Der gebrochene Lichtstrahl

1. Was geschieht mit Lichtstrahlen an der Grenze zweier Medien'.- 1.1. Ein Ring auf dem Boden eines Gefäßes mit Wasser.- 1.2. Die Versuche von Ptolemäus.- 1.3. Formulierung des Brechungsgesetzes durch Snellius.- 1.4. Erklärung des Brechungsgesetzes durch Descartes; der Fehler von Descartes.- 1.5. Das Huygenssche Prinzip.- 1.6. Das Huygenssche Prinzip und das Brechungsgesetz.- 1.7. Das Fermatsche Prinzip (Prinzip der kürzesten Ankunft).- 1.8. Herleitung des Brechungsgesetzes aus dem Fermatschen Prinzip.- 1.9. Anwendung des Fermatschen Prinzips.- 1.10. Innere Totalreflexion des Lichtes; Reflexionsgrenzwinkel.- 1.11. Graphische Methode der Konstruktion der gebrochenen Strahlen.- 1.12. Die Wawilow-Tscherenkow-Strahlung und die Gesetze der Lichtbrechung und der Lichtreflexion.- 2. Zu welchen optischen Täuschungen führt die Lichtbrechung in der Erdatmosphäre'.- 2.1. Die atmosphärische Lichtbrechung (Refraktion); der Brechungs(Refraktions-) winkel.- 2.2. Frühere Vorstellungen über die Refraktion in der Atmosphäre.- 2.3. Die Refraktion nach Kepler.- 2.4. Rekonstruktion der Newtonschen Refraktionstheorie nach seinem Briefwechsel mit Flamsteed.- 2.5. Exponentialgesetz der Abnahme der Dichte der Atmosphäre mit der Höhe.- 2.6. Eigentümlichkeiten bei Sonnenuntergängen; Entstehung von ,,blinden Streifen".- 2.7. Das Flimmern der Sterne.- 2.8. Die Krümmung des Lichtstrahls in einem optisch inhomogenen Medium.- 2.9. Luftspiegelungen.- 3. Wie verläuft ein Lichtstrahl durch ein Prisma'.- 3.1. Brechung von Lichtstrahlen im Prisma; Ablenkwinkel.- 3.2. Symmetrischer und unsymmetrischer Strahlengang im Prisma.- 3.3. Refraktometer.- 3.4. Entstehung von Doppelabbildungen entfernter Gegenstände im Fensterglas.- 3.5. Reflexionsprismen.- 3.6. Das Lummer-Brodhun-Fotometer.- 3.7. Das Reflexionsprisma anstelle des Reflexionsspiegels in Laserresonatoren.- 3.8. Doppelprisma.- 4. Warum zerlegt ein Prisma das Sonnenlicht in verschiedene Farben'.- 4.1. Die Dispersion des Lichtes.- 4.2. Die ersten Versuche mit Prismen; Vorstellungen über die Ursachen der Farbentstehung vor Newton.- 4.3. Newtons Versuche mit Prismen; die Newtonsche Theorie der Farbentstehung.- 4.4. Werke von Euler; Zuordnung von verschiedenen Wellenlängen zu den Farben.- 4.5. Entdeckung der anomalen Lichtdispersion; Experimente von Kundt.- 4.6. Bemerkungen zu Reflexionsprismen.- 4.7. Dispersionsprismen; Winkeldispersion.- 4.8. Spektralgeräte: Monochromatoren und Spektrometer; FuchsWadsworth-Schema.- 4.9. Goethe gegen Newton.- 5. Wie entsteht ein Regenbogen'.- 5.1. Der Regenbogen in den Augen eines aufmerksamen Beobachters.- 5.2. Entwicklung der physikalischen Vorstellungen über die Entstehung von Regenbogen -- von Fleischer, de Dominis und Descartes bis Newton.- 5.3. Erklärung der Entstehung eines Regenbogens in Newtons ,,Lectiones Opticae".- 5.4. Strahlengang im Regentropfen.- 5.5. Der maximale Winkel zwischen dem auf den Regentropfen auftreffenden und dem aus ihm heraustretenden Strahl.