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Licht

[740] Licht (das) ist trotz der vielfachen scharfsinnigen und gelehrten Untersuchungen, welche über dasselbe angestellt worden sind, doch noch immer ein seinem Wesen nach völlig Unbekanntes, welches wir nur nach den Wirkungen kennen, welche es auf die Gegenstände der Natur und uns selbst, besonders aber auf unsern Gesichtssinn hervorbringt. Das Licht ist die Bedingung des Sehens und des Gesehenwerdens; ob es aber (welches die ältere Annahme) ein unendlich seiner, daher unwägbarer, von den sehbaren Körpern ausgehender Stoff sei, oder ob es nur in einer zitternden, wellenförmigen Bewegung bestehe, welche sich von einem Körper zum andern oder durch einen eigenen äußerst dünnen Äther bis zum Auge des Sehenden fortsetzt, davon haben wir keine Kenntniß, obschon es gewiß ist, daß sich die meisten der höchst interessanten Lichterscheinungen unter der zuletzt aufgestellten Annahme insoweit erklären lassen, daß man sie unter einander in einen Zusammenhang bringt, welcher eine Berechnung der zusammengesetzteren Erscheinungen aus den genau beobachteten einfachern gestattet. Der erste Augenschein rechtfertigt die Annahme, daß das Licht von den leuchtenden Körper nach allen Seiten zu in geraden Linien ausgeht, und demgemäß ist die gewöhnliche Vorstellung und Redeweise vom Lichte so, als bestehe dasselbe in einem seinen Stoffe, welcher in unendlich vielen und unendlich dünnen Strahlen von den leuchtenden Körpern ausgesendet werde. Die einfachern Lichtphänomene lassen sich auch recht deutlich von dieser Vorstellungsweise aus erklären, und nur erst bei den zusammengesetzteren zeigt es sich, daß jene Vorstellung falsche Begriffe enthält. Von den beiden angegebenen, der Lehre vom Licht zu Grunde gelegten Vorstellungsweisen hat man die erste die Emanationstheorie (d.h. Ausflußlehre), die zweite die Vibrations- oder Undulationstheorie (d.h. Erzitterungs- oder Wellenlehre) genannt.

Was zunächst die Wirkungen des Lichtes betrifft, so ist, wie schon bemerkt wurde, das Sehen die wichtigste. Ohne das Licht ist das Auge nutzlos; wir sehen im Finstern nicht. Im Allgemeinen bezeichnen wir den Vorgang des Sehens so, daß wir sagen, das Auge sehe dann, wenn von einem Gegenstande ausgehende Lichtstrahlen auf dasselbe fallen; dann werde es auf eine eigenthümliche Weise afficirt, welche die Gesichtswahrnehmung zur Folge haben. Im Allgemeinen muß man zwischen solchen Körpern unterscheiden, welche Licht erzeugen, und solchen, bei denen dieses nicht der Fall ist. Die ersten heißen selbstleuchtende, die zweiten dunkle; doch können auch diese letzteren leuchtend sein, nämlich dann, wenn sie das von einen selbstleuchtenden Körper auf sie fallende Licht ganz oder zum Theil zurückwerfen, und in diesem Falle werden sie auch allein von den Augen, in welche das von ihnen zurückgeworfene Licht fällt, wahrgenommen. Diese Körper sind durchsichtig, wenn sie das auf sie fallende Licht ganz durch sich hindurch lassen und undurchsichtig, wenn sie das Licht nicht durch sich hindurch lassen. Im letztern Falle werfen sie entweder alles Licht zurück oder sie nehmen es zum Theil in sich auf, ohne es wieder