthält das zurückgeworfene Strahlenbündel gar kein polarisiertes Licht; beträgt aber der Einfallswinkel 57°, oder bildet der einfallende Strahl

Fig. 8. Polarisation durch Reflexion.

(ab, Fig. 8) einen Winkel abh von 33° mit der Glasplatte, so fehlt der unpolarisierte Anteil ganz. Bei diesem Einfallswinkel, welcher der Polarisationswinkel genannt wird, ist also das von der Glasplatte zurückgeworfene Licht (bc) vollständig polarisiert, und zwar erfolgen seine Schwingungen senkrecht zur Polarisationsebene, wie die Zurückwerfungsebene abc in diesem Fall auch genannt wird. Diese Lage der Schwingungsebene (dfim) wird durch Fig. 8 versinnlicht. Statt das von der Glasplatte zurückgeworfene

Fig. 9. Polarisations­spiegel.

Licht mittels einer Turmalinplatte zu untersuchen, kann man es auch unter demselben Winkel auf einer zweiten Glasplatte auffangen (Fig. 9); stehen die beiden Platten, wie in der Figur, zu einander parallel, so fallen ihre Reflexionsebenen zusammen, und der an der ersten Platte polarisierte Strahl bc, dessen Schwingungen zur gemeinschaftlichen Reflexionsebene senkrecht sind, wird an der zweiten Platte nach cd zurückgeworfen. Dreht man aber die zweite Platte, während sie mit dem Strahl bc stets den Winkel 33° bildet, aus dieser Stellung heraus, so wird das von ihr zurückgeworfene Licht immer schwächer und verschwindet endlich ganz, wenn die beiden Reflexionsebenen senkrecht aufeinander stehen, weil bei dieser gekreuzten Stellung die Schwingungen des Strahls bc in die Reflexionsebene der zweiten Platte zu liegen kommen, die Platte aber unter diesem Einfallswinkel nur solche Schwingungen zurückzuwerfen vermag, die zu ihrer Reflexionsebene senkrecht erfolgen. Zu diesem Versuch werden die Platten gewöhnlich auf der Rückseite geschwärzt, oder sie sind aus schwarzem Glas verfertigt, um das sonst durch sie hindurchgehende unpolarisierte fremde Licht auszuschließen.

Auch das von einer Glasplatte unter schiefem Winkel durchgelassene Licht erweist sich, mit einer Turmalinplatte untersucht, als teilweise polarisiert, und zwar liegen die Schwingungen des polarisierten Anteils in der Einfallsebene, oder das durchgelassene [163] Licht ist senkrecht polarisiert zum zurückgeworfenen. Wie Arago gezeigt hat, sind bei jedem Einfallswinkel die zu einander senkrecht polarisierten Lichtmengen im zurückgeworfenen und gebrochenen Strahl einander gleich. Der gebrochene Strahl ist niemals vollständig, sondern immer nur teilweise polarisiert, welchen Einfallswinkel man auch wählen mag. Gleichwohl

Fig. 10. Glassäule.

läßt sich eine nahezu vollständige Polarisation der durchgegangenen Strahlen erzielen, wenn man statt einer einzigen Glasplatte eine Schicht von hinlänglich vielen Platten oder eine sogen. Glassäule (Fig. 10) anwendet. Fällt nämlich auf eine solche Plattenschicht unter dem Polarisationswinkel ein natürlicher Lichtstrahl, und denken wir uns denselben zerlegt in zwei gleich helle Strahlen, deren einer in der Einfallsebene, der andre senkrecht dazu schwingt, so geht der erstere, weil er vermöge seiner Schwingungsrichtung nicht zurückgeworfen werden kann, durch sämtliche Platten ohne Verlust hindurch; der letztere dagegen erleidet an jeder Fläche eine teilweise Zurückwerfung u. wird dadurch bis zur Unmerklichkeit geschwächt. Die Glassäule läßt daher unter dem Polarisationswinkel nur solche Strahlen durch, deren Schwingungen parallel zur Einfallsebene vor sich gehen. Der Polarisationswinkel ist für verschiedene Substanzen verschieden; er wächst mit dem Brechungsverhältnis, wie schon Malus, der Entdecker der Polarisation durch Spiegelung (1810), erkannt hatte, und beträgt z. B. für Wasser 53°, für Schwefelkohlenstoff 59°, für Flintglas 60° etc. Die gesetzmäßige Beziehung

Fig. 11. Polarisationswinkel (Brewsters Gesetz).

