Lehre von der strahlenden Energie (Optik) [11 ed.]

Table of contents :
Titelseite
Vorwort
Inhaltsverzeichnis
Erstes Kapitel - Wesen des Lichtes. Wandel des Begriffes Äther im Laufe der Zeiten.
Zweites Kapitel - Fortpflanzungsgeschwindigkeit der strahlenden Energie.
I. Die Lichtgeschwindigkeit im ruhenden Medium.
II. Die Lichtgeschwindigkeit im bewegten Medium (Optik bewegter Körper).
Drittes Kapitel - Reflexion und Brechung des Lichtes an ebenen Flächen.Geradlinige Ausbreitung
Viertes Kapitel - Reflexion und Brechung des Lichtes an Kugelflächen
A. Reflexion und Brechung an einer Kugelfläche.
B. Brechung an beliebig vielen Kugelflächen mit gemeinschaftlicher Achse (zentriertes System).
C. Abbildung durch ein aus zwei Kugelflächen zusammengesetztes Gesamtsystem (Linsen als spezieller Fall).
Fünftes Kapitel - Prismatische Farbenzerstreuung (normale und anomale Dispersion des Lichtes).
A. Newtons Versuche über das Sonnenspektrum. Fraunhofersche Linien.
B. Methoden zur Messung des Brechungsquotienten (Spektrometer und Totalreflektometer).
C. Normale und anomale Dispersion.
Sechstes Kapitel - Brechungsquotient und Achromasie (Bedeutung der Jenaer Gläser).
Siebentes Kapitel - Abhängigkeit des Brechungsquotientenvom Zustand der Materie.
Achtes Kapitel - Abbildung im Sinne der Wellenlehre.
A. Die aus der Wellenlehre hergeleiteten Grundgesetze der geometrischen Optik.
B. Punktweise Abbildung im Sinne der Wellentheorie, vermittelt durch optische Systeme.
Neuntes Kapitel - Aberrationsfreie spiegelnde und brechende Flächen, kaustische Kurven, Astigmatismus.
Zehntes Kapitel - Erweiterung des Abbildungsgebietes bei zentrierten optischen Systemen.
A. Die bei einfarbigem Lichte auftretenden Abbildungsfehler.Sphärische Aberration, Aplanatismus, Astigmatismus, Bildwölbung, Verzeichnung, Koma.
B. Abbildungs fehIer infolge der Farbenzerstreuung (Dispersion) des Lichtes. Achromasie. Verschiedenfarbige Vergrößerung. Chromatische Differenz der sphärischen Aberration. Variation der Sinusbedingung.
Elftes Kapitel - Das Auge und die Gesichtsempfindungen.
I. Der anatomisch-histologische Bau des Sehorgans.
II. Physikalisches vom Auge.
III. Die Gesichtsempfindungen.
Zwölftes Kapitel - Über die Strahlenbegrenzung und die von ihr abhängige Lichtwirkung optischer Systeme.
A. Strahlenbegrenzung, Apertur, Vergrößerungskraft.
B. Intensität objektiver und Helligkeit subjektiver Bilder, entworfen durch optische Systeme zentrierter KugeIflächen.
Dreizehntes Kapitel - Über die optischen Instrumente.
A. Die photographischen Objektive
B. Projektionsapparate und Scheinwerfer.
C. Das einfache Mikroskop oder die Lupe.
D. Das zusammengesetzte Mikroskop.
E. Das Fernrohr.
F. Die Entfernungsmesser.
G. Die Prüfung der Instrumente und die Messung der Grundgrößen.
Vierzehntes Kapitel - Interferenz des Lichtes.
Fünfzehntes Kapitel - Beugung des Lichtes.
Sechzehntes Kapitel - Abbildungsgesetze nicht selbstleuchtender Objekte.
A. Elementare Betrachtungen.
B. Theorie der Bildentstehung im Mikroskop.
C. Ultramikroskopische Abbildung nicht selbstleuchtender Objekte (Ultramikronen),
Namen- und Sachverzeichnis
Berichtigungen
Ergänzungen
Bildtafeln

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INHALTSVERZEICHNIS ZUM ZWEITEN BANDE.

Die Lehr e von der strahlenden Energie (Optik). ERSTE HÄLFTE 1). Erstes Kapitel.

Wesen des Lichtes. Wandel des Begriffes Äther im Laufe der Zeiten. § § §

1.

2. 3.

A. Wesen des Lichtes. Geschichtliches. Fragestellung. . . . . . . . . . . . . . Wesen des Lichtes. Physikalische und physiologische Optik Umfang der Lehre von der strahlenden Energie. (Ultrarote, elektrische Strahlen. Röntgenstrahlen und )I-Strahlen.) .

Seite

. . . . . ..... ultraviolette, • . .

1 4 5

B. Wandel des Begriffes Äther im. Laufe der Zeiten.

§ §

4. 5.

§ § § §

6. 7. 8. 9. § 10.

Der Äther der Alten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Einführung des Lichtäthers und Begründung der Wellenlehre durch Huygens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sieg der Wellenlehre. Der Fresnelsche Lichtäther . Elektromagnetischer Äther. Weltäther . . . . . Der Äther der Lorentzschen Elektronentheorie Des Äthers Tod (spezielle Relativitätstheorie) . . Wiedererstehung des Äthers auf Grund der allgem.einen Relativitätstheorie (von F. Jüttner. Breslau)

10 11 14 17 23 29 32

Zweites Kapitel.

Fortpflanzungsgeschwindigkeit der strahlenden Energie. I. Die Lichtgeschwindigkeit im ruhenden Medium. §

§ §

1. 2. 3.

