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Molekulare Optik

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Optik

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Zusammenfassung

Bis zu dieser Stelle haben wir als physikalische Grundlagen der Optik nichts anderes benutzt als die Maxwellschen Gleichungen (unter Berücksichtigung der Anisotropie des dielektrischen Verhaltens) ; man hat sie als Resultate der Kenntnis der Gesetze des makroskopischen elektromagnetischen Feldes in Leitern und Nichtleitern anzusehen. Doch genügen diese Grundlagen keineswegs zur Darstellung aller optischen Erscheinungen, sondern müssen durch Einführung der Grundbegriffe der Atomistik verfeinert werden. Es handelt sich dabei um zwei verschiedene Gesichtspunkte. Der erste ist folgender:

Das Licht ist eine so feine Sonde zur Erforschung der Substanzen, daß dabei die nicht homogene Struktur, die „molekulare Körnigkeit“ der Materie, bereits merklich in Erscheinung tritt. Das zeigt sich vor allem darin, daß eine ebene Welle, die aus dem Vakuum in einen durchsichtigen Körper tritt, in diesem nicht ohne Verlust fortgepflanzt wird, sondern eine Streuung erfährt. Ferner werden isotrope Substanzen optisch doppelbrechend, wenn man sie in elektrische oder magnetische Felder bringt, ein Vorgang, der offenbar mit der Ausrichtung der Moleküle in den Feldern zusammenhängt.

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Literatur

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  14. Siehe das auf S. 328 zitierte Buch von M. Born: Atomtheorie des festen Zustandes, Kap. V.

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    MATH  Google Scholar 

  18. Die Werte in den folgenden Tabellen sind nach Angaben in Landolt-Börnstein: Physikalisch-Chemische Tabellen 5. Aufl. (Berlin 1923) von W. Weppner neu berechnet worden.

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  29. Nach R. Ladenburg (s. Anm. 3, S. 353) S. 2126.

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  30. Da durchsichtige Körper immer nur scnwacn magne tisier bar a abe die wirkende Feldstärke H mit der gegebenen äußeren H gleichsetzen.

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  31. Nach dem auf S. 353 zit. Artikel von R. Ladenburg: S. 2160.

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  32. S. M. Kirn: Ann. Physik Bd. 64 (1921) S. 572;

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  33. L. H. Siertsema u. M. De Haas: Physik. Z. Bd. 14 (1913) S. 568;

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  34. T. F. Sirks: Ebenda Bd. 14 (1913) S. 340.

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  35. Nach R. Ladenburg, S. 2162.

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  36. I. Verdet: Ann. Chim. et Phys. (13) Bd. 52 (1858) S. 151;

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  39. A. Cotton u. H. Mouton: C. R. Acad. Sci., Paris Bd. 145 (1907) S. 229.

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  40. G. Szivessy: Ann. Physik (4) Bd. 69 (1922) S. 236.

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  41. J. Kerr: Philos. Mag (4) Bd. 50 (1875) S. 337, 446;

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  42. J. Kerr: Philos. Mag (5) Bd. 8 (1879) S. 85, 229;

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  43. J. Kerr: Philos. Mag Bd. 13 (1882) S. 53, 248; Bd. 37 S. 380; Bd. 38 (1894) S. 144.

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  44. Die erste Theorie des Kerreffekts stammt von W. Voigt [Lehrb. d. Magneto- u. Elektrooptik, S. 353. Leipzig u. Berlin 1908]. Sie berücksichtigt nur den direkten Einfluß des Feldes auf den Deformierungstensor, also unsere Konstante b0 von $ 77 (27a). Die orientierende Wirkung des Feldes hat bereits Kerr selbst [Philos. Mag. Bd. 50 (1875) S. 446] zur Erklärung der von ihm gefundenen Doppelbrechung herangezogen. P. Langevin [Ann. Chim. et Phys. Bd. 5 (1905) S. 70; Le Radium Bd. 7 (1910) S. 249], J. J. Larmor [Philos. Trans. Roy. Soc., Lond. (A) Bd. 190 (1897) S. 232] u. a. haben sodann diese Orientierungstheorie mathematisch durchgeführt, aber nur für den Fall, daß das Molekül kein elektrisches Moment hat; es handelt sich dabei also nur um die Glieder unserer Konstanten b1 von $ 77 (27b), die übrig bleiben, wenn man p0 = 0 setzt. Der allgemeine Fall unter Berücksichtigung des elektrischen Eigenmomentes wurde von M. Born [Abh. Berl. Akad. 1916 S. 614, spez. S.647; Ann. Physik (4) Bd. 55 (1918) S. 177, spez. S. 215] behandelt. Hier erscheint außer Zusatzgliedern zu b1 auch die Konstante b2 von $ 77 (27 c) und damit die Temperaturabhängigkeit in der allgemeinen Form $ 77 (25b).

