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Nr. 13VIII D 9, 5r, 4r
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5rInflexion des Lichts
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P. Grimaldi entdeckte sie und beschrieb sie in seinem 1666 her-
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Hook legte seine Entdeckungen darüber 1672 der Societät vor.
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D. Hook. 1bild in der Mitte Heller als am Rande einen Halbschatten
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um sich herum. Seine Gröse war nicht wie sie hätte wegen der
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2)der Schatten eines Cylindr. Stück Holtzes erleuchtet hauptsächlich
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gegen den Rand.
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3)Scheermesser in den Lichtkegel, ein ordentlicher Cometen Schweif
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geht in den Schatten, obgleich das übrige Sonnenbild vorbey gelas-
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Grimaldi entdeckte, daß der Schatten eines Körpers der in den
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Lichtkegel gehalten wurde, größer war als er hätte seyn sollen.
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Er sah die Farben. So: Schatten, blau, breit keine Farben roth.
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Schmäler blau, schmäler nichts, schmäler roth. Noch schmäler
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Auch Farben innerhalb des Schattens, zumal wenn der Schatten
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Wenn er noch eine Platte, in der ein Loch war in den Lichtkegel
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brachte, so war der aufgefangene Circkel wieder größer als er
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Loch 
eines Zolls in Bley. Man glaubte es sey eine Brechung
eines Zolls in Bley. Man glaubte es sey eine Brechung
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in der Lufft. Er schloß ein Haar zwischen benezte Glas Platten
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Schatten Lichtsäume, sah alle Farben. Er maß die Säume und
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ihre Zwischen-Räume und fand die ersten 1, 
und die
und die
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487 Neben Euler waren es vor allem Clairaut und Bošcović. Eulers Überlegungen finden sich in seiner ‚Dioptrica’ und in Klügels ‚Analytischer Dioptrik’, die, wie es in der Widmung heißt, in der Absicht verfaßt wurde, Eulers ‚Dioptrica‘ „wo möglich, faßlicher und gemeinnütziger zu machen“.
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487 Franciscus Maria Grimaldi: Physico-mathesis de lumine, coloribus, et iride, aliisque adnexis. Libri duo [...] Bononiae 1665. Das Werk erschien postum.
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487 In den Philosophical Transactions war im Januar 16
ein ausführlicher Bericht über Grimaldis Werk erschienen, mit dem Bemerken (Account 1671, 3068): „This Learned Treatise was not to be altogether omitted in these Philosophical Occurrences, though an Account of it hath been deferr’d (too long,) it being but lately fallen into the Publisher’s hands.“
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ein ausführlicher Bericht über Grimaldis Werk erschienen, mit dem Bemerken (Account 1671, 3068): „This Learned Treatise was not to be altogether omitted in these Philosophical Occurrences, though an Account of it hath been deferr’d (too long,) it being but lately fallen into the Publisher’s hands.“
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487 Hooke ließ das Licht durch eine kleine Öffnung in einer Messingplatte fallen, die am Fensterladen eines verdunkelten Zimmers befestigt war. Das Sonnenbild wurde in einiger Entfernung auf weißem Papier aufgefangen. Das kreisförmige Sonnenbild war in der Mitte weit heller als an den Rändern, und rund herum eine Art dunkler Halbschatten („a kind of dark Penumbra“), in einer Breite von etwa einem Sechzehntel des Kreisdurchmessers (vgl. Hooke, Works 1705, 187). Hooke bemerkt (ebd., 190), daß diese Penumbra nach den Gesetzen der geometrischen Optik nicht zu erklären ist, sondern mit einer neuen Eigenschaft des Lichts zuzuschreiben ist, „whereby the Light doth deflect from strait Lines, contrary to what is hitherto asserted by Optick Writers”.
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487 Zu weiterer Untersuchung dieser neuen Eigenschaft des Lichts brachte Hooke ein unpoliertes zylindrisches Stück Holz in den Lichtkegel. |
487 Der Schatten des Zylinders war durchweg etwas erleuchtet, am meisten aber nach den Rändern zu. Um den Einwand zu widerlegen, es könne sich um Licht handeln, das an der Innenseite der Messingplatte reflektiert wird, ließ er das Licht durch ein in eine Pappe gebranntes Loch einfallen (ebd., 188). Schließlich ersetzte er auch den Holzzylinder durch ein „Scheermesser“ (Rasiermesser).