von sich zu geben, sie absorbiren Licht. Zwischen der Durchsichtigkeit und der Undurchsichtigkeit sind sehr viele Mittelstufen; durchscheinende Körper lassen nur einiges Licht hindurch, durchschimmernde noch weniger, und gewisse Körper lassen nur Licht von gewissen Farben hindurch und werfen Licht von gewissen Farben zurück. Ein völlig durchsichtiger Körper ist ebensowenig dem Auge wahrnehmbar, wie ein dunkler unbeleuchteter Körper. Eine wichtige Wirkung des Lichtes ist ferner der Schatten. Wenn nämlich Licht von einem leuchtenden Körper auf einen dunklen fällt, welcher es nicht durch sich hindurch läßt, so kann es vermöge seiner Eigenschaft, strahlenförmig in geraden Linien fortzugehen nicht nach denjenigen Orten gelangen, welche hinter dem dunkeln Körper liegen, so daß dieser zwischen dem lichtentsendenden Körper und jenen unbeleuchteten Orten liegt. Der Mangel an Licht hinter einem dunklen Körper, welcher von einem leuchtenden vor ihm beleuchtet wird, heißt der Schatten jenes Körpers. Die Größe und die Begrenzung des Schattens ist offenbar abhängig von der Gestalt des dunklen Körpers, welchem er angehört, und daher kann man unter Umständen auch aus der Beschaffenheit des Schattens rückwärts auf die Gestalt des ihn erzeugenden [740] Körpers schließen. Herrlich ist diejenige Wirkung des Lichtes, welche wir als Farben bezeichnen; denn daß diese einzig im Lichte ihren Grund haben, sieht man daraus, daß mit dem Lichte jeder Farbenunterschied und jede Farbenwahrnehmung verschwindet. Das Licht selbst ist theils farblos, weiß, theils gefärbt, doch findet ein derartiges Verhältniß zwischen diesen verschiedenen Lichtarten statt, daß das weiße Licht unter Umständen in allen Arten von Färbungen auftreten kann, und man hat daher die Ansicht ausgesprochen, daß das weiße Licht aus den verschiedenen farbigen Lichtarten zusammengesetzt sei, so daß man nicht allein das weiße Licht in die verschiedenen farbigen Lichtarten zerlegen, sondern auch aus diesen das weiße Licht zusammensetzen kann. Ja die verschiedenen Farben lassen sich im Allgemeinen aus der Verschiedenheit erklären, in welcher das Licht von den verschiedenen Körpern zurückgeworfen oder durchgelassen wird. (S. Farben.) Zu den mächtigsten Wirkungen des Lichtes gehören die auf Gestalt und Färbung der Pflanzen und Thiere. Ohne Licht gedeiht keine Pflanze und kein Thier, und wahrscheinlich würde es bei einem gänzlichen Lichtmangel gar keine oder eine nur sehr untergeordnete organische Welt geben. Wo auf der Erde die größte Fülle des Lichtes ist, da findet man auch verhältnißmäßig die kräftigste, mannichfaltigste und am schönsten in Farben prangende organische Schöpfung. Während man in Spitzbergen nur 30, in Kamtschatka nur 150 wildwachsende und ärmliche Pflanzenarten kennt, findet man deren, und in beiweitem größerer Pracht und Schönheit, an 3000 im südl. Europa, und in Jamaica und Madagascar über 5000; und die Pflanzen, welche zugleich in lichtvollern und lichtärmern Gegenden sich finden, kommen dort nur in verkümmerten Arten vor, während sie hier mächtige und prachtvolle Gewächse bilden. Ebenso pflegen Pflanzen, die man in Kellern und an andern Orten, wo Mangel an Licht