    Google Scholar 

  45. Die Tabelle ist entnommen aus MüLler-Pouillet: Lehrb. d. Physik, 11. Aufl., Bbd. 11, 2. Hälfte, 2. Teil, S. 2218.

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  46. Nach den Messungen von O. D. Tauern [Ann. Physik Bd. 32 (1910) S. 1064] mechanische Doppelbrechung ist nach F. Pockels Untersuchungen [Göttinger Abh. Bd. 39 (1893)] schon abgezogen.

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  47. Die Nummern geben die Fabrikationsnummern der Schmelze an.

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    Article  ADS  Google Scholar 

  49. Nach H. A. Stuart: über den Kerreffekt usw. Teil Ii, S. 538.

    Google Scholar 

  50. Nach H. A. Stuart: über den Kerreffekt usw. Teil Ii, S. 538.

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  51. H. Abraham u. J. Lemoine: C. R. Acad. Sci., Paris Bd. 129 (1899) S. 5.

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  55. Lord Rayleigh: Philos. Mag. (4) Bd. 41 (1871) S. 107, 447;

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  56. Lord Rayleigh: Philos. Mag. (5) Bd. 47 (1899) S. 375; Sci. Pap. Bur. Stand. Bd. I Nr 8, 9, Bd. Ii Nr 247.

    MATH  Google Scholar 

  57. Für kolloidale Teilchen wurde eine Erklärung der Depolarisation wohl zuerst von R. Gans [Ann. Physik (4) Bd. 37 (1912) S. 881] gegeben, indem die Teilchen als leitende Ellipsoide angenommen wurden. Unabhängig davon wurde die Depolarisation bei molekularer Streuung von M. Born [Verh. dtsch. physik. Ges. 1917 S. 243] aus dem allgemeinen Ansatz eines tensoriellen Zusammenhanges zwischen erregender Feldstärke und elektrischem Moment abgeleitet und in einer zweiten Arbeit [ebenda 1918 S. 16] verallgemeinert und für spezielle Molekülmodelle durchgerechnet. Später hat dann R. Gans [Ann. Physik (4) Bd. 62 (1920) S. 3 31] die Depolarisation zur Bestimmung der Form ultramikroskopischer Teilchen benutzt und schließlich auch zur Bestimmung der Asymmetrie von Molekülen [ebenda Bd. 65 (1921) S. 97]. Hieran schließt sich eine beträchtliche Literatur hervorragende Forscher auf dem Gebiete der Lichtstreuung sind neben Gans vor allem Cabannes und Raman. Eine zusammenfassende Darstellung gibt J. Cabannes: La diffusion moléculaire de la lumière. Paris 1929.

    Google Scholar 

  58. Nach H. A. Stuart: Kerreffekt und Molekülhau. S. 366

    Google Scholar 

  59. Nach H. A. Stuart: Z. Physik Bd. 55 (1929) S. 367.

    ADS  Google Scholar 

  60. Vgl. auch die Tabellen des Depolarisationsgrades in J. Cabannes: La diffusion moléculaire. S. 87 – 89. Paris 1929. oder in Landolt-Börnstein: 1. C. S. 88 ff.

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  70. Nach H. A. Stuart: Kerreffekt und Molekülbau; Kerreffekt in Gasen und Dämpfen; Ergebn. exakt. Naturwiss. Bd. 10; K. L. Wolf, G. Briegleb u. H. A. Stuart: Z. physik. Chem. Bd. 6 (1929) S. 163.

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  78. Neuere Untersuchungen über die Streuung in Kristallen sind ausgeführt von G. Landsberg, Z. Physik Bd. 43 (1927) S. 773;

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  79. Neuere Untersuchungen über die Streuung in Kristallen sind ausgeführt von G. Landsberg, Z. Physik Bd. 45 (1927) S. 442;

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  97. Wir können auf diese Theorie der “Richtungsquantelung” nicht eingehen und verweisen auf die Lehrbücher der Quantentheorie, z. B. A. Sommerfeld: Atombau und Spektrallinien. 5. Aufl. Braunschweig 1931.

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  118. Wir wollen hier anmerken, was sich andert, wenn man die Zusatzgliederbeim magnetischen Moment berücksichtigt. Es wird G2 ein viel komplizierterer Ausdruck in den Komponenten von, und zwar, wenn man wieder in der VoIGTschen Näherung rechnet und in den Zusatzgliedern ε x = ε y = ε = n2 setzt, ist G2 eine allgemeine Form vierten Grades in aus der sich nicht mehr wie oben in Formel (8) die Wurzel ziehen läßt. G selbst erscheint also nicht als quadratische Form, sondern als Wurzel einer Form vierten Grades. Die Koeffizienten dieser Form vierten Grades aber sind quadratische Kombinationen der Koeffizienten des (unsymmetrischen) Tensors gxy Die möglichen Symmetriefälle lassen sich also wiederum durch Diskussion dieses Tensors erschöpfen.

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  1. Theoretischen Physik, Universität Göttingen, Deutschland

    Dr. Max Born (Emerit. Professor)

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Born, M. (1965). Molekulare Optik. In: Optik. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-00058-8_8

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