A. Astronomische Methoden. Historisches • . . . . . . . . . . . . . • Methode von Olaf Römer . Methode von Bradley (Aberration der Gestirne)

36 36

38

B. T errestri s c h e Me th od en. § § §

4. Methode von Fizeau . . . . . . . . . 5. Methode von Foucault. . . . . . . . 6. Vergleich zwlschen den astronomischen Lichtgeschwindigkeit . . • . . . • .

. . . . und . .

. . . 40 . . . 43 terrestrischen Werten der . . . . . 45

C. Elektromagnetische Methoden. §

7.

§

8.

Lichtgeschwindigkeit und absolutes Maßsystem . Lichtgeschwindigkeit und Hertzsche Wellen . . . . .

46

47

1) Diejenigen Kapitel und Abschnitte, bei denen der Name des Verfassers nicht ausdrücklich angegeben ist, sind von O. Lummer bearbeitet.

VIII

Inhaltsverzeichnis. Seite

D. Einfl uß der In tensi tät der Lich tquelle und des d urchstrahlten ruhenden Mediums auf die Lichtgeschwindigkeit. § 9. § 10.

Intensität der Lichtquelle Lichtgeschwindigkeit in ruhenden Medien von verschiedenem Brechungsquotienten

48 48

11. DieLichtgeschwindigkeit im bewegtenMedium (Optik bewegter Körper). § 11. § 12. § 13.

§ 14. § 15.

§ 16. § 17. § 18.

Von F. Jüttner, Breslau. Erklärung der Aberration durch die elastische Lichttheorie nach Fresnel und Stokes Bestätigungvon Fresnels Mitführungshypothese durch den Versuch von Fizea u Die Do p p l e rv Erscheinu ng und andere optische Versuche erster Ordnung zum Nachweis der Bewegung der Erde, sowie auch des ganzen Sonnensystems. Lorentz' elektromagnetische Ableitung und Verallgemeinerung von Fresnels Mitführungskoeffizienten Mi c he l s 0 n s Versuch und seine Stellung zu den Theorien von Fr e s n e I, Stokes, Hertz, Lorentz, E. Cohn und Ri tz . Erklärung von Michelsons Versuch durch die spezielle Relativitätstheorie Relativistische Erklärung der Aberration, der Dopplererscheinung und des F i z e a u sehen Versuches Prüfung der Unabhängigkeit der Lichtgeschwindigkeit von der Bewegung der Lichtquelle

53 51)

58 61 63 68 73 78

Drittes Kapitel.

Reflexion und Brechung des Lichtes an ebenen Flächen. Geradlinige Ausbreitung. § 1. § 2. § 3. § 4. § 5. § 6. § 7. § 8. § 9. § 10. § § § §

11.

12. 13. 14.

§ 15. § 16. § 17. § 18. § 19. § 20.

§ § § § §

21.

22. 23.

24. 25.

Historisches Lichtquellen . Geradlinige Ausbreitung des Lichtes Theorie des Schattens Strahlung und Körperwelt Reflexions- und Brechungsgesetz Absoluter und relativer Brechungsquotient . Totale Reflexion Größe der Ablenkung durch einmalige Brechung Weg eines Strahles durch mehrere ebene, brechende Flächen. Planparallele Platte und Prisma . Größe der Ablenkung im Prisma Minimum der Ablenkung . Strahlengang im rechtwinkligen Prisma. (Total reflektierendes Prisma.) Fortleitung des Lichtes in Wasserstrahlen und Glasstäben durch Totalreflexion Reflexion und Brechung von Strahlenbüscheln an ebenen Flächen; Begriff der Abbildung Abbildung durch Reflexion Abbildung durch einmalige Brechung Abbildung durch zweimalige Brechung. Durch Prismen entworfene Bilder Beziehung zwischen der Reflexion und der Brechung Subjektive Beobachtung der an ebenen, spiegelnden oder brechenden Flächen auftretenden Bilder Winkelspiegel Der Heliostat Der Spiegelsextant Anderweitige Anwendungen ebener Spiegel. Herstellung von Spiegelflächen

81 8i 82 83 85 87 90 92 9;' 95 98 100 102 103 104 104 106 lOS

109 110 111 112 117 120 121

Inhaltsverzeieh nis,

IX Seite

Viertes Kapitel.

Reflexion und Brechung des Lichtes an Kugelflächen. A. Reflexion und Brechung an einer Kugelfläche.

§ § §

I. 2. 3.

Ausdehnung des Reflexions- und Brechungsgesetzes auf Kugelflächen. 123 Konstruktion des durch eine Kugelfläche gebrochenen Strahles 124 Brechung eines Strahlenbüschels (Abbildung eines leuchtenden Achsen-

§ §

4. 5.

§

6.

§ § §

7. 8. 9.

§ § § §

10. 11. 12. 13.

Abbild ungsgesetze für konjugierte Achsenpunkte Abbildungsgesetze für Punkte nahe der Achse. (Abbildung leuchtender Objekte und Beziehung zwischen konjugierten Querschnitten.) . Beziehung zwischen der Größe der Bilder (Lateralvergrößerung) und der Konvergenz der Strahlen (Angularvergrößerung) Brennebenen, Brennpunkte und Brennweiten. Die einfachste Form der Abbildungsgleichungen Herleitung der Abbildungsgesetze für eine ebene brechende Fläche aus den Gesetzen für eine brechende Kugelfläche Spiegelung an einer Kugelfläche Bilder, entworfen vom Konkav- oder Sammelspiegel Bilder, entworfen VOm Konvex- oder Zerstreuungsspiegel Geometrische Konstruktion der Spiegelbilder an Kugelspiegeln (Größe des Sonnenbildes) Experimentelle Bestimmung der Krümmungsradien von Kugelspiegeln

punktes)

§ 14.

