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Titel
Licht,
[* 1] die
Ursache der Sichtbarkeit der Gegenstände;
Körper, welche selbstthätig
Licht aussenden, wie die
Sonne,
[* 2] die
Fixsterne,
[* 3]
Flammen, glühende feste
Körper, nennt man Selbstleuchter oder
Lichtquellen. Nicht leuchtende
Körper können nur
gesehen werden, indem sie
Licht zerstreut zurücksenden (s.
Diffusion),
[* 4] welches ihnen von Selbstleuchtern zugeschickt worden.
Durchsichtige
Körper lassen das
Licht durch sich hindurchgehen, undurchsichtige halten es auf. Es gibt übrigens weder vollkommen
durchsichtige noch vollkommen undurchsichtige
Substanzen; selbst die undurchsichtigsten aller
Körper, die
Metalle, lassen als
sehr dünne Blättchen etwas
Licht durch.
Das
Licht pflanzt sich in einem gleichartigen
Mittel von einem leuchtenden
Punkt aus in geraden
Linien fort, welche man
Lichtstrahlen
nennt. Seine Fortpflanzungsgeschwindigkeit ist so ungeheuer groß, daß es die größten irdischen
Entfernungen, auf welche
Lichtsignale reichen, fast augenblicklich durchläuft. Der dänische Astronom
Olaf
Römer
[* 5] war (1676) der
erste, welcher dieselbe durch
Beobachtung himmlischer
Lichtsignale ermittelte. Der größte
Planet unsers
Sonnensystems,
Jupiter,
wird von vier
Monden umkreist, welche bei jedem ihrer
Umläufe, indem sie in den von dem
Planeten
[* 6] hinter sich geworfenen
Schatten
[* 7] treten, eine Verfinsterung erleiden.
Bei dem ersten (dem
Jupiter nächsten)
Mond
[* 8] beträgt die Zeit zwischen je zwei aufeinander folgenden Verfinsterungen 42
Stunden 28
Minuten
und 36
Sekunden.
Römer fand nun, daß, wenn die
Erde ihre größte
Entfernung vom
Jupiter erreicht hat, die Verfinsterung um 16
Min.
und 36 Sek. später gesehen wird, als sie nach der Berechnung hätte eintreten sollen, wenn die
Erde in ihrer geringsten
Entfernung vom
Jupiter geblieben wäre. Diese Verspätung kann aber nichts andres
sein als die Zeit, welche das von dem Jupitermond im
Augenblick vor seiner Verfinsterung ausgesandte
Licht gebraucht hat zum
Durchlaufen der
Strecke, um welche die
Erde in ihrer entferntesten
Lage vom
Jupiter weiter absteht als in ihrer nächsten
Lage. Da diese
Strecke gleich dem
Durchmesser der Erdbahn ist, also ungefähr 300 Mill. km beträgt und in 996 Sek. durchlaufen
wird, so ergibt sich, daß das
Licht in 1 Sek. etwa 300,000 km zurücklegt.
Die nämliche Zahl leitete
Bradley 50 Jahre später aus der
Aberration
[* 9] (s. d.) des
Lichts der
Fixsterne
ab. Durch ein sehr sinnreiches
Verfahren hat
Fizeau und später
Cornu die
Geschwindigkeit des
Lichts auch bei irdischen Lichtquellen
gemessen. Läßt man nämlich durch eine der
Lücken am
Umfang eines gezahnten
Rades einen
Lichtstrahl genau senkrecht auf einen
entfernten
Spiegel
[* 10] fallen, so kehrt derselbe auf dem nämlichen Weg zurück und gelangt, wenn das
Rad in
Ruhe ist, durch dieselbe
Lücke zum
Auge
[* 11] des Beobachters.
Versetzt man nun das Rad in immer raschere Umdrehung, so kann man es dahin bringen, daß in der Zeit, welche das Licht brauchte, um den Weg vom Rad bis zum Spiegel und wieder zurück zu durchlaufen, das Rad sich um eine Zahnbreite weiter gedreht hat, sonach das zurückgekehrte Licht von dem Zahn, der nun an die Stelle der Lücke getreten ist, aufgefangen und für den Beobachter unsichtbar wird. Auch aus diesen Versuchen ergab sich die Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Lichts zu 300,000 km.
Ein Lichtstrahl durchläuft also in einer Sekunde eine Strecke, welche 7½mal so groß ist als der Umfang der Erde (40,000 km). Die Fixsterne sind so ungeheuer weit entfernt, daß ihr Licht ungeachtet seiner großen Geschwindigkeit Jahre braucht, um zu uns zu gelangen; würde der Sirius in diesem Augenblick erlöschen, so würden wir ihn noch 14 Jahre lang am Himmel [* 12] glänzen sehen, denn so lange würde sein letzter Lichtstrahl unterwegs sein, bis er unser Auge erreichte. Denkt man sich einen leuchtenden Punkt nacheinander von konzentrischen Kugelhüllen von 1, 2, 3... m Halbmesser umschlossen, so verbreitet sich das von dem leuchtenden Punkt nach allen Richtungen ausstrahlende auf die Innenflächen dieser Hüllen, welche sich wie die Quadrate ihrer Halbmesser, also wie 1:4:9..., verhalten.