zwischen Polarisationswinkel und Brechungsverhältnis wurde aber erst 1815 von Brewster aufgedeckt, welcher zeigte, daß der Polarisationswinkel derjenige Einfallswinkel ist, für den der zurückgeworfene Strahl (Fig. 11, bc) mit dem gebrochenen (bd) einen rechten Winkel bildet, oder mit andern Worten, dessen Tangente gleich dem Brechungskoeffizienten ist. Auf dieses Gesetz gründet sich eine Methode zur Bestimmung der Brechungsverhältnisse, die besonders bei Körpern von geringer Durchsichtigkeit, auf welche die prismatische Methode (s. Prisma) nicht angewendet werden kann, willkommen ist. Wie man nämlich vermöge des Brewsterschen Gesetzes von dem bekannten Brechungsverhältnis auf den Polarisationswinkel schließen kann, so läßt sich auch umgekehrt aus dem beobachteten Polarisationswinkel das Brechungsverhältnis ableiten. Die Brechungskoeffizienten der Steinkohle (1,701), des Horns (1,565), des Menilits (1,482) und andrer Körper von ähnlicher Beschaffenheit sind auf diesem Weg ermittelt worden. Da die Brechungskoeffizienten der verschiedenfarbigen Strahlen ungleich sind, so kann weißes Licht durch Spiegelung oder Brechung niemals vollständig polarisiert werden, sondern immer nur eine seiner homogenen Farben, während die übrigen der vollständigen Polarisation nur nahekommen. Über Polarisation durch Doppelbrechung s. d.

Über kreisförmige P. s. Zirkularpolarisation.

nennt man die Farbenerscheinungen, welche doppeltbrechende Körper (s. Doppelbrechung) zeigen, wenn man sie im polarisierten Licht mittels eines Polarisationsapparats (s. d.) beobachtet. Zur Beobachtung der Farben, welche dünne Kristallblättchen

Fig. 12. Gipsblättchen.

im polarisierten Licht zeigen, bietet sich am bequemsten der Gips (Marienglas) dar, dessen durchsichtige Kristalle sich mit Leichtigkeit in sehr dünne Blättchen (Fig. 12) spalten lassen. Bringt man ein solches Blättchen zwischen den Polarisator und den Analyseur eines Polarisationsapparats, indem man es z. B. auf das Glastischchen des Nörrembergschen Polarisationsapparats (Tafel „Polarisationsapparate“, Fig. 3) legt, so erscheint es, wenn es dünn genug ist, im allgemeinen mehr oder weniger lebhaft gefärbt, und nur in zwei bestimmten Lagen zeigt es keine Färbung. Sind z. B. die Schwingungsebenen des Polarisators und Analyseurs zu einander senkrecht gestellt, so zeigt ein Blick in den letztern das Gesichtsfeld vollkommen dunkel; schiebt man jetzt ein Gipsblättchen ein, so hebt es sich farbig hell vom dunkeln Grund ab, es sei denn, daß man ihm zufällig eine von zwei ganz besondern Lagen gegeben hat. Indem man nämlich das Blättchen dreht, kann man es leicht dahin bringen, daß es ebenso dunkel erscheint wie das übrige Gesichtsfeld; es geschieht dies, wenn entweder eine gewisse Richtung ab oder die dazu senkrechte Richtung cd mit der Schwingungsrichtung des Polarisators zusammenfällt; es erscheint dagegen am lebhaftesten gefärbt, wenn jene beiden Richtungen mit dieser Winkel von 45° bilden. Jene beiden Richtungen ab und cd sind nämlich die Schwingungsrichtungen der beiden Strahlenbündel, welche sich im Gipsblättchen vermöge seiner Doppelbrechung mit ungleicher Geschwindigkeit fortpflanzen. Ist daher

Fig. 13. Zerlegung der Schwingungen.

eine dieser Richtungen mit der Schwingungsrichtung des vom Polarisator kommenden Lichts parallel, so geht dieses ohne Änderung seiner Schwingungsrichtung durch und wird vom Analyseur ausgelöscht. Bildet aber die Richtung ab mit der Schwingungsrichtung RS (Fig. 13) des Polarisators einen Winkel, so muß sich die nach RS gerichtete Bewegung in zwei Teilschwingungen nach ab und cd zerlegen, von denen sich die eine mit größerer Geschwindigkeit durch [164] den Kristall fortpflanzt als die andre. Am Analyseur angekommen, welcher nur nach PQ gerichtete Schwingungen durchläßt, wird jede dieser beiden Schwingungen wieder in zwei Teilschwingungen zerlegt, deren eine nach PQ, die andre senkrecht dazu nach RS gerichtet ist und demnach ausgelöscht wird. Die beiden noch übrigbleibenden nach PQ gerichteten Teilschwingungen „interferieren“ miteinander (s. Interferenz) vermöge des Gangunterschieds, welchen sie infolge ihrer ungleichen Geschwindigkeiten im Kristall erlangt haben. Durch diese Interferenz werden aus dem einfallenden weißen Lichte diejenigen Farben getilgt, für die jener Gangunterschied, welcher mit der Dicke des Blättchens zunimmt, eine ungerade Anzahl von halben Wellenlängen beträgt, und das Gipsblättchen, durch den Analyseur betrachtet, zeigt

