Lichtbrechung 



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Strahl iiber, wenn man die Dicke der Flatten 

 verkleinert und ihre Zahl beliebig vermehrt. 



GemaB dieser Konstruktionsart wiirde 

 ein horizontal einfallender Strahl (a = 90) 

 in horizontaler Richtung ({:> = 90' usw.) d. h. 

 parallel znr Trennungsfiiiche weitergehen. In 

 Wirklichkeit wird aber auch ein horizontal 

 anffallender Strahl von seiner Richtung ab- 

 gelenkt und zwar nach unten in die starker 

 iDrechenden Schichten hinein. Davon kann 

 man sich durcli folgendes Experiment iiber- 

 zeugen. Das GlasgefilB ABCD 

 (Fig. 12) werde mit Schwefelkohlen- 

 stoff bis znr Hohe h gefiillt; auf 

 diese Schicht werde mit Hilfe eines 

 Hebers vorsichtig eine Schicht 

 mitt els Magdalarot gefarbten Alko- 

 hols gelagert. Dnrch Diffusion ent- 

 steht dann eine Fliissigkeitsmasse, 

 bei welcher die Dichtigkeit und 

 dam it auch der Brechungs- 

 quotient von unten nach oben 

 abnimmt. 



LaBt man auf dieses geschichtete Medium 

 in horizontaler Richtung einen parallelen 

 Strahlenzylinder s einfallen. so sieht man 

 im verdunkelten Zimmer den weiteren Ver- 

 lauf des Strahlenbiindels clurch innere Dif- 

 fusion deutlich sich abheben. Durch Ver- 

 schieben des Schirmes pp nach oben oder 

 unten kann man die Einfallshohe des ein- 

 tretenden Lichtzylinders beliebig andern. 

 Der horizontal auffattende Lichtstrahl wird 

 stets nach unten gebogen, wie dies in der 

 Figur angedeutet ist. 



LaBt man den Lichtstrahl schief nach oben 

 eintreten, so geht der gebrochene Strahl erst j 

 gekrummt nach rechts oben, biegt um und 

 lauft nach rechts unten; der Strahl beschreibt 

 eine parabelfb'rmige Kurve mit dem Scheitel 

 nach oben gelegen. Die Erklarung und ge- 

 nauere Diskussion der gekriimmten Licht- 

 strahlen kann nur auf wellentheoretischem 

 Bo den gegeben werden, indem man die Ver- 

 anderung der Wellenflache nach dem 

 Prinzip von Huygens-Fresnel behandelt. 



12. Astronomische und terrestrische Re- : 

 fraktion. Im allgemeinen ist die Erdatmo- ; 

 sphare so geschichtet, daB die Dichte von j 

 Kugelflache zu Kugelflache kleiner wird, wenn 

 man sich von der Erdoberflache immer mehr 

 entfernt. Ein von einem Stern oder der Sonne 

 zur Erdoberflache gehender Lichtstrahl muG 

 somit ein geschichtetes Medium durchlaufen, 

 dessen Brechungs quotient in der Richtung 

 des Strahles kontinuierlich zunimmt. Ein 

 nicht radial gerichteter einfallender Strahl 

 wird also gebogen und zwar mit seiner kon- 

 vexen Seite nach oben. Der Beobachter 

 sieht das Gestirn von der Erdoberflache aus 

 in der Richtung der Tangente, welche an den 

 Endpunkt der Kurve des Strahls gezpgen ist, 

 also an einem anderen Orte, als es in Wirk- 



lichkeit sich befindet. Der Winkel zwischen 

 dieser Tangente und der Richtung des Strahls 

 aufierhalb der Atmosphiire bestimmt die GroBe 

 der ,,Astronomischen Refraktion". Bei der 

 Sonne tritt sie am starksten auf bei Sonnen- 

 aufgang und Sonnenuntergang. 



Die ,,terrestrische Refraktion" bedingt 

 die Aenderung der Geradlinigkeit eines von 

 irdischen Objekten ausgegangenen Licht- 

 strahls (vgl. den Artikel ,,Atmospharische 

 Optik"). 



Fig. 12. 



13. Fata morgana. An der Erdober- 

 flache beobachtet man zuweilen einige tiber- 

 aus seltsame Erscheinungen, deren be- 

 merkenswerteste als ,,Fata morgana" be- 

 zeichnet wird. Gegenstande unterhalb des 

 Horizonts oder durch Berge verdeckt, werden 

 sichtbar und umgekehrt verschwinden 

 manchmal Objekte, die unter normalen Ver- 

 haltnissen sichtbar sind. Es erscheinen 

 Gegenstande gehoben oder gesenkt, ver- 

 grb'Bert oder verkleinert oder gar seitlich 

 verschoben. Es erscheinen Objekte ver- 

 doppelt, verdreifacht und was wohl das 

 Merkwiirdigste ist, zum Teil aufrecht, zum 

 Teil in unigekehrter Lage. Alle diese Er- 

 scheinungen werden bedingt durch anomale 

 Schichtung in der Erdatmosphare (vgl. den 

 Artikel ,,Atmospharische Optik"). 



Wood hat 1899 auf kunstlichem Wege 

 die Erscheinu ng der Fata morgana hervor- 

 gerufen und dadurch die Erperimentalphysik 

 um ein bezauberndes Experiment bereichert. 



14. Kummers Theorie der Strahlen- 

 brechung in der Atmosphare verschiedener 

 Planeten. Schon 1860 zog Rummer aus 

 der von ihm behandelten Theorie der ge- 

 bogenen Lichtstrahlen folgenden iiberraschen- 

 den SchhiB: Wenn nur die Krummung der 

 Lichtstrahlen groB genug ist, muB man von 

 einem Orte eines Weltkorpers mit geeignet 

 geschichteter, beliebig ausgedehnter Atmo- 

 sphare die ganze Oberflache, ja sogar die 

 Rtickseite (Antipode) des Weltkorpers liber- 

 schauen konnen. Je nachdem dies moglich 

 ist oder nicht, unterscheidet Ku miner 

 zwei Klassen von Himmelskorpern: 1. Solche, 

 bei denen der Kriimmungsradius Q der ge- 

 bogenen Lichtstrahlen (Fig. 13) kleiner 

 ist als der Kugelradius r des Himmelskorpers 

 (Jupiter) und 2. solche, deren Radius r 

 (Fig. 14) unter alien Umstanden unter der 