125 128 129 131 132 134 135 136 136 137 138 139

B. Brech u ng an belie bi g vielen Kugel flächen mit gerne inschaftlicher Achse (zentriertes System).

§ 15. § 16. § 17. § § § § § § §

18. 19. 20. 21. 22. 23. 24.

§ 25. § 26. § § § §

27. 28. 29. 30.

§ 31. § 32. § 33. § 34.

Existenz einer Abbildung durch ein zentriertes System brechender Kugelflächen Gegenseitiges Entsprechen der durch ein optisches System getrennten Räume. Beziehung zwischen der Lateralvergrößerung und der Winkelvergrößerung eines optischen Systems (L a g I' a n ge - Hel m hol t z sehe Gleichung) Abbildung eines beliebigen Punktes Existenz von Brennpunkten (teleskopisches System als Ausnahmefall) Einführung der Brennweiten Einführung der Brennebenen oder Unstetigkeitsebenen Definition der Brennweiten nach Gauß Allgemeinste Form der Abbildungsgleichungen in einem optischen System Die vier verschiedenen Arten der durch optische Systeme möglichen Abbildung Angularvergrößerung oder Konvergenzverhältnis Axialvergrößerung (Beziehung zwischen der Axial-, Angular- und Lateralvergrößerung) . . .. Hauptebenen und Hauptpunkte Knotenebenen und Knotenpunkte Geometrische Deutung der Brennweiten Geometrische Konstruktion konjugierter Bilder beliebiger optischer Systeme 1quivalenz einer einzigen Kugelfläche zu einem gegebenen System. Andere Form der Abbildungsgleichungen Zusammensetzung zweier optischer Systeme (Einzelsysteme) zu einem Gesamtsystem . Das teleskopische System als Spezialsystem .

140 142 143

143 144 146 147

149 149 150 152 153 154 155 156

158 160 162 163 166

C. Abbildung durch ein aus zwei Kugelflächen zusammengesetztes Gesamtsystem (Linsen als spezieller Fall).

§ 35.

Bestimmung der Abbildungskonstanten des Gesamtsystems aus denen der einzelnen Kugelflächen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . 169

x

Inhaltsverzeichnis. Seite

§ § § § § §

36. 37. 38. 39. 40. 41. § 42.

§ 43. § 44.

Definition und Einteilung der Linsen . . . Gemeinsame Eigenschaften aller Linsenarten Über die von Linsen entworfenen Bilder Konstruktion der durch Linsen entworfenen Bilder. Lage der Haupt- und Brennpunkte bei den verschiedenen Linsensorten Unendlich dünne Linsen (ideelle Linsen) . . . . . . • . • . . . . • Konstruktion der durch ideelle Linsen entworfenen Bilder (Lage, Größe und Richtung der Bildpr) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Beziehung zwischen den Bildern, entworfen durch eine Linse von endlicher Dicke und durch eine ideelle Linse (äquivalente ideelle Linse) Experimentelle Bestimmung der Brennweiten von Linsen (Demonstration der Linsengesetze) . . . . . • . . . . . . . . . . . . . . . . . .

171 172 173 175 176 180 183 186 187

Fünftes Kapitel.

Prismatische Farbenzerstreuung (normale und anomale Dispersion des Lichtes). A.

§

1.

§ § §

2.

§ §

5. 6.

§

7.

3. 4.

§ 8. § 9. § 10.

Newtons Versuche über das Sonnenspektrum. hofersehe Linien.

Fraun-

Historisches über die Earbenzeretreuuug des Lichtes . . . . . . . . Brechungsquotient verschiedenfarbigen Lichtes . . . . . . . . . . . Zerlegung des weißen Lichtes in seine Bestandteile (Sonnenspektrum) Ne w ton s Versuche mit dem Sonnenspektrum (Erzeugung eines objektiven Spektrums) . Mischung aller SPf'ktralfarben zu Weiß. Versuche von Ne w ton Mischung von Spektralfarben untereinander, Komplementärfarben. Versuche von Helmholtz . Fra unh 0 fe I' sehe Linien und ihre Bedeutung zur Definition bestimmter Farben im Spektrum Reinheit des Spektrums . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Helligkf'it des Spektrums . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • • . Einfluß der Öffnung der abbildenden Strahlenbüschel auf die Erkennbarkeit zweier benachbarter Fraunhoferscber Linien . . . . • . . .

192 193 194 194 198 200 202 203 206 208

B. Methoden zur Messu ng des Brech ung sq u oti en ten (Spektrometer und Totalreflektometer).

§ § § § § §

11. 12. 13. 14. 15. 16.

§ 17. § 18. § 19. § 20. § 21. § 22. § 23.

Apparat von Fra u nhofer . . . . . . . . . . . . . . . . • . Spektrometer. Messung des Ablenkungs- und des Kantenwinkels Spektrometer nach Viktor v. Lang und seine Justierung Spektrometer nach E. Ab b e . . . . . . . . . . . . . Genauigkeit spektrometrischer Messungen . . . . . . . Bestimmung der Brechungsquotienten von Flüssigkeiten mit Hilfe des Hohlprismas ., • . • Anwendung der Totalreflexion zur Bestimmung der Brechungsquotienten von Flüssigkeiten und festen Körpern (Methode von Wollaston) . . Refraktometer von Ab b e. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • Methoden von E. Wiedemann, Terquem und Trannin, Ket t e l e r und Q uincke . . . . . . . . . . . Totalreflektometer VOll F. Kohlrausch . . . . . . . . . . Totalrellektometer von P n I fri c bund Ab be Bestimmung des Brechungsquotienten von planparallelen Glasplatten Bestimmung der Brechungsquotienten von Gasen . . . . . . . . .