Fig. 14. Ringsysteme in optisch-einachsigen Kristallen.

einen Farbenton, der aus allen jenen Farben gemischt ist, welche der Zerstörung durch Interferenz entgangen sind. Dreht man den Analyseur aus der Stellung PQ allmählich in die Stellung RS, so nimmt die Färbung an Lebhaftigkeit ab und geht bei 45° in Weiß über; dreht man noch weiter, so kommt die Ergänzungsfarbe (komplementäre Farbe) zum Vorschein und erreicht bei paralleler Stellung (RS) der Schwingungsebenen ihren höchsten Glanz. Bei dieser Stellung werden nämlich die nach PQ gerichteten Schwingungen ausgelöscht und die beiden nach RS gerichteten Teilbewegungen kommen zur Interferenz; diese sind aber gleichgerichtet, wenn jene sich entgegenwirken, und umgekehrt; es werden daher bei Parallelstellung gerade die Farbenanteile in größter Lichtstärke auftreten, welche bei gekreuzter Stellung verschwunden waren, u. die Farbe des Blättchens bei der einen Stellung muß komplementär sein zu derjenigen bei der andern Stellung.

Von besonderm Interesse ist die Erscheinung, welche senkrecht zur optischen Achse geschnittene Platten einachsiger Kristalle im konvergierenden polarisierten Licht darbieten, z. B. wenn man sie in den obigen Polarisationsapparat (Tafel „Polarisationsapparate“, Fig. 3) zusammen mit einer konvexen Linse oder in einen sogen. mikroskopischen Polarisationsapparat (Fig. 4 derselben Tafel) bringt. Derjenige Strahl, welcher die Platte senkrecht trifft, durchläuft sie in der Richtung der optischen Achse und erleidet keine Doppelbrechung. Jeder andre Strahl des kegelförmigen Bündels aber erfährt eine um so stärkere Doppelbrechung und hat zugleich innerhalb des Kristalls einen um so längern Weg zurückzulegen, in je schrägerer Richtung er den Kristall durchläuft. So kommt es, daß man immer größern Gangunterschieden begegnet, je weiter man sich von der Achse des Lichtkegel nach außen hin entfernt, und da rings in gleichem Abstand von der optischen Achse alle Umstände, welche den Gangunterschied bedingen, die gleichen sind, so muß der nämliche Gangunterschied stattfinden für alle Punkte eines Kreises, welchen man sich im Gesichtsfeld um den dem Achsenstrahl entsprechenden Punkt gezogen denkt. Man gewahrt daher eine Reihe um diesen Mittelpunkt beschriebener farbiger Kreisringe (Fig. 14), welche bei gekreuzten Schwingungsebenen des Polarisationsapparats von einem schwarzen Kreuz (Fig. 14 A) durchsetzt erscheinen. Da nämlich die optische Achse zur Kristalloberfläche senkrecht ist, so entspricht jede durch den Mittelpunkt der Ringe gezogene gerade Linie PQ, RS, ac, cd (Fig. 13) einem Hauptschnitt. Alle Strahlen, welche vom Polarisator aus auf die Kristallplatte treffen, schwingen parallel RS; sie gehen daher, ohne eine Zerlegung zu erfahren, sowohl durch den Hauptschnitt RS als durch den Hauptschnitt PQ, indem sie parallel zu ersterm,

Fig. 15. Ringsysteme in optisch-zweiachsigen Kristallen.

