Licht als Welle

Physik

Grundidee｜ Indizien für Licht als Welle｜ Seltsame Schatten｜ Richtungsänderungen｜ Beugungs- und Interferenzmuster｜ Historische Schlaglichter｜ Licht als Welle und Teilchen｜ Das Superpositionsargument｜ Die Lichtwelle spürt keine Gravitationskraft｜ Was ist eine Abduktion?｜ Fußnoten

Grundidee

Ein Glasfaserkabel für Lichtsignale bezeichnet man auch als Lichtwellenleiter.^[15] Auf Laserpointern für Präsentationen steht statt einer Farbangabe oft nur eine Nanometerzahl wie zum Beispiel 532 nm als Wellenlänge. Und am Ende von Lehrbüchern der Physik findet man oft ein buntes Spektrum des sichtbaren Lichts mit Frequenzen wie etwa 400 Terahertz (rot) für die einzelnen Farben. Das alles sind Hinweise dafür, dass man Licht Eigenschaftschaften zuschreibt, die auch Wellen haben. Wie aber kam man auf die Idee, das Licht wellenartig sein könnte? Und ist Licht dann tatsächlich auch etwas Wellenartiges? Es gibt Indizie dafür, aber auch dagegen.

Bildbeschreibung und Urheberrecht — Licht in Analogie zu Wasserwellen gedacht © Pbroks13 on Wikimedia Commons ☛

Indizien für Licht als Welle

Betrachten wir zunächst einige klassische Fälle, die für die Idee von Licht als etwas Wellenartigem sprechen. Wenn hier von Wellen die Rede ist, dann kann man durchaus erst einmal an Meereswellen denken. Manche Eigenarten (nicht alle) der Meereswellen treten uns auch bei Experimenten mit Licht entgegen.

Seltsame Schatten

Schon der antike griechische Philosoph Aristoteles^{[384 bis 322 v. Chr.]} hatte bemerkt, dass Licht, dass durch irgendwie geformte kleine Löcher fällt, immer einen runden Lichtfleck erzeugt.^[16] Um das Jahr 1267 nahm der englische Naturphilosoph Roger Bacon das zum Anlass, Licht als als Welle zu deuten.^[13] Doch erst im 17. Jahrhundert begannen sich Physiker systematisch und gemeinsam diesem seltsamen Phänomen zu widmen.

Isaac Newton zitiert den Italiener Francesco Maria Grimaldi^[17] und beschreibt dann einen eigenen Versuch^[18]^[19], zur Erzeugung der bis dahin unerklärlichen Schattenbilder. Dabei meinte Newton mit Schatten wahrscheinlich nicht nur den wirklic dunklen Bereich hinter einem angestrahlten Objekt sondern die gesamte Lichterscheinung. Was Newton tatsächlich sah, war das Beugungsmuster eines dünnen Gegenstandes.

Eine moderne Nachstellung von Newtons Experiment mit den seltstamen Schatenbildern erzeugt ein klassisches Beugungsmuster mit Interferenzstreifen. Besonders bemerkenswert: dort wo eigentlich ein dunkler Schatten sein sollte, ist das Licht im Muster besonders hell.

Kleine Gewehrkugelartige Teilchen des Lichts oder starre und gerade Strahlen aus Licht würden niemals ein solches Verhalten zeigen. Die Fähigkeit, um Hindernisse herum zu wandern, ist aber typisch für Wellen. Und diese Querverbindung hat man im 17. Jahrhundert bewusst gezogen. Wer aufmerksam an Küsten unterwegs ist, wird bald Beispiele dafür finden, wie Wasserwellen scheinbar ganz unbeeindruckt um Hindernisse herum wandern.

Kleine Wellen wandern ganz unverändert durch die Stängel von Quellerpflanzen. Kaum durch die Pflanze hindurchgewandert, zeigt die Welle keinerlei Spur mehr von ihrem Kontakt mit der Pflanze. Man erkennt nirgends im Wellenmuster so etwas wie dünne Schatten der Pflanzenteile.

