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Polarisation des Lichts (Theorie im allgemeinen).

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 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) aufgespannten 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, 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 Line 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, 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 Kri-^[folgende Seite]

^[Abb.: Fig. 3. Querschnitte von Lichtstrahlen. Fig. 4. Seilwellen. Polarisierter Lichtstrahl. Fig. 5 u. 6. Versuch zur Ermittelung der Schwingungsrichtung. Fig. 7. Lage der Schwingungsebene.]