senkrecht zu letzterm schwingen, und werden somit vom Analyseur, dessen Schwingungsrichtung nach PQ gestellt ist, ausgelöscht. Stellt man dagegen die Schwingungsrichtung des Analyseurs zu derjenigen des Polarisators parallel, so erscheint statt des schwarzen Kreuzes ein weißes (Fig. 14 B), und die Ringe zeigen sich zu den vorigen komplementär gefärbt. Eine optisch-zweiachsige Kristallplatte, deren Flächen senkrecht stehen auf der Mittellinie der optischen Achsen, zeigt (Fig. 15) zwei Ringruppen, von denen jede eine optische Achse umgibt; die Ringe höherer Ordnung verschmelzen zu eigentümlich gestalteten krummen Linien (Lemniskaten), die sich um beide Achsenendpunkte herumschlingen. Wenn der durch die optischen Achsen gelegte Hauptschnitt der Kristallplatte mit einer der beiden Schwingungsrichtungen des Polarisationsapparats zusammenfällt, zeigt sich die zweifache Ringfigur von einem schwarzen Kreuz durchschnitten (Fig. 15 A); dreht man aber den Kristall aus dieser Lage heraus, so löst sich das Kreuz auf in zwei gekrümmte dunkle Büschel, welche die Ringe rechtwinkelig durchsetzen (Fig. 15 B). Diese Erscheinung gibt ein Mittel an die Hand, den Winkel zwischen den beiden optischen Achsen eines zweiachsigen Kristalls (s. Doppelbrechung) zu messen. Es geschieht dies mit Hilfe des Achsenwinkelapparats (Tafel „Polarisationsapparate“, Fig. 9). Die Säulen BB¹, welche sich auf dem Fußbrett A erheben, tragen den Teilkreis C, an dessen Teilung mittels des Zeigers E die Drehung der vertikalen Achse DL abgelesen wird. Die zu untersuchende Kristallplatte [165] wird von der Zange L getragen u. kann mittels Planverschiebung F, Stangenverschiebung GHJ u. Kugelgelenk K in die geeignete Stellung zwischen dem Polarisator u. dem Analyseur MST gebracht werden. Durch Drehung am Knopf D wird zuerst der Mittelpunkt des einen, dann derjenige des andern Ringsystems mit dem Fadenkreuz des Fernrohrs T zur Deckung gebracht. Der Unterschied der beiden Ablesungen gibt alsdann den äußern oder scheinbaren Achsenwinkel, aus welchem der wirkliche oder innere leicht zu berechnen ist. Ist der scheinbare Achsenwinkel bei Beobachtung in Luft zu groß, um gemessen werden zu können, so taucht man den Kristall in einen Trog V mit Öl, der auf das Tischchen W gestellt wird.

Mittels der Farbenerscheinungen im polarisierten Licht, welche nur mit Doppelbrechung begabte Körper zeigen können, läßt sich nachweisen, daß auch einfachbrechende Körper, z. B. Glas, doppeltbrechend werden, wenn man auf irgend eine Weise einen Spannungszustand

Fig. 16. Gepreßtes Glas.

in ihnen hervorruft. Eine dicke quadratische Glasplatte, in einem kleinen Schraubstock (Fig. 16) zusammengepreßt, zeigt im parallelen polarisierten Licht (z. B. im Nörrembergschen Polarisationsapparat) ein dunkles Kreuz mit farbigen Fransen. Man kann einem Glasstück die Eigenschaft der Doppelbrechung dauernd erteilen, indem man es stark erhitzt und dann rasch abkühlt. Eine so behandelte kreisrunde Glasplatte zeigt farbige Ringe nebst einem schwarzen Kreuz, ganz ähnlich wie eine senkrecht zur optischen Achse geschnittene Kalkspatplatte. Bei einer

Fig. 17. Farben­erscheinung in gekühltem Glas.

quadratförmigen Glasplatte (Fig. 17) erscheint ebenfalls ein schwarzes Kreuz und in jeder Ecke eine farbige Ringfigur, ähnlich einem Pfauenauge. Da zu rasch gekühltes Glas sehr leicht springt, so könnte man sich beim Einkauf von Glaswaren vor Schaden bewahren, indem man alle Artikel als untauglich verwirft, welche im Polarisationsapparat Farben zeigen. – Die Doppelbrechung der gekühlten Gläser, welche sich durch diese Farbenerscheinungen verrät, ist übrigens wesentlich verschieden von derjenigen der Kristalle. Das Ringsystem einer gekühlten Glasplatte zeigt sich nämlich schon in einem parallelen Bündel polarisierter Lichtstrahlen; die von der Mitte nach dem Umfang hin wachsenden Gangunterschiede können also nur daher rühren, daß die Doppelbrechung bei ungeänderter Strahlenrichtung gegen den Rand der Platte hin zunimmt. Bei einem Kristall dagegen ist die Doppelbrechung in jedem seiner Punkte für die nämliche Strahlenrichtung die gleiche und ändert sich nicht von einem Punkte des Kristalls zum andern.