Dieselbe Beobachtung kann man auch an dicken Stämmen und anderen Hindernissen machen, die ganz undurchdringlich für Wasser sind. Auch dort wandert die Wellen sehr schnell um das Hindernis herum und füllt den eigentlicht abgeschatteten Raum hinter dem Hindernis wieder aus.

Eine größere Welle umspült einen dicken Holzpfahl. Schon kurz nach dem Strahl sieht die Welle wieder aus wie vorher. Der Pfahl hat kein dauerhaft sichtbares Schattenmuster in der Welle hinterlassen.

Wenn also etwas um Hindernisse herum in einen eigentlich abgeschatteten Bereich hineinwandern kann, dann könnte diesbezüglich Wasserwellen als Vorbild oder Analogie heranziehen. Und genau das machte man im 17. Jahrhundert, als man Licht als wellenartig auffasste.

Richtungsänderungen

Dass Licht die Richtung seiner Bewegung durch den Raum ändern kann, wenn sich die Materie ändert, die den Raum ausfüllt, bezeichnet man als Brechung.

Trifft Licht schräg auf eine sogenannte Grenzfläche, etwa zwischen Luft und Acrylglas, dann ändert es seine Richtung. Diese Effekt bezeichnet man als Brechung. Siehe auch 👉 Lichtbrechung

Auch diesen Effekt kann man gut an Wasserwellen beobachten. Die Brechung ist eine Änderung der Richtung einer Welle infolge einer Änderung des Mediums, in dem sie sich bewegt.

Bei den Wasserwellen ist es vor allem die Änderung der Tiefe des Wassers, die im Video die Brechung bewirkt. Die Wellen drehen immer hin zum flachen Ufer hin. Der Effekt ist auch verantwortlich für das 👉 Strandwellenparadoxon

Beugungs- und Interferenzmuster

Die seltsamen Schatten aus der Erklärung oben haben sich später als geometrisch sehr regelmäßige Muster ergeben. Je nach Art ihrer Entstehung bezeichnet man sie als Beugungsmuster oder als Interferenzmuster.

Dieses Bild ist für das Verständnis des Textes nicht wichtig. Das Bild wird im Text nicht erwähnt.

Kennt man die Abstände zwischen den hellen Maxima des Lichts sowie den Abstand der Lichtquelle zum Lichtmuster, kann man mit bestimmten Formeln eine Wellenlänge oder Frequenz für das Licht ausrechnen. Siehe auch 👉 Beugungsmuster

Die Formeln, mit denen man die Helligkeitsmuster in ihrer Größe und Art vorausberechnen kann können auch dazu verwendet werden, ganz ähnliche Muster bei Wellen in echtem Wasser zu berechnen. Die enge Ähnlichkeit in der Art der Berechnung kann zu dem Gedanken verleiten, dass auch die betrachteten Objekte (Wasser und Licht) ähnlich sind. Doch bei solchen sogenannten Analogieschlüssen ist Vorsicht nicht verkehrt. So kann man zum Beispiel mit einer linearen Funktion Orte und Fahrzeite einer fahrenden Dampflok berechnen, solange sie ihre Geschwindigkeit nicht ändert. Und mit der gleichen Art von Gleichung kann man auch die Länge des Weges des von der Sonne abgestrahlten Lichtes berechnen, wenn es eine bestimmte Zeit unterwegs war. Es wäre jedoch absurd anzunehmen, dass Licht aus Dampf besteht, nur weil eine Formel für Dampfloks passte.

Historische Schlaglichter

Langes Werden

Wissenschaftliche Ideen fallen selten plötzlich vom Himmel. Die Vorstellung von einsamen Forschern mit genialen Geistesblitzen trifft eher selten zu. Oft hatten die Gedanken über Jahrhunderte gegoren und sich entwickelt. Über Bücher und lebendige Gespräche in intellektuellen Kreisen wanderten sie von Generation zu Generation und von Ort zu Ort. Neben den oft verkannten Vordenkern in fernen Kulturen wie China, Indien, dem voreuropäischen Amerika und der südeuropäischen Antike ist auch das westeuropäische Mittelalter ein Blinder Fleck vieler Menschen heute. Mit seinem Versuch einer philosophisch-theologischen Gesamterklärung der Welt erschuf die mittelalterliche Denkströmung der Scholastik eine Fülle astronomischer und physikalischer Gedanken, die spätere Denker aktiv nutzten. Die Idee vom Licht als Welle ist dafür ein Beispiel. Schon im 13. Jahrhundert soll der englische Scholastiker Roger Bacon Licht als Welle aufgefasst haben. Man hatte nämlich beobachtet, dass Licht, welches durch eine eckige Öffnung geht, einen rundlichen Schatten wirft:

ZITAT:

Über Roger Bacon, 1267: "Bacon hatte bemerkt, dass die Öffnung, durch welche Licht hindurch geht, nicht kreisförmig sein müsste [um kreisförmige Lichtflecken zu erzeugen]. Dieses Phänomen war die Grundlage für seine Theorie, überraschend als Intuition, dass sich Licht in Form kreisförmiger Wellen fortpflanzt."^[13]

Den Umstand, dass Licht, welches durch eine kleine eckige Öffnung geht, einen runden Lichtfleck erzeugt, soll er darauf zurückgeführt haben, dass Licht sich als kreisförmige Welle ausbreite, die nach dem Durchgang durch die eckige Öffnung wieder ihre natürliche Form annehme.^[13] Anlass für die Spekulation war Bacons Beschäftigung mit einer sogenannten 👉 Camera obscura

Es sollte aber gut 400 Jahre dauern, bis die Idee Bacons wieder weiter verfolgt wurde. Was im Rückblick wie ein kurzer Moment erscheinen mag, war angefüllt mit so so historisch durchgreifenden Ereignissen wie der Pest (1338, dem Aufstieg und Fall der Hansestädte, den großen Entdeckungs- und Eroberungsfahrten der Westeuropäer, der Reformation und dem Dreißigjährigen Krieg. Erst nach all diesen und vielen weiteren Geschehnissen wurde die Idee vom Licht als Welle wieder neu betrachtet:

ZITAT:

Francesco Maria Grimaldi, 1665: "Licht scheint eine sehr schnelles und manchmal wellenartiges (undulating) Flüssigkeit zu sein."^[1]

Zu dieser Zeit war in England der junge Isaac Newton, geboren 1642, daran, die Physik ganz neu zu denken. Auch Newton beschäftigte sich intensiv mit Licht. In einer späteren Veröffentlichung seiner Ergebnisse schrieb er dann:

ZITAT:

Isaac Newton, 1730: "Wird ein Stein in stilles Wasser geworfen, entstehen am Einschlagort für eine Weile Wellen, die sich dann kreisförmig weit nach außen fortpflanzen. […] Und könnten nicht in ähnlicher Weise die Strahlen des Lichts (Rays of Light) die auf einen Körper fallen und dort gebrochen oder reflektiert werden Wellen von Vibrationen oder Zitterbewegungen (Tremors) sein […]?"^[2]

Damit war die Idee von Licht mit Welleneigenschaften in der Welt. Den Anlass boten nicht aufwändige Experimente sondern die einfache Beobachtung, dass Licht und Schatten nicht als Projektion nicht getreu die Form beleuchteter Gegenstände wiedergaben.

Licht als Welle und Teilchen

Man kann Licht bewusst im sogenannten Wellen-Teilchen-Dualismus betrachten. In dem Modell besteht es einerseits aus eng umgrenzten Teilchen. Welche Form der Bewegung das Teilchen dabei vollzieht ist weitgehend offen.^[11] Andererseits aber verwendet man Formeln mit Wellenlängen lambda und Frequenzen f oder ny, also Vorstellungen, die nur auf Wellen passen. Dieser Ansatz ist in der Physik sehr erfolgreich, aber nicht unumstritten^[3]^[4]. Mehr zu dieser dualistischen Sichtweise steht unter 👉 Photonenwelle