208 210 213 218 219 220 221 222 225 226 227 229 229

C. Normale und anomale Dispersion.

§ 24.

Brechungsquotienten fester, llüssiger und gasförmiger Substanzen für die verschiedenen Fraunhoferschen Linien . . . . . . . . . . .

231

Inhaltsverzeichnis.

XI Seite

§ 25. § 26. § 27.

Die relative Lage der Fraunhoferschen Linien in den Spektren verschiedener Substanzen (normale Dispersion) 234 Anomale Dispersion 234 Anomale Dispersion an Dämpfen 242 Sechstes Kapitel.

Brechungsquotient und Achromasie (Bedeutung der Jenaer Gläser). § §

l. 2.

§

3.

§

4.

§

5.

Historisches Totale, relative und partielle Dispersion und ihre Zahlenwerte für einige Substanzen, speziell für die Jenaer Gläser. Kombination mehrerer Prismen (achromatische und geradsichtige Prismen) Berechnung achromatischer und geradsichtiger Prismenkombinationen unter der Annahme unendlich kleiner Prismenwinkel Numerische Beispiele für achromatische Prismenpaare

248 250 255 259 263

Siebentes Kapitel.

Abhängigkeit des Brechungsquotienten vom Zustand der Materie. Nach Entwurf von O. Lummer bearbeitet von H. Klinkhardt, Breslau,

§ l. Einfluß von Dichte, Druck, Temperatur und Aggregatzustand § 2. Refraktion VOn Gemischen § 3. Chemische Verbindungen und Lösungen § 4. Gläser.

265 272 274 280

Achtes Kapitel.

Abbildung im Sinne der Wellenlehre. A. Die aus der We 11e nie h reh erg eie i t e te n G run d g e set z e der g eo met r i s e h en Optik.

§ §

1.

§

2. 3.

§

4.

§ § § §

5. 6. 7.

§

9.

8.

§ 10. § 1l. § 12. § 13. § § § § § § § §

14.

15. 16. 17. 18. 19.

20. 21.

Einleitung und Geschichtliches H u y gen s ' Prinzip der Elementarwellen und einhüllenden Flächen Gesetze der Reflexion und Brechung, entwickelt aus Huygens' Theorie der einhüllenden Wellen. Neue Form für die Reflexions- und Brechungsgesetze und ihre mechanische Bedeutung. Sätze VOn Lachambre und Fermat Elemente der Wellenbewegung auf Grund der Äthertheorie Die Wellenfläohe Gleichung der Wellenfläche . Einiges über die Interferenz des Lichtes; Superposition kleinster Bewegungen Das Huygens-Fresnelsche Prinzip von der Interferenz der Elementarwellen Wirkung einer ebenen Welle von geradlinigem Querschnitt auf einen äußeren Punkt Wirkung einer ebenen Welle auf einen äußeren Punkt Wirkung einer Kugelwelle auf einen äußeren Punkt Über die Gültigkeit der geometrischen Gesetze von der Ausbreitung des Lichtes. Beugung des Lichtes bei kleiner Öffnung. Diffusion oder Aufsplitterune des Lichtes Mängel der Lehre von der Interferenz der Elementarwellen . Kirchhoffsches Prinzip Prüfung der Richtigkeit des Kirchhoffschen Prinzips. Schwingungsbewegung im Aufpunkt hinter einer beugenden Öffnung. Intensität im Aufpunkte Vergleich des Kirchhoffschen Prinzips mit dem Fresnel-HuygenRsehen Prinzip

283 284 287 289 290 293 294 297 300 302 304 304

305 308 309 309 310

313 315 315 317

XII

Inhaltsverzeichnis. Seite

B. Punkt weise Abbildung im Sinne der Wellentheorie, vermittelt durch optische Systeme.

§ 22. Bedingungen für die Gültigkeit der geometrischen Abbildungsgesetze § 23. Abbildung selbstleuchtender Objekte § 24. Abbildung nicht selbstleuchtender Objekte .

318 323 325

Neuntes Kapitel.

Aberrationsfreie spiegelnde und brechende Flächen, kaustische Kurven, Astigmatismus.

§ 1. Definition und Gleichung der "aberrationsfreien " Flächen 327 § 2. Gestalt spiegelnder aberrationsfreier Flächen 328 § 3. Gestalt brechender aberrationsfreier Flächen 330 § 4. Über kaustische Flächen und deren Bedeutung für die Lichtverteilung § § § § §

5. 6. 7. 8. 9.

§ 10.

im Sinne der Wellenlehre Brennfläche (Katakaustik) für spiegelnde Kugelflächen Brennfläche (Diakaustik) für brechende Flächen Optische Konsequenzen. Theorie des Regenbogens . Brennlinien und Gestalt eines unendlich engen, schiefen Bündels. Astigmatismus (von M. v. Rohr, Jena) Experimenteller Nachweis von vorhandenem Astigmatismus

330 335 336 339 341 343 349

Zehntes Kapitel.

Erweiterung des Abbildungsgebietes bei zentrierten optischen Systemen. A, Die bei einfarbigem Lichte a u'f t r e t en d e n Abbild u n g s f e h l e r. Sphärische Aberration, Aplanatismus, Astigmatismus, Bildwölbung, Verzeichnung, Koma.

§ §

1. 2.

§

3.