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487 Hooke richtete das Rasiermesser so aus, daß es den Lichtkegel in zwei Teile teilte und hielt das Papier so, daß nur der Schatten des Messers darauf fiel und das Licht darüber hinwegging. Er fand dennoch den Schatten erleuchtet, es war „eine sehr lebhafte und sichtbare Erleuchtung, deren Breite dem Durchmesser des hellen Kreises gleich war, sich nach einer auf die Schattenlinie senkrechten Richtung das Papier herunter zog, und wie der Schweif eines Kometen, mehr als die zehnfache und vermuthlich mehr als die hundertfache Breite des übrigen Kreisstückes zur Länge hatte“, heißt es in Klügels Übersetzung (Priestley, Geschichte 1, 1775, 135.) – Als Ergebnis seiner Experimente hält Hooke fest (Works 1705, 188 f.): „upon all the variety of Changes and Alterations and Examinations of it, this way and that way, I found the Effects and Phaenomena the same; so that it was manifest, that the Effect was ascribable wholly to a new Propriety of the Rays of Light, and not at all to any Reflection or Refraction, or any other common Propriety of Light.”
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487In Grimaldis erstem Experiment (Physico-Mathesis 1665, 2 f.) fällt in einem verdunkelten Zimmer Sonnenlicht durch ein sehr kleines Loch AB und wird in großem Abstand auf der gegenüberliegenden weißen Wand oder auf einem Schirm CD aufgefangen (vgl. ebd. die folgende Abb.). Wird ein schattenwerfender Gegenstand wie EF in den Lichtkegel gehalten, so ist der entstehende Schatten breiter als bei geradliniger Ausbreitung des Lichts zu erwarten ist; er geht über die Grenzen von Kern- und Halbschatten hinaus. An den Schatten angrenzend zeigen sich in den erleuchteten Teilen CM und ND eine Reihe farbiger Streifen, auf der dem Schatten zugewandte Seite blau und auf der von ihm abgewandten rot. Sie werden mit zunehmender Entfernung vom Schatten schmäler und blasser und verschwinden bei zunehmender Größe der Öffnung AB endlich ganz.
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489 „Insuper in ipsa umbra observandum pariter est, apparere aliquando praedictas series luminis colorati“, schreibt Grimaldi (ebd., 4), „& quidem modò plures, modò pauciores.“ (Darüber hinaus ist mitten in dem Schatten ebenso zu beobachten, daß die einmal vorhergesagten Reihen gefärbten Lichts erscheinen.) Und weiter (ebd., 5): „distantia verò illa quò maior fuerit, eò distinctiùs apparebunt series, dummodo lumen, quo illae pingendae sunt, prae nimia distantia non languescat.“ (Um so größer aber jener Abstand wird, desto deutlicher unterscheidbar zeigen sich die Reihen, wenn nur das Licht, das sie färben muß, nicht auf Grund einer zu großen Entfernung zu schwach ist.)
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489In Grimaldis zweitem Experiment (ebd., 9 f.; vgl. die folgende Abb.) fällt das durch die Öffnung C D ins dunkle Zimmer eintretende Sonnenlicht in großer Entfernung von dieser Öffnung auf eine Platte E F mit einer sehr kleinen Loch G H (vgl. die Abb.). Die Basis I K des Lichtkegels, der in großer Entfernung auf einem weißen Schirm aufgefangen wird, erweist sich als weit größer, als es bei geradliniger Ausbreitung (durch die Strahlen C G L und D H M bzw. D G N und C H O) der Fall wäre. – Die beiden Experimente dienen als Beweis für Grimaldis Popositio I. (ebd., 1): „Lumen propagatur seu diffunditur non solùm Directè, Refractè, ac Reflexè, sed etiam alio quodam Quarto modo, Diffractè.“ (Licht breitet sich nicht nur geradlinig, gebrochen oder gespiegelt aus, sondern auch auf eine vierte Weise: gebeugt.)