Das Superpositionsargument

Der Niederländer Christiaan Huygens (1629 bis 1965) ging davon aus, dass letztendlich auch Licht mechanisch erklärbar sein muss^[5]. Mechanisch heißt, dass es eine materielle Grundlage geben muss. Umherfliegende Teilchen können aber ausgeschlossen werden, so Huygens, da sich kreuzende Lichtstrahlen sich gegenseitig nicht stören^[6]. Als Lösung bietet sich die Analogie zum Schall an, wo Huygens (korrekterweise) eine Ausbreitung von Schwingungen annimmt^[7]. Huygens beschreibt Licht als wellenartig und nennt ausdrücklich die Welle auf einer Wasseroberfläche als Analogie^[9]. Siehe auch 👉 Lichtstrahl-Kreuzungs-Versuch

Die Lichtwelle spürt keine Gravitationskraft

Der Astrophysiker Arthur Stanley Eddington (1882 bis 1944) hatte die Ablenkung von Lichtstrahlen im Sinne der Einsteinschen Relativitätstheorie mit astronomischen Beobachtungen bestätigt. Doch im reinen Wellenmodell des Lichts dürfte keine Licht keine gravitative Kraft spüren:

ZITAT:

"Man kann die Richtung von Wellen nicht dadurch ändern, dass man an ihnen zieht."^[12]

Es war eine der großen Stärken Eddingtons, dass er in seinen Erklärungen solange wie möglich bei allgemein verständlichen Denkbildern blieb, für die jeder bemühte Denker eine Chance hat, sie nachzuvollziehen. Wenn aber Licht beim Passieren der Sonne tatsächlich abgelenkt wird, was ist dann die Ursache? Die Antwort, so Eddington (und nicht nur er) lag in der Einsteinschen Idee einer gekrümmten 👉 Raumzeit

Was ist eine Abduktion?

Das ist eine Denkfigur, die oft in den Naturwissenschaften angewandt wird, meist unbewusst und intuitiv. Bis etwa 1650 ging man davon aus, dass sich Licht strahlenartig und geradlinig ausbreitet. Wenn man nun beobachtet, dass Licht sich um eine Kante herumbiegen kann (Effekt der Beugung) wäre das unter der Annahme von Strahlen überraschend. Wer aber auf diese Beobachtung hin auf die Idee kommt, dass Licht vielleicht wellenartig ist, hätte die Überraschung zu einer Selbstverständlichkeit gemacht: Wellen wandern um Hindernisse herum (z. B. Wasserwellen an Buhnen). Lies mehr zu dieser Denkfigur unter 👉 Abduktion

Fußnoten

[1] Den Vergleich von Licht mit Wellen in einer Flüssigkeit schreibt man dem Italiener Francesco Maria Grimaldi zu: "light seem[ed] to be some very fast fluid, sometimes also undulating..." und "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." Die Originalworte Grimaldis stammen aus seinem Buch "De Lumine" von 1665 und wurden später in Englische übersetzt. In: 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 Seiten 58 und 59. Siehe auch 👉 De Lumine, coloribus, et iride

[2] Newton (1627 bis 1727) erwog Licht auch als Wellenphänomen: "If a stone be thrown into stagnating Water, the Waves excited thereby continue some time to arise in the place where the Stone fell into the Water, and are propagated from thence in concentrick Circles upon the Surface of the Water to great distances. And the Vibrations or Tremors excited in the Air by percussion, continue a little time to move from the place of percussion in concentrick Spheres to great distances. And in like manner, when a Ray of Light falls upon the Surface of any pellucid Body, and is there refracted or reflected, may not Waves of Vibrations, or Tremors, be thereby excited in the refracting or reflecting Medium at the point of Incidence, and continue to arise there, and to be propagated from thence as long as they continue to arise and be propagated, when they are excited in the bottom of the Eye by the Pressure or Motion of the Finger, or by the Light which comes from the Coal of Fire in the Experiments above-mention'd? and are not these Vibrations propagated from the point of Incidence to great distances? And do they not overtake the Rays of Light, and by overtaking them successively, do they not put them into the Fits of easy Reflexion and easy Transmission described above? For if the Rays endeavour to recede from the densest part of the Vibration, they may be alternately accelerated and retarded by the Vibrations overtaking them." In: Isaac Newton: OPTICKS: OR, A TREATISE OF THE Reflections, Refractions, Inflections and colours OF LIGHT. The_ FOURTH EDITION, corrected. By Sir ISAAC NEWTON, Knt. LONDON: Printed for WILLIAM INNYS at the West-End of St. Paul's. MDCCXXX (1730).