§ §

4. 5.

§ § § § § § §

6. 7. 8. 9.

10. 11.

12.

§ 13.

Einleitung. Über die sphärische Aberration im engeren Sinne. Die in folge der sphärischen Aberration eintretende Unschärfe des Objektes Die sphärische Aberration für spezielle Fälle und ihre Beseitigung. Abbildung eines Flächenelementes durch weit geöffnete Bündel. Aplanatische Punkte; Sinusbedingung . Herleitung des Sinusgesetzes. Beweis von John Hockin . Abbildung ausgedehnter Flächen mittels unendlich enger Bündel Astigmatismus . Bildwölbung (anastigmatische Bildehenung) Verzeichnung Ab be s Kriterium für vorhandenen Aplanatismus . Abbildung ausgedehnter Objekte mittels weit geöffneter Bündel. Photographische Systeme Fraunhofersche Bedingung. Koma

351 253 355 356 357 359 362 362 363 365 366 368 37(}

B. Ab bild u ng s feh I er in f 0 I g e der Fa I' ben zer s tr eu u n g (Dispersion) des Lichtes. Achromasie. Verschiedenfarbige Vergrößerung. Chromatische Differenz der sphärischen Aberration. Variation der Sinusbedingung.

§ 14. § 15.

§ 16.

Die infolge der Farbenzerstreuung auftretenden möglichen Abbildungsfehler 372 Verschiedenheit des Bildortes in folge der Abhängigkeit der Schnitt weite von der Farbe (Chromasie der Vereinigungsweite) 374 Verhältnis zwischen der sphärischen und chromatischen Aberration. 376

XIII

Inhaltsverzeichnis.

Seite

§ 17. Chromatische Differenz der Vergrößerung eines Systems infolge der Abhängigkeit der Brennweite von der Farbe (Chromasie der Brennweite)

377

§ 18. Das aus zwei Linsen bestehende chromatisch und sphärisch korrigierte System. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . 379

§ 19. Wahl der zu vereinigenden Farben . . . . . . . . . . . . . . . . . 384 § 20. Achromasie zweier unendlich dünner Linsen in großem Abstande von§ 21. § 22.

einander (Huygenssches Okular). Sätze von L. Seid e I über die Achromasie getrennter Systeme. . . . . . . • . . . . . . . . . . 385 Chromatische Differenz der sphärischen Aberration. Gau ß sehe Bedingung 387 Variation des Sinusverhältnisses mit der Wellenlänge . . . . . . . . . 389 Elftes Kapitel.

Das Auge und die Gesichtsempfindungen.

I. Der anatomisch-histologische Bau des Sehorgans. § § § § §

1. 2. 3. 4. 5.

Von H. Erggeiet, Jena. Allgemeines. . . . . . . . . . . Das Menschenauge . . . . . . . . . . . . . . Vom feineren Aufbau der Netzhaut. . . . . . Die Beziehungen zum räumlichen Auflösungsvermögen Nervenbahn zum Gehirn • . . . . . . . . . . .

391 393 397 400 401

11. Physikalisches vom Auge. Von M. v. Rohr, Jena. . . . . .

§ 6. Einleitung und Einteilung

. 405

A. Das in seiner Höhle ruhende Auge. Das Auge als ruhender Dun ke Ikasten.

§ § § § § § §

Die Brennweite des Durchschnittsauges. Die Perspektive und die Abbildungstiefe 8. Die Brechungsfehler (Ametropien) achsensymmetrischer Augen. Der Augenastigmatismus 9. Die SpiegelungsverIuste und die Spiegelbilder. Die Abbildung von Dingpunkten im Auge und die hauptsächlichsten Abweichungen dabei. 10. Das Augenleuchten. Der Augenspiegel. Die Photographie des Augenhintergrundes 11. Die Gullstrandsche Spaltlampe und das große Gullstrandsche Ophthalmoskop 12. Das akkommodierende Auge. Die Akkommodationsbreite. Das Akkommodationsgebiet bei recht- und feh Isichtigen Augen . 13. Gullstrands mathematische Behandlung der geschichteten Kristallinse des Auges. 7.

B. Das in ae i'n e r Höhle bew egte Au ge. Einzelauge.

406 406 409 412 416 419 422

Das blickende

§ 14. Die Schärfenkugeln. § 15.

Der Augendrehpunkt als Zentrum der Hauptperspektive. Die Füllperspektiven 423 429 Das Auge und das Abbildsbild C. Die Brille zur Unterstützung d es Auges.

§ 16. Das Brillenglas in Verbindung mit dem ruhenden Auge. § 17. Das Brillenglas in Verbindung mit dem blickenden Auge

432 434

D. Das Sehen mit beiden Augen. 446 § 18. Das beidäugige Sehen mit unbewaffneten Augen § 19. Die Grundlagen des Stereoskops und die Ausbildung seiner älteren Formen 449 453 § 20. Das Telestereosko p nach H. Hel m hol tz

Inhaltsverzeichnis.

XIV

111. Die Oesichtsempfindungen. Von E. Schrödinger, Zürich.

Seite

§ '21. Einleitung. . . .

456

A. Di e Gesetze der Lich tmisch u ng im Tagesseh e n,

§ § § § ~

§ § § § § §

22! 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33.

§ 34.

§ § § § §

35. 36. 37. 38. 39.