herrscht, zieht, entweder ganz umzukommen oder doch zu verkümmern. Und daß hierbei nicht etwa nur die das Licht begleitende Wärme die Hauptursache ist, sieht man daraus, daß die Pflanzen in größerer Wärme bei Mangel an Licht nicht besser gedeihen, und daß die Pflanzen sich in ihrem Wachsthum so richten, daß sie so viel als möglich den Gegenden, aus denen ihnen das Licht kommt, sich nähern. Auch Geschmack und Duft der Pflanzen scheinen durch das Licht bedingt; denn obschon wir in unsern Gewächshäusern die Pflanzen wärmerer Gegenden durch künstliche Wärme zu treiben vermögen, so verlieren sie bei uns doch stets an Wohlgeruch und Geschmack In Bezug auf die Thierwelt findet ein ähnliches Verhältniß statt. Die Thiere der Gegenden zwischen den Wendekreisen sind beiweitem mannichfaltiger sowol in Bezug auf die Geschlechter, als die Gattungen der einzelnen Individuen. Während die Thiere des Nordens bleich oder nur einfach und matt gefärbt sind, glänzen die des Südens in allen möglichen und in den prachtvollsten Farben. Sogar dem Menschen ist das Licht zu seinem Gedeihen unentbehrlich, und wie ihn helle Tage zur Freude stimmen, so nähren trübe die Traurigkeit. – Sehr interessant sind auch die chemischen Wirkungen, welche das Licht hervorbringt; einige chemische Verbindungen stellt dasselbe her, während es andere aufhebt. So z.B. verbindet sich Chlorgas und Wasserstoffgas im Dunklen nicht, wol aber im Licht, und zwar im Sonnenlicht unter Verpuffung zu Salzsäure; ebenso Chlorgas und Kohlenoxydgas zu Phosgengas u.s.w. Hierher gehört auch die bleichende Wirkung, welche das Licht auf alle vegetabilischen Farben ausübt. Zu bemerken ist noch, daß in Bezug auf die chemischen Wirkungen das Licht je nach seiner Färbung sich verschieden verhält.

Die Quellen des Lichtes sind eben so verschieden wie seine Wirkungen; die mächtigste und wichtigste Lichtquelle ist aber die Sonne, der glänzendste unter allen wie sie Licht erzeugenden Fixsternen. Das Licht des Mondes ist so viel schwächer, daß 150,000 am Himmel stehende Monde erst eine dem Tageslichte gleichkommende Helligkeit verbreiten würden. Physikalische Untersuchungen zeigen, daß das Sonnenlicht wahrscheinlich ebensowenig einem Verbrennungsproceß als dem Glühen des festen Sonnenkörpers seinen Ursprung verdankt. Bei chemischen Processen finden sehr häufig Lichterscheinungen statt, und die Verbrennung selbst ist ein chemischer Proceß, indem bei ihm eine Verbindung des in der atmosphärischen Luft enthaltenen Sauerstoffes mit dem brennbaren Körper stattfindet; je schneller diese Verbindung vor sich geht, desto lebhafter ist die Verbrennung, desto heller das auftretende Licht. In reinem Sauerstoffgas erfolgt die Verbrennung so schnell, daß Körper, welche in der atmosphärischen Luft nur glühen, hier mit hellen Flammen verbrennen. Es gibt Körper, welche in sehr hohen Hitzegraden noch unverbrannt bleiben, dann aber glühen (s.d.). Ein besonders starkes Licht, bis 83mal stärker als das einer argandschen Lampe, gibt Kalk, welcher in einer mit Sauerstoffgas angefachten Weingeistlampe erhitzt wird. Nicht nur Sauerstoffgas, auch Chlor, Schwefel, Jod, Phosphor, Arsenik verbinden sich in der