E Ektrische Spektra Ana Yse Chemischer A Ome

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Die vorliegende Schrift ist eine Erweiterung eines Vortrages
de n i ch i m Fe bruar di eses J ahres a uf Einladung vor der Philo
s op h i s c h e n Fakultät de r Studierenden an den Un i versität en Le i den
und Utrecht gehalten habe I ch war gebeten worden di esen Vor
trag im Druck ersch e inen zu lass e n Als ich e in Vierteljahr
später an seine Niederschrift ging wuchs er von selbst über
se inen ursprünglichen Rahm e n hin aus vor allem deswegen weil
unterdes e ine Reihe neuer experimenteller Resultate gewonnen wurde
welche e i n neues L icht auf die Erscheinung der elektrischen Zer
leg ung von Spektr all in ien wer fen So entschloß ich mich den
Ra hmen der vorliegenden Schrift zu erwe itern und in i hr alle
b is j etzt vorl iegenden experi mentellen und theoretischen Unter
s uc h un g e n a uf dem neuen Gebiete phys i kalischer Forschung ein
gehend und übers i chtlich zusam menzustellen
Sie bedeutet gege nüber de n bi s jetzt in Zeitschrift e n e r s c h i e
Einmal habe
n e n e n Abhandlungen eine beträchtliche Erwe i te run g
ich in i h r neue technische Erfahrungen und neue theoretische
Ges ichtspunkte fü r das experimente lle Vorgehen mitgete ilt ; vor
allem ab e r i st in ihr ein erster zum Teil z ie mlich ausführlicher
Bericht über di e Resultate der experimente llen Arbeite n gegeben
welche gegenwärtig im Aachener Physikalischen I nstitut im Gange
si n d Es seien folgende Unte rsuchun gen in dieser Hins i cht g e
nan n t : F e i n ze r le gun g der Serienlinien des Wassersto ff s (J S t ar k
und H K i r s c hb a u m) F e i nze r le gung der Serienlinien des H e
li ums (J K o c h
Upsala) I nt e n si t ät s un t e r s c h i e d der lang und
kurzwelligen elektri schen Kompone nten der Serienlinien de s
Wass e rst offs (H L u n e l u n d Helsingfors) Zerlegung der Banden
linien des Wasserstoffs (J St ar k und H K i r s ch b a um) Serien
gesetze de r L i ni e n ve r h r e i t e r un g (G We n dt)
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Durch die Forschung üb e r die Kathoden und Kanals trahlen
über di e radioaktiven Vorgänge und über die magnetische Z e r
legung von Spektrallinien i st die Tatsache festgestellt daß das
chemische Atom aus elektrischen Quante n zusammen gefügt i s t
Mit dieser Erkenntni s ist der feste Boden f ür den Auf b au einer
neuen Wi ssenschaft gewonnen nämlich der W i ssenschaft von der
Art Zahl relativen Anordnung und Bewegung der elektrischen
Q uanten im Atom von der Natur der sie zusammenb indenden Kräfte
von ihren Schwingungen um Gleichgewichtslagen ihren Ver
schiebungen bei Energi eaufnahme ihrer natü rlich en oder viel
leicht schlie ßlich künstl i chen Umor dn un g zu einem neuen ch e mi
schen Atom N e ben dem gewalti gen Gebäude der e le k t r om agne
tischen Me di umdy n a mi k das bis in alle Einzelheiten experimentell
verm essen und theoretisch beschrieben i s t nehmen s i ch die b i sher
gewonnenen An fänge der Atomdynami k unscheinbar aus ; vielleicht
aber wächst diese mit der Ze it zu einem gleich stolzen und uns
gleich zugän gli chen Bau empor Frei lich d ürft e die Entwicklung
der Atom dynamik eine längere Zeit bean spruchen und durch viel
mehr menschli ch en I rrtum führ en als die Schöp fung der elektro
m agn etischen Me di um dy n a mi k
Diese erwuchs aus dem Boden einer breiten und tiefen
Erfahrung ihre mathematis c he Beschreibung in der M a xw e ll
schen Theorie w ar erst gegen Ende der experimentellen F or
s ohung m öglich ; freilich erfuhr diese in F a r a d ay den stärksten
Antrieb und di e erfolgre i chste Förderung durch e ine Idee
nämlich durch d i e Vorstellung eines gerichteten Zustandes i m
elekt rischen und m agnetischen Feld Viellei cht w ird die Ent
wicklun g de r Atomdynamik e inen ähnlichen Gang dur chmachen
Schwerli ch wi rd ein menschliches Geh i rn die Geheimnisse der
A tomstruktur aus sich heraus ergründen un d in e i ner verästelten
Theor i e der experimentellen Forsch ung die tatsächlichen Res ultate
voraussagen können Die th e oretischen Versuche a uf dem neuen
Gebiete könn e n vielmehr n aturgemäß der Erfahrung nur wenig
vorg rei fen ; s i e sin d indes schon jetzt we r tvoll inso fern sie durch
ihre En dformeln zu quantitat iven Beobachtungen anregen oder
auch durch ihren Wi derspruch mit der Erfahrung der Unba lt
b ar k e i t gewisser Hypothesen über di e Atomstruktur erkenne n lassen
Was aber vor allem der Atomdynamik nottut sind Ideen welche