Der Helmholtzsche Lichtmischapparat . . . . . . . . . . WeiBlichkeit der Mischfarben. Komplementäre Farbenpaare . Purpurtöne. Die physiologische "Lücke" Die Farbmannigfaltigkeit ist dreidimensional Über Schwärzlichkeit . . . . . . Eichung eines Spektrums. Der Farbenkegel Das Farbendreieck . . . . . . . . . . . . Die You ng- Hel m h o I tzsche Dreifarbentheorie Wahl und Wechsel der Grundfarben Angeborene partielle Farbenblindheit . . . . . Näheres über das Sehen der Dichromaten. Die drei Dichrornatenarten Bestimmung der Grundfarben als Fehlfarben der Dichromaten. Die "Grundempfindungs"kurven . . . . . . . . . . . . . Weitere Bemerkungen über die Grundempfindungskurven. Die Resonatorentheorie von Ex ner-Aigner. . . . . . . . Bestimmung einer Farbe nach Farbton und Sättigung Analyse von Pigmentfarben Die Photographie in natürlichen Farben mittels Farbraster Individuelle Unterschiede in den Farbgleichungen. Anomale Tricbromasie Die psychologische Farbenordnung. Herings Theorie der Gegenfarben. v. K ri es' Zonentheorie . . . . . . . . . . . . . .

458 459 461 462 463 464 467 471 473 474 476 478 481 482 484 488 490 494

B. Das Dämmerungssehen und das indirekte Seh en.

§ § § § § § §

40. 41. 42. 43. 44. 45. 46.

§ 47.

Die Anpassung an verschiedene Lichtstärken (Adaptation) Die farblose Helligkeitsverteilung des Dämmerungssehens . . . . Verschiebungen der Farbengleichungen. Purkinjesches Phänomen Angeborene totale Farbenblindheit . . . . . . . . . . . . Duplizitätstheorie. Stäbchen und Zapfen. Bleichung des Sehpurpurs Hemeralopie . Das Sphen der exzentrischen Netzhautteile im helladaptierten Zustand (Farbenblindheit der Peripherie) Zur Phylogenie des Sehorgans .

497 499 501 503 505 508 50Q 511

C. Zeitliches und örtliches Übergreifen der direkten Lichtwirkung.

§ § § § § §

48. 49. 50. 51. 52. 53.

§ 54. § 55. § 56.

Negative Nachbilder; Sukzessivkontrast ..... 514 Messung von Nachbildfarben . . . . . . . 516 Persistenz der Farbengleichungen. Koeffizientensatz 517 Positive Nachbilder 519 Analyse der zeitlichen Nachwirkung mittels kurzdauernder Reize 521 Periodischer Lichtwechsel und seine Anwendungen. Tal botsches Ge524 setz, Verschmelzungsfrequenz, Flimmermethoden . 528 Stroboskopie. Kinematograph. . . Farbeninduktion. Simultankontrast 530 Irradiation . . . . . . . . . 534 D. Schwellenwerte und spezifische Vergleichungen.

§ § § §

57. 58. 59. 60.

Einfache Schwellen . . . . . . . . . . . . . . . . . Unterschiedsschwellen . . . . . . . . . • . . Das Problem der heterochromen Helligkeitsvergleichung Ändere Methoden der heterochromen Photometrie . . .

. . im .

. . . . . . Tagessehen • . . . • .

537 538 542 544

Inhaltsverzeichnis.

xv Seite

§ § § §

61. 62. 63. 64.

Gleichheitsaxiom und Additionstheorem für Helligkeiten Metrik des Farbenraumes. Kürzeste Farbreihen Andere spezifische Vergleichungen (Farbton und Sättigung) Über binokulare Farbenmischung . . . . . . . . . . . .

547 552 555 558

Zwölftes Kapitel.

Über die Strahlenbegrenzung und die von ihr abhängige Lichtwirkung optischer Systeme. A. Strahl en begrenzu ng, Apertur, Vergrößerungskraft.

§ § § § § §

1. 2.

§

7.

§ § §

8. 9. 10.

3. 4.

5. 6.

Zweck der Blenden Eintritts- und Austrittspupille . Hauptstrahlen Einstellebene und Mattscheibenebene Telezentrischer Strahlengang Reziprozität zwischen Objekt und Eintrittspupille bzw. Bild und Austrittspupille Öffnungs- und Projektions winkel, Objekt- oder Gesichtsfeld- und Bildwinkel Numerische Apertur und ihre Beziehung zum Öffnungswinkel Augenpunkt und Augenkreis (Okularkreis) . Vergrößerungskraft .

561 561 564 564 566 567 568 569 571 572

B. Intensität objektiver und Helligkeit subjektiver Bilder, ent wo rfe n d urc h o p t i sc he Syste m e zentrierte r K uge I fläc h e n.

§ 11. Einleitung. Unmittelbare Lichtstrablung. Äquivalente Leuchtfläche für §

12.

§ 13. § 14. § 15. § 16.

eine Lichtquelle in demselben Medium . . . . . . . . . . . . . . Die mittelbare Lichtstrahlung diffus reflektierender, regelrecht spiegelnder und brechender Flächen . . . . . . . . . . . . . . . . . Lichtwirkung durch optische Systeme zentrierter Kugelflächen Helligkeit direkt gesehener leuchtender Flächen und Punkte Abhängigkeit der Lichtstärke objektiver, insbesondere photographischer Bilder von der Brennweite und der Öffnung der benutzten Objektive Maximale Helligkeit subjektiv beobachteter, maximale Intensität objektiv entworfener Bilder (Ziel und Zweck optischer Systeme) . . . . . .

574 575 578 581 584 58ß

Dreizehntes Kapitel.

Über die optischen Instrumente. Von A. König, Jena.

§

1.

Einleitung.

