Naturwissenschaftliche Rundschau. 



"Wöchentliche Berichte 



über die 



Fortschritte auf dem Gresamtgebiete der Naturwissenschaften. 



XXV. Jahrg. 



8. Dezember 1910. 



Nr. 49. 



J. H. Poyuting: Über den Lichtdruck. (Sahire 

 1910, vol. 84, p. 139—142.) 



Die ersten Versuche, den Druck des Lichtes nach- 

 zuweisen, gehen bis in das 18. Jahrhundert zurück. 

 Ausgehend von der damals allgemein verbreiteten 

 Annahme, daß das Licht aus kleinen fortgeschleuder- 

 ten Teilchen bestehe, gelangte man ganz natürlicher- 

 weise zu dem Schluß, daß ein von diesen Teilchen ge- 

 troffener Körper einen Druck erfahren müßte. Es 

 wurden auch verschiedene Versuche angestellt, das 

 Vorhandensein dieses Druckes direkt nachzuweisen, 

 die aber alle resultatlos verliefen. Wäre damals das 

 Gesetz von der Erhaltung der Energie und die Größe 

 des mechanischen Wärmeäquivalents bekannt gewesen, 

 so hätte sich leicht erkennen lassen, daß der gesuchte 

 Druck viel zu klein war, um mit den damals zugäng- 

 lichen Methoden nachgewiesen zu werden. 



Die Verdrängung der korpuskularen Lichttheorie 

 durch die Theorie der Ätherwellen brachte es mit sich, 

 daß der Gedanke an einen vom Licht ausgeübten 

 Druck zunächst verschwand. Erst Maxwell gab im 

 Jahre 1874 in seiner elektromagnetischen Lichttheorie 

 dem alten Gedanken in neuer Form wieder Ausdruck 

 und entwickelte eine exakte Theorie des Lichtdruckes. 

 Danach üben die elektrischen und magnetischen 

 Wellen, aus denen das Licht besteht, bei ihrem Auf- 

 fallen auf einen Körper auf diesen einen Druck aus, 

 der gleich ist der Energie des Lichtes pro cm 3 . 

 Maxwell berechnete danach, daß bei voller Sonnen- 

 strahlung der Lichtdruck pro cm 2 Vasooo Dy n sei. 



P. Lebedew erbrachte 25 Jahre später die experi- 

 mentelle Bestätigung der Maxwellschen Theorie (vgl. 

 Rdsch. 1902, XVn, 9 und 1910, XXV, 408). Herr 

 Poynting hatnun in Gemeinschaft mitGery Barlow 

 die Frage von einer anderen Seite her in Angriff ge- 

 nommen. Wenn ein Lichtstrahl senkrecht auf eine 

 absorbierende Fläche fällt, so übt er auf sie einen 

 Druck pro cm 2 aus, der gleich seiner Energiedichte 

 ist. Er erteilt also dadurch der Fläche ein Bewegungs- 

 moment und die Lichtwellen sind Träger von Be- 

 wegungsmomenten , gerade wie wenn sie wirklich aus 

 materiellen Teilchen bestünden'. Die Größe des in 

 einer Sekunde erteilten Bewegungsmomentes ist gleich 

 dem doppelten Betrag der kinetischen Energie pro 

 Volumeinheit im Strahl, gleichgültig, von welcher Theorie 

 man ausgeht. Dieses Bewegungsmoment müssen die 

 Strahlen an der Strahlungsquelle empfangen und die 

 Strahlungsquelle muß ein gleich großes Bewegungs- 

 moment verlieren oder richtiger ein gleich großes in 



entgegengesetzter Richtung erhalten. Das heißt, die 

 Strahlungsquelle muß einen „Bückstoß" erfahren, der 

 bestimmt ist durch die Energiedichte in den von 

 ihr ausgesendeten Strahlen. Ist diese Energieausgabe 

 pro cm 2 und Sekunde E, p der Druck auf die Strah- 

 lungsquelle, U die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der 

 Wellen, und würden alle Strahlen senkrecht zur 



E 



strahlenden Fläche ausgesendet, so wäre p = — • 



Strahlt dagegen die Fläche nach allen Richtungen, 



2 E 

 so ist p = - -. 



Das nachstehend beschriebene Experiment wurde an- 

 gestellt, um das Vorhandensein dieser Rückstoßwirkung 

 nachzuweisen. Der direkteste Beweis wäre wohl der, 

 eine Scheibe frei aufzuhängen, die auf einer Seite ge- 

 schwärzt, auf der anderen versilbert ist. Innerhalb 

 der Scheibe sollte ein Draht durch einen elektrischen 

 Strom erhitzt werden. Die Wärme würde von der 

 geschwärzten Seite ausgestrahlt werden, während an 

 der versilberten nahezu gar keine Strahlung statt- 

 findet, und die Folge davon wäre, daß die geschwärzte 

 Oberfläche einen Rückstoß erfahren müßte. Da der 

 Versuch in dieser Form nicht durchführbar ist, wurde 

 die Scheibe dadurch erhitzt, daß man Strahlen auf 

 sie fallen ließ, die absorbiert und dann wieder als 

 Wärmestrahlung emittiert wurden. Der von dieser 

 emittierten Strahlung herrührende Rückstoß war 

 Gegenstand der Untersuchung. 



Der zugrunde liegende Gedanke läßt sich an nach- 

 folgender schematischen Anordnung erkennen. Ein 

 Strahl mit der Energiedichte P falle senkrecht nach- 

 einander auf vier Platten, die sich in einem vollkommenen 

 Vakuum befinden und deren Oberflächen entweder 

 geschwärzt oder versilbert sind. Die ersteren seien 

 mit B, die letzteren mit S bezeichnet. Die Platten 

 sollen so dünn sein, daß beide Seiten immer die gleiche 

 Temperatur besitzen. Fällt die Strahlung auf eine 

 geschwärzte, also absorbierende Schicht, so wird sich 

 schließlich ein Gleichgewichtszustand herstellen, bei 

 dem ebensoviel Strahlung emittiert als absorbiert 

 wird; fällt die Strahlung auf eine versilberte Fläche, 

 so wird alles reflektiert. Während aber die Reflexion 

 wegen der senkrechten Einfallsrichtung der Strahlen 

 auch nur senkrecht erfolgt, findet die Emission nach 

 allen Richtungen statt. Hat man daher vier Platten in 

 der folgenden Ordnung: 



P \ 2 3 4 



-+ B\B B\S S\S S\B 