Diese Lichtmenge wird also, in diesem Verhältnis auf die Kugeln verteilt, geschwächt, woraus sich ergibt, daß die Intensität der Erleuchtung in dem Verhältnis abnimmt, in welchem das Quadrat der Entfernungen wächst. Die Beleuchtung [* 13] einer Fläche ist am stärksten, wenn die Strahlen rechtwinkelig einfallen. Die Fläche a b (s. Figur), auf welche die Strahlen unter dem Neigungswinkel [alpha] einfallen, erhält nicht mehr Licht als die Fläche a c bei senkrechter Inzidenz. Es verhält sich aber a c:a b wie der Sinus des Winkels [alpha] zu 1. Die Beleuchtung bei schiefem Einfall der Strahlen verhält sich daher wie der Sinus des Neigungswinkels der Strahlen gegen die beleuchtete Fläche. Über die Methoden, die Stärke [* 14] einer Lichtquelle zu messen, s. Photometrie. [* 15]
Man darf sich nicht etwa vorstellen, daß das aus Stoffteilchen bestehe, welche von einem leuchtenden Körper mit der ungeheuern Geschwindigkeit von 300,000 km hinausgeschleudert werden; es gibt eine Menge von Lichterscheinungen, welche dieser früher gehegten Anschauung (Emanations-, Emissions- oder Korpuskulartheorie) geradezu widersprechen. Das ist vielmehr eine Wellenbewegung [* 16] (Undulations- oder Vibrationstheorie) und pflanzt sich von einem leuchtenden Körper aus in ähnlicher Art fort wie der Schall [* 17] von einem tönenden Körper. Durch die Erzitterung einer angeschlagenen Glocke wird die sie umgebende Luft erschüttert, die Erschütterung wird von Teilchen zu Teilchen weiter gegeben und pflanzt sich so als Schallwelle durch die Luft fort, ohne daß Luftteilchen oder gar Teilchen von dem Metall der Glocke in unser Ohr [* 18] geworfen wer-
[* 1] ^[Abb.: Beleuchtung bei schiefem und senkrechtem Einfall der Strahlen.] ¶
mehr
den. In ähnlicher Weise befinden sich die kleinsten Teilchen (Moleküle) eines leuchtenden Körpers in zitternder oder schwingender Bewegung, nur daß ihre Schwingungen ungemein viel rascher erfolgen als die eines tönenden Körpers; diese Schwingungen werden als Lichtwellen mit jener ungeheuern Geschwindigkeit fortgepflanzt und erregen, wenn sie die Gefühlsnerven unsrer Haut [* 20] treffen, die Empfindung der Wärme, [* 21] wenn sie aber in unser Auge dringen und an die auf dessen Hintergrund ausgebreitete Netzhaut schlagen, die Empfindung der Helligkeit. Es kann aber nicht die Luft sein, welche diese raschen Schwingungen der Moleküle eines leuchtenden Körpers fortpflanzt; denn wir sehen, daß das auch durch luftleere Räume dringt.
Die Luft umgibt ja nur als dünne Hülle unsern Erdball; in dem unermeßlichen Weltraum, durch welchen das Licht der Sonne und der Fixsterne zu uns gelangt, ist keine Luft vorhanden. Es muß daher einen besondern, zur Fortpflanzung der Lichtwellen fähigen feinen Stoff geben, welcher das ganze Weltall erfüllt und alle Körper durchdringt, indem er die Zwischenräume zwischen ihren Molekülen einnimmt. Diesen feinen Stoff, welcher wahrscheinlich auch die Ursache der elektrischen Erscheinungen ist, nennen wir Äther. Über Spiegelung, [* 22] Brechung, [* 23] Farbenzerstreuung, [* 24] Absorption, Polarisation, [* 25] Doppelbrechung [* 26] etc. des Lichts s. die betreffenden Artikel. Populäre Werke über das Licht sind: J. Herschel, Treatise on light (Lond. 1828; deutsch, Stuttg. 1831);
Lommel, Das Wesen des Lichts (Leipz. 1874);
Pisko, und Farbe (2. Aufl., Münch. 1875);
Tyndall, Das Licht (deutsch, Braunschw. 1876).
[Chemische Wirkung des Lichts.]
