L. Ueber die Messung der Intensität des Lichtes und ein neues Photometer; von William Crookes. Aus Chemical News, durch Les Mondes, t, XIX p. 391; März 1869. Mit Abbildungen auf Tab. IV. Crookes, Photometer. Dieses neue Photometer hat mit dem von Arago angegebenen, sowie mit dem im Jahre 1853 von Bernard und dem im Jahre 1854 von Babinet beschriebenen Apparate die Eigenthümlichkeit gemeinsam, daß mittelst desselben die Erscheinungen der Polarisation des Lichtes zur Messung der Lichtstärke dienstbar gemacht werden. Doch ist die von mir angegebene Einrichtung dieses Instrumentes, wie ich glaube, ganz neu, und dürfte ihren Zweck in einer Weise erfüllen, welche nichts zu wünschen übrig läßt. Zum besseren Verständniß will ich zunächst das Princip erörtern, auf welches die Einrichtung des neuen Photometers gegründet ist. Fig. 10 stellt die verschiedenen einzelnen Theile des Instrumentes dar, allerdings nicht in den richtigen relativen Verhältnissen, sondern nur in einer flüchtigen Skizzirung. D sey eine Lichtquelle, etwa eine durch künstliches oder natürliches Licht beleuchtete Scheibe von weißem Porzellan oder von Papier. C sey eine eben solche, in gleicher Weise beleuchtete Scheibe. Es sollen nun die photometrischen Intensitäten von D und C mit einander verglichen werden. (Weder D noch C darf polarisirtes Licht enthalten, oder das von ihnen ausstrahlende Licht, welches durch die beiden in Kreuzesform sich rechtwinkelig schneidenden Linien angedeutet ist, muß gänzlich depolarisirt seyn.) H ist ein achromatisches, aus Doppelspath angefertigtes, doppeltbrechendes Prisma, welches die Scheibe D in zwei, in entgegengesetztem Sinne polarisirte Scheiben d und d′ zerlegt, und zwar so, daß die Ebene von d vertical und die von d′ horizontal polarisirt ist. Ebenso gibt das Prisma H zwei Bilder der Scheibe C, das horizontal polarisirte Bild c und das vertical polarisirte c′. Die Dimensionen der Scheiben D und C, und das Zerlegungsvermögen des Doppelspathprisma's H müssen so gewählt werden, daß das vertical polarisirte Bild d und das horizontal polarisirte Bild c einander genau decken und, wie die Figur zeigt, eine zusammengesetzte Scheibe c, d bilden, welche eine Hälfte des Lichtes von D und eine Hälfte des von C ausgehenden Lichtes enthält. Durch Messung der Quantität des polarisirten Lichtes auf der Scheibe c, d ergeben sich die relativen photometrischen Intensitäten von D und C. J ist eine Blendung (Diaphragma), in der Mitte mit einer kreisförmigen Oeffnung, die gerade groß genug ist um c, d sehen zu können, welche aber die seitlichen Scheiben c′, d′ dem Auge verbirgt. Vor dieser Oeffnung ist ein Gypsspathblättchen angebracht von solcher Dicke, daß es unter dem Einfluß polarisirten Lichtes ein rothes Bild und als Complementärfarbe Grün gibt. — K ist ein dem Prisma H ganz gleiches doppeltbrechendes Kalkspathprisma, welches in solcher Entfernung von der Blendenöffnung angebracht ist, daß die beiden Scheiben, in welche J dem Anscheine nach aufgelöst ist, von einander getrennt erscheinen, wie bei g, r. Wann die Scheibe c, d kein polarisirtes Licht enthält, so sind die Bilder g, r weiß, weil sie durch zwei Strahlen weißen Lichtes gebildet werden, welche in entgegengesetztem Sinne polarisirt sind; sobald aber eine Spur von polarisirtem Lichte in c, d ist, sind die beiden Scheiben g, r in Complementärfarben gefärbt, und der Contrast zwischen dem Grün und dem Roth ist um so stärker, je mehr polarisirtes Licht c, d enthält. Die Wirkung dieser Anordnung ist leicht begreiflich. Nehmen wir zunächst an, die beiden Lichtquellen D und C seyen einander genau gleich. Sie werden durch das Prisma H jede in zwei Scheiben d, d′ und c, c′ zerlegt, und da die zwei polarisirten Strahlen, aus denen