- 5.6. Wechsel der Farben im Primär- und Sekundärregenbogen.- 5.7. Regenbogen auf anderen Planeten.- 5.8. Entstehung von Halos; Halo und Regenbogen.- 6. Wie erhält man optische Abbildungen'.- 6.1. Abbildung in einer Lochkamera.- 6.2. Abbildung im Linsensystem.- 6.3. Herleitung der Formel für eine dünne Linse aus dem Fermatschen Prinzip.- 6.4. Sphärische und chromatische Aberration.- 6.5. Reelle und imaginäre Abbildungen.- 6.6. Sammellinsen und Streulinsen.- 6.7. Die Linse im optisch dichten Medium.- 6.8. Aus der frühen Geschichte der Entwicklung von Linsensystemen.- 6.9. Erfindung des Fernrohrs.- 6.10. Strahlengang im Galileischen Fernrohr; Winkelvergrößerung.- 6.11. Astronomische Beobachtungen Galileis.- 6.12. ,,Dioptrice" von Kepler und nachfolgende Arbeiten.- 6.13. Achromatische Linsen nach Dollond.- 6.14. Zonenplatte nach Fresnel.- 7. Wie ist ein Auge aufgebaut'.- 7.1. Zwei Gruppen von optischen Geräten.- 7.2. Aufbau und optisches System eines menschlichen Auges.- 7.3. Das System Lupe--Auge.- 7.4. Entwicklung der Lehre vom Sehen von Demokrit und Galen bis Alhazen und Leonardo da Vinci.- 7.5. Die Gegenüberstellung von Auge und Lochkamera in den Arbeiten von Leonardo da Vinci.- 7.6. Kepler über die Rolle der Kristallinse; Young über den Mechanismus der Akkommodation.- 7.7. Weitsichtigkeit und Kurzsichtigkeit.- 7.8. Das Auge als vollkommene optische Einrichtung.- 7.9. Brillen.- 7.10. Linsensysteme zur Vergrößerung des Sehwinkels.- 7.11. Facettenaugen der Insekten.- 8. Warum beobachtet man in Kristallen Doppelbrechung des Lichtes'.- 8.1. Entdeckung der Doppelbrechung des Lichtes im isländischen Spat durch Bartholinus.- 8.2. Der Kristall als optisch anisotropes Medium.- 8.3. Erklärung der Doppelbrechung in Huygens'' ,,Traité de la Lumière"; ordentliche und außerordentliche Lichtwellen.- 8.4. Huygenssche Konstruktion; Geschwindigkeit der Lichtwelle und Strahlengeschwindigkeit.- 8.5. Die Versuche von Huygens mit zwei Kristallen (an der Schwelle der Entdeckung der Lichtpolarisation).- 8.6. Die Erklärung der Ergebnisse der Huygensschen Experimente durch Newton.- 8.7. Forschungen von Malus und Brewster.- 8.8. Polarisation des Lichtes.- 8.9. Dichroistische Platten und Polarisationsprismen.- 8.10. Drehung der Polarisationsebene in einer Halbwellenplatte.- 9. Was ist Faseroptik'.- 9.1. Ein leuchtender Wasserstrahl.- 9.2. Lichtstrahlen in gestreckten und gekrümmten zylindrischen Fasern.- 9.3. Strahlen in einer konischen Faser.- 9.4. Einfluß der Faserkrümmung.- 9.5. Optische Differenzfaser.- 9.6. Dünne Fasern.- 9.7. Übertragung einer optischen Abbildung mit einem Faserbündel.- 9.8. Faserbündel zum Ausgleich eines Lichtfeldes.- 9.9. Fasersondenröhre in der Hochgeschwindigkeitsfotografie.- 9.10. Die Netzhaut des Auges als faseroptisches System.- 10. Anhang.- 10.1. Beeinflussung der Brechungseigenschaften der Stoffe.- 10.2. Elektrooptische Ablenkvorrichtungen.- 10.3. Kosmische Linsen.