Geometrische Optik

Zusammenfassung

Ganz analog wie bei Elektronen und Ionen verrät sich die Wellennatur des sichtbaren Lichtes infolge der kleinen Wellenlänge nur in Phänomenen von kleinstem Ausmaß. Bei allen Experimenten großen Stils scheint Licht sich in Gestalt geradliniger Strahlen auszubreiten, eine Tatsache, von der die Geodäsie und Astronomie weitestgehend für sehr genaue Messungen Gebrauch macht. Im Laboratorium demonstriert man die geradlinige Ausbreitung z.B. mittels der Lochkammer: Vor einer durchlochten Wand (Lochblende) B befinde sieh ein leuchtender Gegenstand, z. B. ein leuchtender Pfeil (Abb. 410). Auf einem dahintergestellten Schirm S erkennt man ein umgekehrtes Bild, das um so schärfer erscheint, je enger B ist: Jedem leuchtenden Punkt P des Pfeils entspricht ein kreisförmiger Fleck, die Schnittfläche des Strahlenkegels, der von P ausgeht und durch B begrenzt wird, mit dem Schirm S. Dieser Fleck wird aus geometrischen Gründen um so kleiner, je kleiner B ist. Der Versuch, ihn praktisch punktförmig zu machen, indem man B immer weiter verkleinert, scheitert nicht allein aus Intensitätsgründen: Unterhalb einer gewissen Größe von B wird das Bild wieder unschärfer, der Strahlenkegel hinter B verbreitert sich. Diese „Beugung“ (s. VI § 10b) des Lichtes ist eine Folge seiner Wellennatur. Wir können daher die Lichtstrahlen nicht als Lichtkegel mit unendlich kleinem Öffnungswinkel definieren. Sie beschreiben den Weg, den die Lichtenergie in Bündeln endlicher Öffnung im Raum zurücklegt, und sind in Medien, in denen die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes nicht von der Richtung abhängt, die Normalen auf den Wellenflächen der Lichtwellen.