Wärme mit den Metallen unter Lichtentwickelung, und auch noch bei andern chemischen Processen treten Lichterscheinungen auf, wie man denn solche z.B. auch bei Krystallbildungen und bei Gährungsprocessen beobachtet hat. Wenn man sieht, daß die Verbrennung dann ein auffallenderes Licht zu geben pflegt, wenn ein fester Körper in dem Orte befindlich ist, an welchem die Verbrennung vor sich geht, so hat dieses wenigstens zum Theil gewiß darin seinen Grund, daß mit Hülfe des festen Körpers dem Auge der Lichtquell bestimmter bezeichnet wird. Das elektrische Licht (vergl. Elektricität und Galvanismus) ist darum das Merkwürdigste, weil es wahrscheinlich dasjenige ist, auf welches sich endlich alle scheinbar aus andern Quellen kommende Lichterscheinungen zurückführen werden, und an dem man zu gründlicheren Erkenntnissen über die Natur des Lichtes gelangen wird. Wie die Elektricität durch Reiben und andere mechanische Einwirkungen erregt wird, so ist es auch mit dem Lichte der Fall. Bekannt ist, daß die Wilden durch Aneinanderreiben zweier Hölzer Feuer und damit also auch Licht erzeugen; ein Gleiches geschieht durch Reibung, Schlagen und dergl. verschiedener Mineralien, wie man am Aneinanderschlagen von Stein und Stahl sieht. Auch durch Druck werden die Körper leichter, sogar die Luft, wie das Tachopyrion (s. Feuerzeug) lehrt. Brechen, Feilen, Streichen, Ritzen, sogar schnelle Ausdehnung der Luft u.s.w. bringen unter den geeigneten Umständen Lichterscheinungen hervor. – Zu den merkwürdigsten Lichterscheinungen gehören die der Phosphorescenz (s.d.).

Es wurde schon erwähnt, daß das Licht zurückgeworfen [741] wird, wenn es auf einen dunkeln Körper fällt. Diese Zurückwerfung oder Reflexion geschieht nach gewissen Gesetzen, indem nämlich jeder Lichtstrahl, welcher auf eine Ebene fällt, genau in demselben Winkel reflectirt wird, in welchem er einfällt. Da nun die Körper selten, oder nach mathematischer Strenge niemals, ganz vollkommene Ebenen an ihrer Oberfläche darbieten, so wird jeder Strahl, je nachdem er einen andern Punkt des dunklen Körpers trifft, auch nach einem andern Winkel zurückgeworfen werden, und es werden nur eine größere oder geringere Anzahl von Lichtstrahlen in demselben Winkel von dem beleuchteten Körper zurückgeworfen werden, während ein Theil des aufgefallenen Lichtes (und zwar ein desto größerer, je unebener die Oberfläche des Körpers ist) in so verschiedenen Winkeln reflectirt wird, daß jene Gesetzmäßigkeit der Reflexion nicht mehr vom Auge wahrgenommen werden kann. Das auf diese Weise mit scheinbarer Unregelmäßigkeit zurückgeworfene Licht wird zerstreutes Licht genannt. Man kann das zerstreute Licht von dem regelmäßig reflectirten am deutlichsten an einem Spiegel unterscheiden. Während nämlich die von einem leuchtenden oder beleuchteten Körper auf einen Spiegel fallenden Strahlen, welche regelmäßig reflectirt werden, in Folge dieser Regelmäßigkeit für das Auge das Spiegelbild herstellen (s. Spiegel), geben die zerstreuten Lichtstrahlen dem Spiegel selbst einen Glanz, der ihm eigenthümlich zu sein scheint, aber doch seinen Ursprung in derselben Lichtquelle hat, welcher das Spiegelbild sein Dasein verdankt.