[3] Der Physiker und Nobelpreisträger Richard Feynman (1918 bis 1988) betonte immer wieder, dass Licht keine Welle sondern ein Teilchen sei: "Ich betone noch einmal, daß Licht in dieser Form - als Teilchen - auftritt. Es verhält sich genauso, wie sich Teilchen verhalten. Das müssen sich vornehmlich diejenigen unter Ihnen einprägen, die in der Schule vermutlich etwas vom Wellencharakter des Lichts erzählt bekamen. In Wirklichkeit aber ist das Verhalten des Lichts das von Teilchen." Sowie: "Viele Jahre nach Newton wurde mit der Wellentheorie eine vollauf befriedigende Erklärung für die partielle Reflexion des Lichts an zwei Grenzflächen gefunden, aber als man Experimente mit sehr schwachem Licht durchführte und es durch Photoelektronen-Vervielfacher schickte, brach die Wellentheorie in sich zusammen. In: Richard Feynman: QED: Die seltsame Theorie des Lichts und der Materie. Piper Verlag. 1. Auflage 1992. ISBN: 3-492-21562-9. Dort die Seite 26 sowie 34 und 35. Feynman entwickelte einen mathematischen Formalismus, seine Quantenelektrodynamik mit den sogenannten Quantenpfaden. Dieser Formalismus kommt zu exakt denselben Ergebnissen wie die Wellenoptik, ohne jedoch irgendwo in Wellen zu denken. Siehe auch 👉 QED (Feynman)

[4] Der Physiker Richard Feynman (1918 bis 1988) hielt die Wellentheorie des Lichts für falsch: "Viele Jahre nach Newton wurde mit der Wellentheorie eine vollauf befriedigende Erklärung für die partielle Reflexion des Lichts an zwei Grenzflächen gefunden, aber als man Experimente mit sehr schwachem Licht durchführte und es durch Photoelektronen-Vervielfacher schickte, brach die Wellentheorie in sich zusammen: Obwohl das Licht immer schwächer wurde, ertönten die Klicks des Photo-Multipliers weiterhin in voller Stärke - nur weniger oft. Das Licht verhielt sich wie ein Teilchen." Quelle: Richard Feynman: QED: Die seltsame Theorie des Lichts und der Materie. Piper Verlag. 1. Auflage 1992. ISBN: 3-492-21562-9. Siehe auch 👉 QED (Feynman)

[5] Huygens nimmt eine materielle, mechanische Grundlage von Licht an: "It is inconceivable to doubt that light consists in the motion of some sort of matter. For whether one considers its production, one sees that here upon the Earth it is chiefly engendered by fire and flame which contain without doubt bodies that are in rapid motion, since they dissolve and melt many other bodies, even the most solid; or whether one considers its effects, one sees that when light is collected, as by concave mirrors, it has the property of burning as a fire does, that is to say it disunites the particles of bodies. This is assuredly the mark of motion, at least in the true Philosophy, in which one conceives the causes of all natural effects in terms of mechanical motions. This, in my opinion, we must necessarily do, or else renounce all hopes of ever comprehending anything in Physics." In: Treatise on light In which are explained the causes of that which occurs in reflexion, & in refraction and particularly in the strange refraction of Iceland crystal. Aus dem Französischen übersetzt von Silvanus P. Thompson. Französisches Original aus dem Jahr 1690: Traite de la Lumiere. Dort die Seite 3.