c, d zusammengesetzt ist, einander auch an Intensität absolut gleich sind, so neutralisiren sie sich gegenseitig und bilden gewöhnliches Licht, ohne Spur von Polarisation. In diesem Falle sind die beiden Lichtscheiben g, r ungefärbt. — Nehmen wir nun an, die eine Lichtquelle, z. B. D, sey stärker als die andere C. Dann werden die beiden Bilder d′, d lichtstärker seyn als die beiden Bilder c, c′ und der vertical polarisirte Strahl d wird stärker seyn als der horizontal polarisirte Strahl c. Die zusammengesetzte Scheibe c, d wird dann theilweise in polarisirtem Lichte erscheinen und die Menge des freien polarisirten Lichies wird der Lichtmenge, um welche die Intensität von D größer ist als die von C, genau proportional seyn. In diesem Falle wird das Bild des vor der Oeffnung der Blende J angebrachten Gypsspathblättchens durch das Prisma K in eine rothe und in eine grüne Scheibe zerlegt. Fig. 11 zeigt das Instrument vollständig zusammengestellt. A ist das (in Fig. 12 in vergrößertem Durchschnitte dargestellte) Ocular. G, B ist ein im Inneren geschwärztes Messingrohr, welches an seinem dem Ocular entgegengesetzten Ende B mit einem einzuschiebenden Einsatzstücke (bei D, C gesondert ersichtlich) versehen ist. Die schrägen Seiten D, B und B,C dieses Stückes sind mit einer weißen Fläche (weißem Papier oder abgeschliffenem und polirtem Porzellan) bedeckt, so daß, wenn D,C in das Rohrende B eingesteckt ist, die eine dieser beiden weißen Flächen B, D) durch die Kerze und die andere B, C durch die Lampe beleuchtet werden kann (wie in Fig. 11 dargestellt). Wenn nun der Beobachter das Ocular A abnimmt, so sieht er am Rohrende B eine weiße, leuchtende, vertical in zwei Theile getheilte Scheibe, deren eine Hälfte von der Kerze E und die andere von der Lampe F beleuchtet ist. Verschiebt man nun z. B. die Kerze E aus der graduirten Leiste oder dem Maaßstabe, so kann man die Helligkeit der Hälfte D,B beliebig abändern, während die Helligkeit der anderen Hälfte B, C unverändert bleibt. Mit Hülfe der Fig. 10 läßt sich die Einrichtung des (in Fig. 12 vergrößert abgebildeten) Oculars A leicht begreifen. Bei L ist eine Linse, um die von D,B,C (Fig. 11) kommenden Lichtstrahlen zu sammeln und das Bild an die gehörige Stelle des Rohres G,B zu werfen. Bei M ist eine zweite Linse so angebracht, daß sie ein scharfes Bild von den beiden Scheiben gibt, in welche J durch das Prisma K zerlegt wird. N ist ein Arago'sches Polarimeter; dasselbe besteht aus einer Schicht von dünnen Glasplatten, welche sich um die Achse des mit einem Zeiger und einem getheilten Kreise versehenen Rohres (A,G, Fig. 11) drehen läßt. Mittelst dieser Glasplattensäule kann man die von den beleuchteten Scheiben kommenden Strahlen im einen oder im anderen Sinne polarisiren und aus diese Weise das theilweise polarisirte Strahlenbündel c,d (Fig. 10) in den neutralen Zustand überführen, so daß die Bilder g,r ungefärbt erscheinen. Dieses Polarimcter wird so eingesetzt, daß es, wenn der Zeiger auf Null steht, auf beide Scheiben eine gleiche Wirkung ausübt. Der Apparat wird in folgender Weise angewendet. Nachdem die Normallampe auf einen der aus dem graduirten Stäbe (Fig. 11) verschiebbaren Träger aufgestellt worden, adjustirt man sie auf die nothwendige Höhe und verschiebt sie auf dem Maaßstabe auf eine geeignete Distanz, welche von der Intensität des zu messenden Lichtes abhängt. Da der Stab etwas über 4 Fuß (1,20 Meter) lang ist, so kann jedes Licht 24 Zoll (60 Centimeter) von der Scheibe entfernt aufgestellt werden. Dann schützt man die Flamme vor Luftzug mittelst schwarzer Schirme, und befestigt das mit ihr zu vergleichende Licht aus dieselbe Weise an der anderen Seite des Photometers. Der ganze Apparat muß sich in einem