P 15: Poisson und Wien: Manchmal kommt es anders als man denkt

 1.8 Poissonscher Fleck und stehende Lichtwellen

Blicken wir noch einmal zurück, weit vor Einsteins und Michelsons Zeit: 

Der Kampf zweier Franzosen führt zum Durchbruch der Wellentheorie:

Die Wellenvorstellung von Licht konnte sich nur schwer durchsetzen. Obwohl sie schon von Huygens 1678 entwickelt und dann 1690 veröffentlicht wurde (Licht sollte eine sich durch einen "Ether" ausbreitende Welle sein), musste sie sich gegen die Teilchenvorstellung des allmächtigen Newtons behaupten.

Ein Grund war sicherlich der, dass Interferenzerscheinungen im Alltag nicht vorkommen. Das werden wir bald diskutieren.

1809 zeigte Young dann, dass Licht eine Interferenzerscheinung am Doppelspalt hervorruft (siehe spätere Posts).

Noch danach war man u.a. unter franzöischen Wissenschaftlern immer noch von Newtons Teilchenvorstellung überzeugt. Frensel hat zu der Zeit eine Arbeit eingereicht, mit der er Licht als Welle begründet. 1819 riefen deshalb die Newton-Anhänger in der französischen Akademie der Wissenschaften zu einem Wettbewerb über die Beugungstheorie auf.

Nach langer Diskussion gewann Fresnel, aber nur weil Poisson (ein Newton-Anhänger) etwas entdeckte, was nur mit der Wellentheorie richtig erklärbar war.

Nach Fresnel werden Lichtwellen in den Schatten einer kreisförmigen Blende hineingebeugt und müssen sich in der Mitte gegenseitig verstärken. Dort muss also ein heller Lichtfleck zu sehen sein.

Den fand man und bezeichnet  ihn seit dem als  Poissonschen Fleck.

Das schließlich verhalf der Wellentheorie endlich zum Durchbruch! 

Die Kontrahenten:

Fresnel (1788-1827)

 

 

Poisoon (1881-1840)

 

 

 

 

 

 

Der Poissonsche Fleck ist sehr schwer zu fotografieren, deshalb hier eine Simulation von Treisinger an einer 4 mm großen Scheibe als Bild und Intensitätsverlauf:

 

 Von Wiener zum Laser:

Wellen erzeugen, wenn sie reflektiert werden, auch stehende Wellen. Damit haben wir uns in E2 und Q2 schon intensiv beschäftigt. Auf einer der Extraseiten steht eine Zusammenfassung zum Nacharbeiten, bitte schaut da mal rein.

Grundwissen Stehende Wellen 

Lichtwellen müssten somit auch stehende Wellen erzeugen können.

Der Nachweis von stehenden Lichtwellen gelang erst 1890 Otto Wiener, denn es ist nicht leicht sie wegen der kurzen Wellenlängen zu beobachten.

Er spannte ein lichtempfindliches Silberhäutchen leicht geneigt vor einen Spiegel.

Eine moderne Darstellung ist im Bild zu sehen.

ale2006-from-en

 

Heute nutzen wir stehende Lichtwellen in jedem Laser, vom Laser, der  den Strahl zum Herkules erzeugt bis hin zur Laserdiode in einem Laserpointer.

Laserdiode von Lasercomponents

 

Mit Laser müssen wir uns später beschäftigen, sie sind ein Abithema. Dann gehen wir näher darauf ein.

In einer stehenden Lichtwelle sind übrigens elektrische und magnetische Felder nicht mehr in Phase, sondern um 90° phasenverschoben. Das liegt an der unterschiedlichen Reflexion elektrischer und magnetischer Felder.

Beim Dipol hatten wir das auch: Im Nahfeld (am Dipol) sind elektrische und magnetische felder phasenverschoben, im Fernfeld (EMW) gleichphasig.