[6] Huygens schließt umherfliegende Teilchen des Lichts aus, da sich Licht aus verschiedenen Richtungen selbst bei einer Überkreuzung nicht gegenseitig stört: "Further, when one considers the extreme speed with which light spreads on every side, and how, when it comes from different regions, even from those directly opposite, the rays traverse one another without hindrance, one may well understand that when we see a luminous object, it cannot be by any transport of matter coming to us from this object, in the way in which a shot or an arrow traverses the air; for assuredly that would too greatly impugn these two properties of light, especially the second of them. It is then in some other way that light spreads; and that which can lead us to comprehend it is the knowledge which we have of the spreading of Sound in the air." In: TREATISE ON LIGHT In which are explained The causes of that which occurs In REFLEXION, & in REFRACTION And particularly In the strange REFRACTION OF ICELAND CRYSTAL. By CHRISTIAAN HUYGENS. Rendered into English By SILVANUS P. THOMPSON. Dort die Seite 4. Im Französischen Original: Traite de la Lumiere. 1690. Dort die Seiten 3 und 4.

[7] Huygens sieht Licht in Analogie zum Schall in Luft: "We know that by means of the air, which is an invisible and impalpable body, Sound spreads around the spot where it has been produced, by a movement which is passed on successively from one part of the air to another; and that the spreading of this movement, taking place equally rapidly on all sides, ought to form spherical surfaces ever enlarging and which strike our ears. Now there is no doubt at all that light also comes from the luminous body to our eyes by some movement impressed on the matter which is between the two; since, as we have already seen, it cannot be by the transport of a body which passes from one to the other." In: TREATISE ON LIGHT In which are explained The causes of that which occurs In REFLEXION, & in REFRACTION And particularly In the strange REFRACTION OF ICELAND CRYSTAL. By CHRISTIAAN HUYGENS. Rendered into English By SILVANUS P. THOMPSON. Dort die Seite 4. Im Französischen Original: Traite de la Lumiere. 1690.

[8] Die Lichtbewegung muss das Auge erreichen: "And as, according to this Philosophy, one holds as certain that the sensation of sight is excited only by the impression of some movement of a kind of matter which acts on the nerves at the back of our eyes, there is here yet one reason more for believing that light consists in a movement of the matter which exists between us and the luminous body." In: TREATISE ON LIGHT In which are explained The causes of that which occurs In REFLEXION, & in REFRACTION And particularly In the strange REFRACTION OF ICELAND CRYSTAL. By CHRISTIAAN HUYGENS. Rendered into English By SILVANUS P. THOMPSON. Dort die Seite 3. Im Französischen Original: Traite de la Lumiere. 1690.

[9] Das Licht breitet sich als Welle aus: "We know that by means of the air, which is an invisible and impalpable body, Sound spreads around the spot where it has been produced, by a movement which is passed on successively from one part of the air to another; and that the spreading of this movement, taking place equally rapidly on all sides, ought to form spherical surfaces ever enlarging and which strike our ears. Now there is no doubt at all that light also comes from the luminous body to our eyes by some movement impressed on the matter which is between the two; since, as we have already seen, it cannot be by the transport of a body which passes from one to the other. If, in addition, light takes time for its passage—which we are now going to examine—it will follow that this movement, impressed on the intervening matter, is successive; and consequently it spreads, as Sound does, by spherical surfaces and waves: for I call them waves from their resemblance to those which are seen to be formed in water when a stone is thrown into it, and which present a successive spreading as circles, though these arise from another cause, and are only in a flat surface." In: TREATISE ON LIGHT In which are explained The causes of that which occurs In REFLEXION, & in REFRACTION And particularly In the strange REFRACTION OF ICELAND CRYSTAL. By CHRISTIAAN HUYGENS. Rendered into English By SILVANUS P. THOMPSON. Dort die Seite 4. Im Französischen Original spricht er von "onde", also Welle. In: Traite de la Lumiere. 1690.

