Lichtfleck im Schatten

Ob sich Licht wie ein Strom diskreter Teilchen ausbreite, oder ob es sich beim Licht um eine kontinuierliche Welle handele, war eine Frage, die sich in der bewegten Geschichte der physikalischen Theorie des Lichts nicht nur einmal stellte. Und mehr als einmal nahm die Geschichte eine Wende, die für Aufsehen sorgte.

“In 1818 Fresnel entered a competition sponsored by the French Academy. His Paper on the theory of diffraction ultimately won first prize and the title Mémoire Courronné, but not until it had provided the basis for a rather interesting story. The judging committee consisted of Pierre Laplace, Jean B. Biot, Siméon D. Poisson, Dominique F. Arago, and Joseph L. Gay-Lussac – a formidable group indeed. Poisson, who was an ardent critic of the wave description of light, deduced a remarkable and seemingly untenable conclusion from Fresnel’s theory. He showed that a bright spot would be visible at the center of the shadow of a circular opaque obstacle, a result that he felt proved the absurdity of Fresnel’s treatment. […] This surprising prediction, fashioned by Poisson as the death blow to the wave theory, was almost immediately verified experimentally by Arago; the spot actually existed. Amusingly enough, Poisson’s spot, as it is now called, had been observed many years earlier (1723) by Maraldi, but this work had long gone unnoticed.” [1]

Derselbe Arago war es übrigens, der später die Fotografie an der Akademie der Wissenschaften und der Akademie der Schönen Künste in Paris vorstellte (1839) und die Erfindung damit einer breiten Öffentlichkeit bekanntmachte; nachdem Niépce und Daguerre das fotografische Verfahren weit genug entwickelt hatten, bis sich dessen Ergebnisse sehen lassen konnten.

Licht als physikalisches Phänomen sollte immer weitere Überraschungen bergen, die schließlich zu der modernen Physik führten, welche sich von der klassischen distanzierte. Wiederum spielte die Frage eine wichtige Rolle, was Lichtwellen eigentlich sind, und ob es nicht doch Photonen als Lichtquanten sind, welche sich ‘punktförmig’ konzentriert und nicht etwa räumlich ‘verschmiert’ verbreiten. Außerdem gab die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts eines der seltsamsten Rätsel auf, vor das sich das physikalische Verständnis von Raum und Zeit jemals gestellt sah. Die Quantentheorie und die Relativitätstheorie schickten sich an, die tradierte Physik komplett umzukrempeln. Noch ist kein Ende abzusehen. Alles erscheint in einem anderen Licht. Aber was alles haben wir noch gar nicht zu Gesicht bekommen?

[1] Eugene Hecht, Optics, 4. ed., San Francisco, Boston, New York 2002, p.494

(Copyright by Peter Gold)