Es ist eine alte Erfahrung, daß es Körper gibt, welche durch die Einwirkung des Lichts eine bleibende Umwandlung ihrer Eigenschaften, eine Änderung ihrer chemischen Zusammensetzung erfahren. Das Bleichen der Leinwand und des Wachses, das sogen. »Verschießen« gefärbter Zeuge, das Verblassen von Aquarellmalereien, das Braunwerden des Tannenholzes etc. sind bekannte Beispiele für die chemische Wirkung des Lichts. Wasserstoffgas und Chlorgas, zu gleichen Raumteilen miteinander gemischt, vereinigen sich unter der Einwirkung des Sonnenlichts miteinander unter heftiger Explosion zu Chlorwasserstoff, [* 27] weswegen das Gemisch Chlorknallgas genannt wird.
Legt man auf ein Blatt [* 28] Papier, das mit Chlorsilber getränkt ist, einen flachen Gegenstand, z. B. ein Pflanzenblatt, und läßt das Tageslicht darauf scheinen, so wird das Chlorsilber an den frei gebliebenen Stellen des Papiers durch das Licht geschwärzt, und man erhält auf dunklem Grund ein helles Bild des Pflanzenblattes. Noch empfindlicher gegen die Einwirkung des Lichts als Chlorsilber ist Jodsilber. Auf der chemischen Wirkung des Lichts auf diese Silbersalze beruht die Photographie (s. d.).
Schon aus der alltäglichen Erfahrung ergibt sich, daß die blauen Strahlen photographisch wirksamer sind als gelbe und rote; denn ein blaues Kleid z. B. sieht in der Photographie sehr hell aus, ein rotes dagegen sehr dunkel, obgleich, unmittelbar betrachtet, gerade das erstere dem Auge als das dunklere erscheint. Den unmittelbarsten Aufschluß über die Wirkung der verschiedenfarbigen Strahlen erhält man aber, indem man das Sonnenspektrum selbst photographiert.
Dabei bleiben die roten, gelben und ein Teil der grünen Strahlen völlig unwirksam; dagegen bildet sich das blaue und violette Gebiet mit allen Fraunhoferschen Linien sehr schön ab; das photographierte Spektrum endigt aber nicht wie das unmittelbar gesehene mit der am Ende des Violett liegenden Linie H, sondern erstreckt sich noch weit darüber hinaus. Daraus geht hervor, daß es im Sonnenlicht noch Strahlen gibt, welche stärker brechbar sind als die violetten, unserm Auge aber für gewöhnlich unsichtbar sind; man nennt sie überviolette (ultraviolette) Strahlen. Auch in dem ultravioletten Teil des photographierten Spektrums gewahrt man eine Menge dunkler Linien, welche wie die Fraunhoferschen Linien Lücken im Sonnenspektrum darstellen.
Man kann die brechbarern Strahlen, welche auf Chlor- und Jodsilber wirken, nämlich die blauen, violetten und ultravioletten, passend als photographische Strahlen bezeichnen. Wenn man sie, wie häufig geschieht, »chemische Strahlen« nennt, so schreibt man ihnen dadurch mit Unrecht die ausschließliche Fähigkeit zu, chemisch zu wirken. Ihre chemische Wirkung beruht nicht, wie man durch letztere Bezeichnung verleitet werden könnte zu glauben, auf einem besondern, ihnen im Gegensatz zu andern Strahlen allein innewohnenden chemischen oder, wie man auch gesagt hat, aktinischen Vermögen, sondern einfach auf dem Umstand, daß jene leicht zersetzbaren Silbersalze die brechbarern Strahlen absorbieren, die weniger brechbaren aber ungehindert durchlassen.
Eine Wirkung auf einen Körper, sei es eine chemische oder irgend eine andre, können aber nur solche Strahlen hervorbringen, welche von dem Körper absorbiert werden. Auf einen leicht zersetzbaren Körper, welcher vorzugsweise die weniger brechbaren Strahlen absorbiert, werden daher auch diese vorzugsweise chemisch wirken. Ein Beispiel für die chemische Wirkung der minder brechbaren Strahlen bietet uns die Natur selbst im großen dar. Die Pflanzen nämlich beziehen die gesamte Menge des Kohlenstoffs, welchen sie zum Aufbau ihres Körpers bedürfen, aus der Luft, indem sie die der Luft beigemischte gasförmige Kohlensäure zerlegen in Kohlenstoff, welcher in der Pflanze zurückbleibt, und Sauerstoff, welcher gasförmig in die Atmosphäre zurückkehrt.
Diese Zerlegung der Kohlensäure unter Aneignung (Assimilation) des Kohlenstoffs vollzieht sich in den grünen Pflanzenteilen durch die Einwirkung des Sonnenlichts auf das Blattgrün (Chlorophyll). Durch Versuche mit verschiedenfarbigem ist nun dargethan worden, daß die weniger brechbaren Strahlen, welche vom Chlorophyll am kräftigsten absorbiert werden, auch die lebhafteste Sauerstoffabscheidung hervorrufen.
Vgl. Vogel, Die chemischen Wirkungen des Lichts (Leipz. 1874).