[10] Das Licht keine "Substanz", das heißt keine stoffliche Materie ist, schlussfolgerte im Jahr 1878 der Physiker James Clerk Maxwell Schritt für Schritt aus dem Phänomen der Interferenz: "That light is not itself a substance may be proved from the phenomenon of interference. A beam of light from a single source is divided by certain optical methods into two parts, and these, after travelling by different paths, are made to reunite and fall upon a screen. If either half of the beam is stopped, the other falls on the screen and illuminates it, but if both are allowed to pass, the screen in certain places becomes dark, and thus shows that the two portions of light have destroyed each other. Now, we cannot suppose that two bodies when put together can annihilate each other; therefore light cannot be a substance. What we have proved is that one portion of light can be the exact opposite of another portion, just as +a is the exact opposite of -a, whatever a may be. Among physical quantities we find some which are capable of having their signs reversed, and others which are not. Thus a displacement in one direction is the exact opposite of an equal displacement in the opposite direction. Such quantities are the measures, not of substances, but always of processes taking place in a substance. We therefore conclude that light is not a substance but a process going on in a substance, the process going on in the first portion of light being always the exact opposite of the process going on in the other at the same instant, so that when the two portions are combined no process goes on at all." In: James Clerk Maxwell: "Ether", Encyclopædia Britannica Ninth Edition, 8: 568 - 572. 1878. Online: https://en.wikisource.org/wiki/Encyclopædia_Britannica,_Ninth_Edition/Ether_(2.)

[11] James Clerk Maxwell lässt offen, was bei einem Lichtteilchen auf seinem Weg durch den Raum schwingt. Zur Erklärung konstruktiver und vor allem destruktiver Interferenz genügt es, wenn man irgendeinen nicht näher bestimmten Prozess annimmt, bei dem physikalische Größen sowohl positive wie auch negative Werte annehmen können. So kann es durch Addition einer Zahl und ihrer Gegenzahl zur Summe 0 und damit zu destruktiver Interferenz kommen: "It may be a displacement, or a rotation, or an electrical disturbance, or indeed any physical quantity which is capable of assuming negative as well as positive values. Whatever be the nature of the process, if it is capable of being expressed by an equation of this form, the process going on at a fixed point is called a vibration". In: James Clerk Maxwell: "Ether", Encyclopædia Britannica Ninth Edition, 8: 568 - 572. 1878. Online: https://en.wikisource.org/wiki/Encyclopædia_Britannica,_Ninth_Edition/Ether_(2.)

[12] Warum Lichtwellen keine Gravitationskraft spüren sollten: "Light-waves in passing a massive body such as the sun are deflected through a small angle. This is additional evidence that the Newtonian picture of gravitation as a tug is inadequate. You cannot deflect waves by tugging at them, and clearly another representation of the agency which deflects them must be found." In: Arthur Stanley Eddington: The Nature of the Physical World. MacMillan, 1928 (Gifford Lectures). Dort im Kapitel "Gravitation". Seite 122.

[13] "Bacon noted that the opening through which the light rays passed did not need to be circular. This phenomenon was the basis of his theory, astonishing in its intuition, that light propagated by means of spherical waves. If the image projected through a square aperture was circular, it was simply because the light had resumed its natural spherical shape." In: Laurent Mannoni: The Great Art of Light and Shadow: Archaeology of the Cinema. University of Exeter Press, 2000. Dort auf Seite 5.

[14] Richard Feynman beschrieb in seinen Lectures das Fermatsche Prinzip des kürzesten Weges. Rückblickend legte er dann seine Sicht davon dar, "was tatsächlich passiert", eine Sicht die ihm zufolge "heute als korrekt angesehen" wird, den "quantendynamisch genauen Standpunkt". Diesem zufolge stellt man fest, "dass das Licht überhaupt nicht die Form von Wellen zu haben scheint. Stattdessen scheinen die Strahlen aus Photonen zu bestehen, und sie erzeugen tatsächlich Klicks in einem Photonenzähler [...] Anschließend stellt Feynman dann kurz qualitativ sein Konzept der Quantenpfade vor. In: Richard Feynman: Feynman Lectures. Band 1, Kapitel 26: "Optik: Das Prinzip der kürzesten Zeit". Siehe auch 👉 Feynman Lectures

[15] Knoblauch, G. (1987). Lichtwellenleiter-Komponenten und -Systeme im industriellen Einsatz. In: Waidelich, W. (eds) Laser/Optoelektronik in der Technik / Laser/Optoelectronics in Engineering. Springer, Berlin, Heidelberg. Online: https://doi.org/10.1007/978-3-642-83174-4_121

[16] Aristoteles über seltsame Schatten: "Aristotle remarked […] that the projection of the sun's rays through a square, round or triangular aperture always produces a circular image." In: Laurent Mannoni: The Great Art of Light and Shadow. Archeology of the Cinema. Aus dem Französischen übersetzt von Richard Crange. University of Exter Press, Devon (UK), 2000. Original: Le Grand Art de la Lumière et de l'Ombre (1995). Dort auf Seite 5.