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489 Im dritten Buch der ‚Optik‘ (1983, 210) stehen Newtons „Beobachtungen über Beugungen der Lichtstrahlen und die dadurch entstehenden Farben“. (Vgl. Optice 1740, 251.) Newton wiederholt die Experimente Grimaldis und präzisiert sie durch genaue Messungen. Durch eine kleine Öffnung in einer Bleiplatte läßt er ein sehr schmales Lichtbündel in ein verdunkeltes Zimmer treten und hält ein menschliches Haar in das auf einem Schirm aufgefangene Lichtbündel. Wie bei Grimaldis erstem Experiment ist der Schatten breiter, als zu erwarten ist, und es zeigen sich an beiden Rän|
490dern des Schattens helle Streifen mit farbigen Säumen, die innen blau-violett und außen rot sind. Ebenso wiederholt Newton Hookes Experiment, Licht an einer Messerklinge zu beugen (Optice 1740, 258 f. = lib. III. observatio V.) und untersucht die Beugung an einem durch zwei Messer gebildeten Spalt (vgl. ebd., 260 – 266 = lib. III. observatio VI – X). Endlich stellt Newton (observatio XI) vor die Öffnung in der Bleiplatte ein Prisma, so daß auf dem Schirm ein Spektrum wie in Newtons Grundexperiment (Optice 1740, 18 – 22 = lib. I. pars I. prop. II. theor. II. exp. 3) entsteht. Er bemerkt nun (Optik 1983, 221), „dass die Schatten aller Körper, die ich zwischen Prisma und Wand in das farbige Licht brachte, von Säumen in der Farbe desjenigen Lichts begrenzt waren, in welches sie hineingehalten wurden.“ Am breitesten sind die Säume im roten, am schmalsten im violetten Licht, die verschiedenenen Farben werden also unterschiedlich gebeugt, am meisten das rote, am wenigsten das violette Licht (vgl. Optice 1740, 267 – 270 = lib. III. observatio XI). Bei den Versuchen mit weißem Licht (vgl. ebd., 252 – 255 = lib. III. observatio I et II), bei denen ein „Haar in den Sonnenstrahl gehalten wurde und einen Schatten warf, der von drei farbigen Fransen eingesäumt war, entstanden die Farben nicht aus gewissen neuen, den Lichtstrahlen durch die Einwirkung des Haars aufgeprägten Modificationen, sondern lediglich durch die verschiedene Beugung, durch welche die verschiedenen Strahlenarten, die vorher in Folge der Mischung aller ihrer Farben den weissen Sonnenstrahl zusammensetzten, von einander getrennt wurden, und die nun, nach der Trennung, das Licht der verschiedenen Farben zeigen, welches ihnen eigenthümlich ist.“ (Ders., Optik 1983, 222.) Das verknüpft diese Erscheinungen mit den Refraktionserscheinungen des ersten Buches der ‚Optik‘, wie Newton ja auch schon in der ‚Hypothesis‘ von 1675 die Beugung als „a new kind of refraktion“ charakterisiert hat, und in einer der an die ‚Optik‘ angehängten Fragen, der Frage 4, heißt es entsprechend (Optik 1983, 223): „[…] erfolgt nicht die Reflexion, die Brechung und die Beugung durch eine und dieselbe Kraft, die nur unter verschiedenen Umständen sich verschieden äussert?“
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490 Newton (Optik 1983, 211): „Es kommt auch nicht wesentlich darauf an, ob das Haar von Luft oder irgendeiner anderen durchsichtigen Substanz umgeben ist. Denn als ich eine geschliffene Glasplatte benetzte, das Haar in das Wasser auf das Glas legte, eine andere geschliffene Glasplatte darauf legte und sie nun so in den oben beschriebenen Lichtstrahl hielt, dass das Licht senkrecht hindurchging, war der Schatten des Haares in den nämlichen Entfernungen eben so breit, wie vorher. [...] Mithin entspringt die grosse Breite solcher Schatten aus einer anderen Ursache, als der Brechung in der Luft.“ (Vgl. ders., Optice 1740, 253 = lib. III. observatio I: „[…] non ex aeris scilicet refractione, sed omnino ex aliqua causa oriatur necesse est.“)
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