Es wurde auch schon von dem verschiedenen Verhalten der Körper in Bezug auf das Durchlassen des Lichts gesprochen. Insofern sich das Licht durch einen Körper hindurch bewegt, welches immer in gerader Linie geschieht, wird der Körper ein Mittel oder Medium genannt. Daß eine wirkliche Bewegung des Lichts stattfinde, d.h. daß das in einer Lichtquelle entstehende Licht erst nach Verlauf einer gewissen Zeit an einen entfernt liegenden Ort gelangt, kann man auf der Erde wegen der allzugroßen Geschwindigkeit des Lichts nicht wahrnehmen. Astronomische Beobachtungen und Berechnungen haben jedoch erwiesen, daß das Licht allerdings eine wirkliche Bewegung habe, indem es, um 41,000 Meilen innerhalb des Weltraums zurückzulegen, des Zeitraums Einer Secunde bedarf. So lange sich das Licht innerhalb desselben Mittels befindet, bewegt es sich in gleich bleibender Richtung und mit gleichbleibender Geschwindigkeit; so oft es aber in ein anderes Mittel überzugehen genöthigt ist, erleidet es eine Änderung seiner Geschwindigkeit, welches sich in einer Änderung der Richtung und der Intensität (Stärke) zu erkennen gibt. Die Änderung in der Richtung des Lichts wird Brechung oder Refraction desselben genannt, und die Gesetze, nach denen dieselbe geschieht, begründen die Anwendung namentlich der Prismen und der Linsen (s.d.), und werden in der Dioptrik behandelt. Man bemerkt die Brechung des Lichts alsbald, wenn man einen Stab in das Wasser senkt; dann scheint der in dem Wasser befindliche Theil des Stabes eine andere Richtung zu haben, als der außerhalb des Wassers befindliche, und der Grund dieser auffallenden Erscheinung ist der, daß die Lichtstrahlen, welche vom Stabe im Wasser zurückgeworfen werden und in unserm Auge die Wahrnehmung bewirken, beim Übergange aus dem Wasser in die Luft eine Brechung erleiden. Merkwürdig ist, daß der Winkel, in welchem die Brechung geschieht, bei den verschiedenfarbigen Lichtstrahlen eine verschiedene Größe hat, oder daß die verschiedenfarbigen Lichtstrahlen eine verschiedene Brechbarkeit besitzen. Da das weiße Sonnenlicht als zusammengesetzt aus allen verschiedenen Farbenstrahlen betrachtet werden kann, so folgt hieraus, daß es bei jeder Brechung in seine verschiedenen Farben zerlegt werden muß, so nämlich, daß diese nun nicht mehr in der vorher allen gemeinsamen, die Weiße des Lichts bedingenden, Einen Richtung fortgehen, sondern eine jede Farbe ihre eigene, von der der andern unterschiedene Richtung verfolgt. Wenn das Licht durch ein Zwischenmittel hindurchgeht und dann wieder in das frühere Mittel eintritt, so erleidet es zwei Brechungen, und diese heben einander in Bezug auf die verschiedene Brechbarkeit auf, wenn die Oberfläche des Zwischenmittels, aus welcher das Licht austritt, gleichlaufend ist mit der Oberfläche des Zwischenmittels, durch welche das Licht eintrat; in diesem Falle bewegt sich der wieder zu Weiß gesammelte Lichtstrahl nach dem Austritte in einer Richtung, welche der vor dem Eintritte parallel ist.

Außer den bisher berührten Erscheinungen der Reflexion und der Refraction gibt es noch mehre andere, viel interessantere Lichterscheinungen, z.B. die der doppelten Brechung, die der Beugung u.s.w., welche näher zu erörtern hier nicht möglich ist. Einen besondern Theil von der Lehre des Lichts wacht auch die Photometrie aus, oder die Kunst der Bestimmung der Stärke des Lichts. Mehre Physiker haben Vorrichtungen angegeben, mit deren Hülfe man derartige Bestimmungen geben kann; dieselben werden Photometer genannt.

Als eine der bekanntesten und wichtigsten Wirkungen des Lichts ist noch die Wärme zu erwähnen. Dieselbe ist nicht etwa eine das Licht begleitende Eigenschaft, wie man schon daraus entnehmen kann, daß auf hohen Gebirgen, wo das Sonnenlicht doch eher noch intensiver als in der Ebene ist, eine niedrigere Temperatur herrscht, als in den Ebenen. Vielmehr scheinen die Lichtstrahlen nur die Fähigkeit zu besitzen, die in den Körpern selbst ruhende Wärme bei der Bestrahlung ins Leben zu rufen. (Vgl. Wärme.)