[17] Newton über Franceso Maria Grimaldi: "Grimaldo has inform'd us, that if a beam of the Sun's Light be let into a dark Room through a very small hole, the Shadows of things in this Light will be larger than they ought to be if the Rays went on by the Bodies in straight Lines, and that these Shadows have three parallel Fringes, Bands or Ranks of colour'd Light adjacent to them. But if the Hole be enlarged the Fringes grow broad and run into one another, so that they cannot be distinguish'd. These broad Shadows and Fringes have been reckon'd by some to proceed from the ordinary refraction of the Air, but without due examination of the Matter. For the circumstances of the Phænomenon, so far as I have observed them, are as follows." In: Isaac Newton: Opticks. Kapitel: The Third Book of Opticks Part I. Das Zitat stammt aus der Ausgabe des Jahres 1730 (London), ab Seite 317. Auf Deutsch: Optik; oder, Abhandlung über Spiegelungen, Brechungen, Beugungen und Farben des Lichts 1704. Englisches Original von 1730: https://www.gutenberg.org/files/33504/33504-h/33504-h.htm

[18] Newton über sein eigenes Schattenexperiment: "I made in a piece of Lead a small Hole with a Pin, whose breadth was the 42d part of an Inch. For 21 of those Pins laid together took up the breadth of half an Inch. Through this Hole I let into my darken'd Chamber a beam of the Sun's Light, and found that the Shadows of Hairs, Thred, Pins, Straws, and such like slender Substances placed in this beam of Light, were considerably broader than they ought to be, if the Rays of Light passed on by these Bodies in right Lines. And particularly a Hair of a Man's Head, whose breadth was but the 280th part of an Inch, being held in this Light, at the distance of about twelve Feet from the Hole, did cast a Shadow which at the distance of four Inches from the Hair was the sixtieth part of an Inch broad, that is, above four times broader than the Hair, and at the distance of two Feet from the Hair was about the eight and twentieth part of an Inch broad, that is, ten times broader than the Hair, and at the distance of ten Feet was the eighth part of an Inch broad, that is 35 times broader." In: Isaac Newton: Opticks. Kapitel: The Third Book of Opticks Part I. Das Zitat stammt aus der Ausgabe des Jahres 1730 (London), ab Seite 317. Auf Deutsch: Optik; oder, Abhandlung über Spiegelungen, Brechungen, Beugungen und Farben des Lichts 1704. Englisches Original von 1730: https://www.gutenberg.org/files/33504/33504-h/33504-h.htm

[19] Newton über Variationen seines Experiments: "Nor is it material whether the Hair be encompassed with Air, or with any other pellucid Substance. For I wetted a polish'd Plate of Glass, and laid the Hair in the Water upon the Glass, and then laying another polish'd Plate of Glass upon it, so that the Water might fill up the space between the Glasses, I held them in the aforesaid beam of Light, so that the Light might pass through them perpendicularly, and the Shadow of the Hair was at the same distances as big as before. The Shadows of[Pg 319] Scratches made in polish'd Plates of Glass were also much broader than they ought to be, and the Veins in polish'd Plates of Glass did also cast the like broad Shadows. And therefore the great breadth of these Shadows proceeds from some other cause than the Refraction of the Air." In: In: Isaac Newton: Opticks. Kapitel: The Third Book of Opticks Part I. Das Zitat stammt aus der Ausgabe des Jahres 1730 (London), ab Seite 317. Auf Deutsch: Optik; oder, Abhandlung über Spiegelungen, Brechungen, Beugungen und Farben des Lichts 1704. Englisches Original von 1730: https://www.gutenberg.org/files/33504/33504-h/33504-h.htm