Basisinformation

Auf deutsch „Über das Licht, die Farben und den Regenbogen“ erschien im Jahr 1665 in Bologna. Das Buch enthält die erste klare Formulierung einer Wellenoptik.

Bildbeschreibung und Urheberrecht — Die Titelseite des Buches: Physico-mathesis de lumine coloribus, et iride, aliisque adnexis libri duo © Francesco Maria Grimaldi ☛

Der Ausgangspunkt: Licht breitet sich nicht geradlinig aus

Wenn man einen Stift in einen schmalen Strahl Licht hält, könnte man einen scharfen Schatten erwarten. Tatsächlich aber kann man beobachten, dass es helle Bereiche gibt, wo eigentlich, der Strahlenoptik zufolge, dunkler Schatten sein müsste. Irgendwie scheint sich Licht um Hindernisse herum bewegen zu können. Diese und ähnliche Beobachtungen waren der Ausgangspunkt von Grimaldis Forschungen.

Als Lichtquelle nutzte Grimaldi Sonnenlicht welches durch ein kleines Loch durch geschlossene Fenster fiel.

Dieses Licht ließ er auf schmale Objekte fallen und beschrieb dann den dadurch verursachten Schatten.

Der Schatten war dabei oft größer, als eine geradlinige Ausbreitung von Licht es erlauben wurde.

Auch beschrieb Grimaldi Farbeffekte an den Schattenrändern und im Schatteninneren.

Er sprach explizit davon, dass sich Licht offensichtlich nicht geradlinig ausbreite.

Er zweifelte also an der Allgemeingültigkeit der Strahlenoptik ↗

Die seltsamen Phänomene bezeichnete er als Diffraktion ↗

Eine Lösungsidee: Licht verhält sich wellenartig

Beobachtet man Wellen im Wasser, so kann man sehen, dass sie sich um Hindernisse herum bewegen können. Auch direkt hinter einem dickeren Pfahl, geht das Wasser auf und ab. Der Pfahl im Wasser bildet keinen "Wellenschatten". Diese Beobachtung übertrug Grimaldi nun auf die Optik. In einer englischen Übersetzung^[3] wird Grimaldi mit folgenden Worten zitiert:"light seem[ed] to be some very fast fluid, sometimes also undulating …" Auf Deutsch: Licht scheint eine Art sehr schneller Flüssigkeit zu sein, die manchmal auch auf und ab wogt …" Siehe auch Licht als Welle ↗

Exner über Grimaldi

Der Österreichische Physiker Franz Serafin Exner schreibt im Jahr 1919: "Daß in den geometrischen Schatten eines schmalen Körpers, einer Nadel oder dergleichen, bei scharfer Beleuchtung auch Licht eindringt, hat schon Grimaldi (um 1660) bemerkt und diese Erscheinung sogar mit einer Art Wellenbwegung des Lichtes in Zusammenhang gebracht."^[2] Heute spricht man von Beugung ↗

Fußnoten

[1] Francesco Maria Grimaldi: Physicomathesis de lumine, coloribus, et iride, aliisque annexis, Bologna 1665

[2] Franz Serafin Exner: Vorlesungen über die physikalischen Grundlagen der Naturwissenschaften. Deuticke, Wien 1919, OBV. Seite 533. Siehe auch Grundlagen der Naturwissenschaften (Exner) ↗

[3] Oliver Darrigol: A History of Optics. From Greek Antiquity to the Nineteenth Century. Oxford University Press. 2012. ISBN: 978–0–19–964437–7. Dort die Seite 58 "light seem[ed] to be some very fast fluid, sometimes also undulating..." und auf Seite 59: "The modification of light through which it is colored ... can probably be said to be determined by its exceedingly fine undulation [ipsius undulatione minutissime crispata], as in some trembling flow [tremor diffusionis], with the most subtle rolling [certa fluitatione subtilissima] through which it affects the sense of vision by proper and determined application." Siehe auch Licht als Welle ↗