Zweck und Einteilung der optischen Apparate . . . . . • 589

A. Die photographischen Objektive.

§ 2. Die Lochkamera . . . . . . . . . . . . . . . . . § 3. Die Camera 0 bscura . . . . . • . . . . . . . . . . § 4. Die Anforderungen an das photographische Objektiv . § 5. Die Eigenschaften der symmetrischen Doppelobjektive § 6. Die älteren Bauarten. . . . . . . . . . . . . § 7. Die theoretischen Grundlagen der Anastigmaten § 8. Die neueren Bauarten . . . . . . . . . . . . § 9. Das Teleobjektiv. . . . . . . . . . . . . . . § 10. Über die Tiefe eines photographischen Objektivs

591 592 592 593 594 596 597 600 602

B. Projektionsapparate und Scheinwerfer.

S 11. § 12.

Der Projektionsapparat Der Scheinwerfer

604 607

Inhal tsverzeichnis.

XVI

Seite

C. Das einfache Mikroskop oder die Lupe.

§ 13. Zweck und Wirkungsweise der Lupe . . . . . . . .

~08

~

609 610

14. § 15. § 16.

Vergrößerung der Lupe . Gesichtsfeld der Lupe und Helligkeit des Lupenbildes . Die gebräuchlichen Bauarten der Lupe . . . . . . .

~12

D. Das zusammengesetzte Mikroskop.

§ 17. Zurückführung der zusammengesetzten Apparate auf die Wirkung z weier getrennter einfacher Linsen

~14

515 § 18. Zweck und Wirkungsweise des Mikroskops. § 19. Grund der Trennung in Objektiv und Okular. Okularfunktion und Vergrößerungswirkung

616

§ 20. Die durch die Trennung in Objektiv und Okular bewirkte Arbeitsteilung in dioptrischer Beziehung

619

§ 21. Strahlengang. Lage der maßgebenden Pu pillen. Gesichtsfeld. Helligkeit § § § § §

22. 23. 24. 25. 26.

des Mikroskopbildes Die geschichtliche Entwicklung des Mikroskopobjektivs . Der äußere Aufbau des Mikroskops. Beleuchtungsapparat Das binokulare Mikroskop Zeichenapparat (camera lucida) Das Kystoskop

620 624 627 ~30

631 632

E. Das Fernrohr.

§ 27. Die Erfindung des Fernrohrs . . . . . . . . § 28. Zweck und Wirkungsweise des Fernrohrs . . § 29. Der Strahlengang im astronomischen Fernrohr ~ 30.

§ § § § § § § § §

31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. § 40.

~32 ~33

634

Beziehung zwischen der Helligkeit und Vergrößerungskraft. Normalvergrößerung . . • . . . . . . . . . . . . Intensität und Helligkeit punktförmiger Gebilde Objektive und Okulare . . . . . . . . . . . . Die Spiegelfernrohre . . . . . . . . . • . . . Strahlengang und Strahlenbegrenzung im Ga I i lei sehen Fernrohr Die Prismenfernrohre Die Periskope (Sehrohre) Vergrößerungswechsel Fadenkreuz • . . . . . Okularmikrometer . . . Das Jagdgewehrzielfernrohr .

636 637 638 640 643 646 650 653 654 655 656

F. Die Entfernungsmesser.

§ 41. Grundlage der Entfernungsmessung § 42. Halbbilderentfernungsmesser § 43.

Raumbildentfernungsmesser . . • . G.

§ § § §

44. 45. 46. 47.

§

4~.

657 658 659

Die

Prüfung der Instrumente und Grundgrößen.

die Messung der

Die Prüfung auf Bildgüte 661 Die Messung der Brennweite 665 Die Messung von Vergrößerung, Gesichtsfeld und Apertur. 667 Untersuchung der Gläser auf Schlieren nach Töpler. Schlierenapparat von Abbe 668 Untersuchung der Gläser und Linsen auf Spannung 674

Inhaltsverzeichnis.

XVII Seile

Vierzehntes Kapitel.

Interferenz des Lichtes.

§ 1. Geschichtliches . ~

2. Interferenzfähigkeit zweier Strahlen. Kohärenz und Inkohärenz § 3.. Fresnelsche Spiegel, Fresnels Biprisma , Billetsehe Halblinsen. (Messung der Wellenlänge) § 4. Interferenzerscheinungen an dünnen Blättchen § 5. Dünne, keilfJrmige Blättchen. § 6. Das Ne w to nsche Farbenglas. Farben dünner Blättchen § 7. Interferenzerscheinungen an dicken Platten. Fizeaus Kurven gleicher Dicke. Begründung der Interferenzspektroskopie § 8. Grenze der Sichtbarkeit der Kurven gleicher Dicke . § 9. Die Interferenzringe an planparallelen Platten oder "Kurven gleicher Neigung" § 10. Beobachtungsweise der Haidinger-Mascart-Lummerschen Ringe. § 11. Lu m mers Methode der Prüfung planparalleler Platten. Interferenzapparat von Ab be-Pu lfrich § 12. Das Fizeau-Abbesche Dilatometer. § 13. Interferenzerscheinungen an mehreren dicken Platten. Brewstersche und Lummersche Streifen. ("Neigungskurven"). § 14. Lu m me l' s Neigungskurven hohen Gangunterschiedes an zwei Platten § 15. Der Interferentialrefraktor von Ja m i n § 16. Mi ehe ls 0 n s Interferometer. Planparallele Luftplatte variabler Dicke ~ 17. Neigungskurven von Waetzmann-Lummer § 18. Interferenzspek troskopie. Theorie der Interferenzspektroskope hoher Auflösungskraft . § 19. Verwirklichung der Airy sehen Schärfe. Herleitung der Airyschen Intensitätsformel, Lu m m e r s komplementäre Interferenzerscheinungen im reflektierten Lichte . § 20. Theorie der Interferenz einer endlichen Anzahl von vielfach reflektierten Strahlen, Annäherung an die Airysche Schärfe. § 21. Interferenzspektroskop von Fa b ry und Pe 1'0 t . § 22. Lu m m e r scher Plattenstreifen, Interferenzspektroskop von Lu m m e r und Geh rcke § 23. A uflösungsvermögen und Dispersionsgebiet. Praktische Leistungsfähigkeit der Interferenzspektroskope und Dispersionsapparate § 24. Interferenzen bei maximalem Gangunterschied. Theoretisch mögliche Anzahl von Satelliten oder "Sichtbarkeit" § 25. Lichtwelle als Längeneinheit. Auswertung des Meters in Lichtwellen 26. Methode zur Bestimmung der Anordnungszahl von Interferenzen 27. Absolute Wellenlängenm"ssung § 28. Normalwerte für die Wellenlängen. Normallinien erster, zweiter und dritter Ordnung . § 29. Gehrckes Interferenzpunkte . § 30. Struktur der Spektrallinien. T abanten oder Satelliten §" 31. Messung der Intensitätsve, .eilung in Spektrallinien. Methode von P. P. Koch. § 32. Spektrale Zerlegung von Interferenzstreifen weißen Lichtes § 33. Tal bot sehe Streifen. § 34. Anwendung der Talbotsehen Streifen. § 35. Interferenz verschiedenfarbigen Lichtes § 36. Natur des weißen Lichtes. Erklärung der Tal bot sehen Streifen auf Grund von Lichtimpulsen

