Naturwissenschaftliche Rundschau. 



Wöchentliche Berichte 



über die 



Fortschritte auf dem Gresamtgebiete der Naturwissenschaften. 



XXII, Jahrg. 



12. Dezember 1907. 



Nr. 50. 



Das Licht und die Struktur der Materie ')• 



Von Prof. H. A. Lorentz (Leiden). 

 Keile, gehalten am 7. April 1907 bei üer Eröffnung des elften 

 niederländischen naturwissenschaftlichen und medizinischen Kon- 

 gresses (Natuur- en Geneeskundig Congres) zu Leiden. 

 Unter den Hilfsmitteln, welche die Physik den 

 Medizinern und Biologen verschafft hat, darf das 

 Mikroskop an erster Stelle genannt werden; jede 

 Verbesserung desselben hat ' eine Ernte von neuen 

 Entdeckungen gezeitigt, und durch die Grenze, bis 

 zu welcher die Leistungsfähigkeit des Mikroskops 

 gesteigert werden kann, wird in mancher biologischen 

 Untersuchung der Umfang des Erreichbaren bestimmt. 

 Es wird daher, wie ich hoffe, dem Ziel dieser Ver- 

 sammlung entsprechen, wenn ich mir gestatte, Ihre 

 Aufmerksamkeit auf die letzten Erweiterungen des 

 Gebietes mikroskopischer Untersuchung zu lenken; 

 einige Bemerkungen über die Bedeutung optischer 

 Erscheinungen für unsere Einsicht in die Struktur 

 der Materie werden sich hierbei von selbst anschließen. 

 Wenn von dem modernen Mikroskop die Rede 

 ist, denken wir sofort an Abbe und seine Anwen- 

 dung der Theorie der Lichtschwingungen auf die 

 Entstehung des optischen Bildes bei der mikroskopi- 

 schen Beobachtung. Die Vorstellungen, die hierbei 

 in Anwendung gekommen sind, stammen zum Teil 

 von Christian Huygens, zum Teil auch von spä- 

 teren Physikern, namentlich von Fresnel. Was der 

 Lichttheorie von Huygens durch seine Nachfolger 

 hinzugefügt werden mußte, war die Erkenntnis, daß 

 man es nicht, wie er glaubte, mit der Fortpflanzung 

 einzelner Stöße oder zusammenhangloser Gleich- 

 gewichtsstörungen zu tun hat, sondern mit einer 

 regelmäßigen Aufeinanderfolge von Schwingungen, 

 deren Anzahl pro Sekunde die Farbe bestimmt; sie 

 beträgt für das rote Licht ungefähr 400 Billionen, 

 für das violette ungefähr 750 Billionen pro Sekunde. 

 Mit der Zahl der Schwingungen hängt die Wellen- 

 länge des Lichtes zusammen, der Abstand, um den 

 man längs des Strahles fortschreiten muß, um den- 

 selben Schwingungszustand wiederzufinden, ein Ab- 

 stand, den man vergleichen kann mit demjenigen 

 zwischen zwei Wellenbergen auf einem Wasser- 

 spiegel, und der bei den eben genannten Lichtsorten 

 ungefähr 0,8 und 0,4 Mikron beträgt, d. h. 0,8 und 

 0,4 von einem Tausendstel Millimeter. Fresnel 



') Abgedruckt aus der Physikalischen Zeitschrift 1907, 

 Jahrgang 8, Nr. IB. 



zeigte, daß gerade diese Wellenlänge in vielen Fällen 

 entscheidend ist für das, was man wahrnimmt. 



Zu den Erscheinungen, die er mit Vorliebe be- 

 handelte, gehören diejenigen, welche auftreten, wenn 

 das Licht enge Öffnungen durchdringt oder durch 

 ein Hindernis von kleinen Dimensionen an seiner 

 ungestörten Fortpflanzung behindert wird. In diesen 

 Fällen ist es vorbei mit der geradlinigen Fortpflan- 

 zung, die bei allen alltäglichen Erscheinungen so sehr 

 ins Auge fällt; hinter einer engen Öffnung breitet 

 sich das Licht auch nach Richtungen aus, die von 

 der Verlängerung der einfallenden Strahlen abweichen, 

 und ein kleines undurchsichtiges Objekt wird von 

 den Lichtwellen in ähnlicher Weise umspült, wie 

 Wasserwellen einen Pfahl umspülen können. Solche 

 Beugungs- oder Diffraktionserscheinungen sind es 

 nun, womit man es, wie Abbe und auch Helmholtz 

 zeigten, bei der mikroskopischen Beobachtung zu 

 tun hat. 



Obschon bei Huygens noch von keinen Beugungs- 

 erscheinungen die Rede ist, können wir doch seinen 

 Namen in einer Hinsicht mit der heutigen Theorie 

 des Mikroskops und auch mit einigen anderen Fragen 

 in Verbindung bringen, die ich berühren werde. In 

 seinem „Traite de la lumiere" findet man das Prinzip 

 auseinandergesetzt, dessen man sich noch stets in 

 diesen Theorien bedient, und das darauf hinausläuft, 

 daß sich die Lichtschwingungen von jedem Punkte 

 aus, den sie getroffen haben, nach allen Seiten aus- 

 breiten, daß also jeder derartige Punkt als ein neues 

 Schwingungszentrum angesehen werden kann. Hier- 

 durch wird es begreiflich, daß von den verschiedenen 

 Punkten einer Öffnung das Licht auch zu den Stellen 

 gelangt, die bei geradliniger Fortpflanzung im Dunkeln 

 bleiben würden, und daß die Schwingungen, wenn sie 

 in den Punkten an beiden Seiten von einem undurch- 

 sichtigen Hindernis angelangt sind, von dort aus den 

 Raum hinter diesem Hindernis erreichen können. 



Die Anwendung dieses Prinzips auf die Ent- 

 stehung des Bildes im Mikroskop führte zu merk- 

 würdigen Folgerungen, die dnrch die Beobach- 

 tung durchaus bestätigt wurden. Von vollkommen 

 scharfen Bildern in dem Sinne, daß das von einem 

 bestimmten Punkte des Objekts ausgehende Licht in 

 einem einzigen Punkte der Bildebene vereinigt 

 würde, ist keine Rede. Im Gegenteil, die Schwin- 

 gungen, die von einem leuchtenden Punkte ausgehen, 

 werden über einen gewissen Bereich verbreitet; der 