dunkeln Raume befinden oder mit Schirmen umgeben werden, welche kein Licht reflectiren; ebenso muß das Auge vor den von den beiden Flammen kommenden directen Strahlen geschützt seyn. Blickt man nun in das Ocular, so sieht man zwei glänzende Scheiben, wahrscheinlich von verschiedenen Farben. Nehmen wir an, E repräsentire die Normalflamme und F die mit derselben auf ihre Intensität zu vergleichende Lichtquelle. Man verschiebt letztere auf dem getheilten Stabe, bis die beiden leuchtenden Scheiben, durch das Ocular beobachtet, beinahe dieselbe Färbung zeigen. Eine gleiche Helligkeit Läßt sich leicht erhalten; denn da das Auge zwei leuchtende, neben einander liegende Scheiben beobachtet, welche rasch von Roth-Grün in Grün-Roth von einem neutralen nicht gefärbten Punkte aus übergehen, so ist es nicht schwierig diesen Punkt mit großer. Genauigkeit zu erfassen. Anstatt daß man in dieser Weise eine solche absolute Gleichheit zu erreichen sucht, ist es jedoch bequemer und besser, die Flamme auf den Theilstrich des Stabes zu verschieben, auf welchem man dieser Gleichheit von der einen oder anderen Seite am nächsten kommt; man erhält dann die definitive Adjustirung mittelst des Oculars, indem man das Polarimeter im einen oder anderen Sinne über 45° dreht, bis die Bilder ohne eine Spur von Färbung erscheinen. Durch eine Reihe von Versuchen ist man im Stande, den Werth jedes Winkels, welchen man die Glasplattensäule durchlaufen läßt, ein für alle Mal zu bestimmen; die dann noch anzustellenden Berechnungen bieten keine Schwierigkeit dar. Indem man die Anzahl der Zolle, um welche die Lichtquellen von dem Mittelpunkte des Apparates entfernt sind, zum Quadrat erhebt, erhält man das annähernde Verhältniß ihrer Lichtintensitäten und die Anzahl der Grade, um welche das Ocular gedreht worden, gibt die Zahl, welche hinzuaddirt oder subtrahirt werden muß, um die erforderliche Genauigkeit zu erhalten. Die Empfindlichkeit dieses Instrumentes ist sehr bedeutend. Bei zwei Lampen, deren jede vom Mittelpunkte des Apparates ungefähr 24 Zoll entfernt ist, vermag man mit Leichtigkeit eine Bewegung von einem Zehntelzoll zu unterscheiden, welchen eine von ihnen macht, und durch Benutzung des Polarimeters erhält man eine noch weit größere Genauigkeit. Mit Hülfe eines Photometers dieser Art ist es möglich, Flammen von verschiedenen Farben mit einander zu vergleichen, eine Aufgabe, welche durch Anwendung der allgemein gebräuchlichen Photometer in Folge ihrer Einrichtung nicht gelöst werden könnte. Nehmen wir mit Bezugnahme auf Fig. 10 z. B. an, die Scheibe D sey durch ein Licht von röthlicher Farbe und die Scheibe C durch ein grünliches Licht beleuchtet, so werden die polarisirten Scheiben d′, d röthlich gefärbt erscheinen, die Scheiben c, c′ grünlich und die centrale Scheibe c,d wird eine aus der Vereinigung beider Bilder entstandene Färbung zeigen. Mittelst des Analyseur K und der Gypsscheibe J ist man aber im Stande, freies polarisirtes Licht auf der Scheibe c,d, wenn dasselbe farbig ist, mit derselben Leichtigkeit zu erkennen als wenn es weiß wäre; der einzige Unterschied wird der seyn, daß man die beiden leuchtenden Scheiben g,r nicht auf eine gleichmäßig weiße Farbe bringen kann, wenn das von D und von C ausgegangene Licht gleiche Intensität haben, jene Scheiben werden aber eine der Scheibe c,d ähnliche Färbung annehmen. Wenn der Contrast zwischen der Farbe von D und von C sehr stark ist, wenn z. B. die eine glänzend grün und Vie andere scharlachroth erscheint, so ist der Neutralpunkt einigermaßen schwierig aufzufassen; dadurch wird jedoch nur die Genauigkeit der Vergleichung beeinträchtigt, letztere aber nicht unmöglich gemacht, wie dieß bei Anwendung anderer Instrumente der Fall seyn würde.