s

§

676 678 681 684 689 691 694 696 698 699

703 706 709 712 713 717 719

722

7:-30 738 742 745 747

750 753 757

758 759

768 771 775 778

782 784786

789

Fünfzehntes Kapitel.

Beugung des Lichtes.

§ 1. Geschichtliches. § 2. Beobachtung einfachster Beugungserscheinungen

795 7~7

XVIII

Inhaltsverzeichuls. Seite

3 4. 5. 6.

S

7. S 8. ~ 9. S 10. 11. 12. ~ 13.

S S

~ 14.

Elementare Berechnung der Fraunhoferschen Beugungserscheinung an einem rechteckigen Spalt. Bestimmung der Wellenlänge mit Hilfe der Beugungseracheiuung an einem Spalt Theoretische Herleitung der Beugungserachetnung an einem Spalt . Elementare Herleitung der Beugungserscheinungen an mehreren Spalten (Gitter) Eigenschaften der Gitterspektren. Normalspektrum . Herstellung der Gitter Theorie der Beugungserscheinung eines Gitters mit beliebig- vielen Spalten Theoretische Leistungsfähigkeit eines Gitters Stufengitter von A. A. Michelson Theoretische Leistungsfähigkeit des Stufengitters Das Prismenspektroskop als Beugungsapparat aufgefaßt. Auflösung von Prismenapparaten Spezielle Beugungsprobleme .

799 80~ 80~

80R 8U$ 818

820 827 829 831 834 836

Sechzehntes Kapitel.

Abbildungsgesetze nicht selbstleuchtender Objekte. A. Eie m en t a r e Betrachtungen. 1.

2. 3.

§

4. 5.

Abbildungsvorgang bei der Bildentstehung nicht selbstleuchtender Objekte im Vergleich zur Abbildung leuchtender Flammen Bestimmung des reellen Beugungsspektrums als Bild der Lichtquelle. Primäre Abbildung Berechnung des Interferenzbildes aus dem Beugungsspektrum. Sekundäre Abbildung Experimentelle Prüfung der Ab b e schen Lehre von der mikroskopischen Bilderzeugung . Grenze der Leistungsfähigkeit optischer Systeme in bezug auf das Auflösungsvermögen.

841 844 848 854 857

B. Theorie der Bildentstehung im Mikroskop. 6. 7. 8.

S

9. S 10. § 11.

§

12.

S 13. §

14.

S 15. § 16. § 17. § 18.

Zusammenwirken kohärenter und inkohärenter Wellenzüge Zusammen wirken der von mehreren Flächenelementen (Fläche) kommenden Wellenzüge Zusammenwirken der von einem axialen Flächenelement kommenden Wellenzüge im Aufpunkt bei Zwischenschaltung eines optischen Systems Lichtbewegung im Aufpunkt bei der Abbildung flächenhafter Objekte Abbildung eines nicht selbstleuchtenden Gitters. Abbildung eines Doppelspaltes im selbstleuchtenden und nicht selbstleuchtenden Zustand. Vergleich der Abbildung selbstleuchtender und nicht selbstleuchtender Objekte. C. Ultramikroskopische Abbildung nicht selbstleuchtender Objekte (U l t r a m i k r o n e n ), Ultramikroskop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Entstehung des Himmelsblau. Einfluß kleiner Körperehen und .'I1oleküle auf das sie treffende Licht.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bedingungen für die Siehtbarmachung ultramikroskopischer Teilchen. Moderne Dunkelfeldkondensoren . . . . . . . . . . . . Ultramikroskopische Abbildung linearer Objekte . . . . . . . . . . . Das Auflösungsvermögen von Strichgittern bei Dunkelfeldbeleuchtung . Ergebnisse ultramikroskopischer Untersuchungen mit Hilfe des Kardioidkondensors . . . . . .

Namen- und Sachverzeichnis Berichtigungen Ergänzungen. . .

861

862 86::\ 866 869

874 876

377

882 887 894 900

904 907 928 928