durch ihre Anschaulichkeit den Beobachter zu experimentellen
Fragen an die Natur a nre izen sind weiter experi men t elle Unter
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welche fein fühlig den Andeutunge n neuer E r s c h e i
Apparate und Methoden der Eigena r t e ines
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neuen Vorganges zum Zwecke seiner Zergliederung anpassen
Mögen auch h i erbei solche anregen de Ideen nicht mat h e ma
tisch durchgearbeitet sein mögen sich theoretische Einwände
gegen s ie erheben lassen mögen sie ihrer Gr ob si nnli c h k e i t wegen
sogar Kop fschütteln bei manchem erre gen ! Wenn sie nur im
Exp e riment Früchte tragen so haben sie ihre Aufgabe erfüllt
indem sie durch das Experiment sich be fe stigen a b
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ändern oder sich unmöglich erw eisen können sie zu keinem
Hemmschuh de r Forschung werden Und was di e quantitative
Seite der Beobachtung betrifft so mag diese im Beginn der Zer
gliederung e i ner neue n Ersche inung auf verfrühte Präz i sions
messungen verz ichte n deren Genauigkeit oft mehr eine solche
der angewandten Apparate als der ungenügend geklärten Ver
s uc h s be di ng un ge n ist ; f reilich muß sie sich immer der Grenzen
der Genauigke i t un d de r mögliche n Fehlerquellen b e wußt bleiben
un d au f Reinheit und D urchsichtigkeit de r Vers uchsbedi n g ungen
hinarbeiten
I n de m vorstehenden Sinne möchte ich d i e I deen di e ich in
dieser Schrift ski zziert habe au fgefaßt und di e in ihr mitgeteilten
ersten Messungen ü ber die elektrische Z e rleg ung von Spektral
linie n bewertet wissen Diese Schri ft will nicht eine vollendete
Wissenschaft vortragen sondern nur dem Werden einer Wissen
schaft förderlich sein Sie hat ihren Zweck erreicht wenn sie
e i nerseits ei n en Ü berblick über die letzten Fortschritte de r Atom
dynamik andererseits Anregung zu neuen experimentellen und
theoretischen Untersuch ungen gibt
D i e Untersuchungen welche über die elektrische Zerlegung
von Spektrallinien im Aachener Physikalischen Institute au s
ge führt w urden oder im Gange sind haben eine wirksame Förde
r un g erfahren durch Bewilli gung e xp e r l me nt e lle r Hilfsmittel von
Seite des Kgl Preußischen Kultusm inisteriums des S o l v a y I n
s t i t ut e s und Rhei n ischen Gesellschaft fü r w issen scha ftliche For
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Dafür spreche ich an dieser Ste ll e meinen Dank aus
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Man kann eine vermutete oder bereits beobachtete Erscheinung
zum Gegenst and experimenteller Beobachtun gen machen lediglich
aus Freude an dem Spiele der Erscheinung selbst Man kann
weiter gehen und mit der Zerglie derun g ei ner Erscheinung ei n
wissenschaftl i ches Ziel ver folgen nämlich zun ächst Regeln oder
Gesetzmäßigkeiten au fsuchen welch e die in der Erscheinung zu
Dann wird man di e g e
s a mme nw i r k e n de n Größen verknü p fen
w onn e n e Erkenntni s in Zusammenhang mit der Erkenntnis anderer
Erscheinungen bringen und prü fen können ob sich vielle icht die
eine als ein Sonderfall der an deren klarstellen l äß t Ferner wird
m an versuchen aus der gewonnenen Erke nntnis Folgerungen über
neue bis dah in unerforschte Erscheinungen zu ziehen Endlich
wird man d i e zergliederte Erscheinun g als T e il ein es umfassen
deren Seins oder Gesch eh e ns betracht en und sie im Zusammenhalt
mit verwandten Erscheinun ge n zur t eilweisen Au f hellung der
ihnen ge m einsamen Quelle zu benütze n trachten
Dieses wissenschaftliche Ziel sei auch mi t der Untersuchung
de s Einflusses eines elektrischen Feldes a uf die Schwingu n gszahl
und Schwingungsrichtung von Spektrallinien verfolgt Und um
uns einen Sporn zur e i ngehenden Erforschung die ser Ersche i nun g
zu geben sei gleich hier a uf das allgemeine Problem hingewiesen
zu dessen Lösung jene Untersuchung vielle icht einen Beitrag zu
lie fern verm ag Es ist das Problem de s Au f baues eines chem i
schen Atoms aus einzelnen Teile n an denen sich i m ungestörten
Z ustand gewisse Krä fte das Gl e ichgewicht halten und di e ge gen
über äußeren störenden Kräften dank ihres individuellen Z us a m
m e nh an ge s gewisse Gegenkräft e entwickeln Zunächst sei an einige
fü r d i eses Problem grundlege nde festgestellte Tatsachen erinnert
D i e Lichtwellen sind raumzeitli ch sich for t p fla nze n de S c h w i n
gunge n von elektrischen und magnetischen Feldern ; sie haben ihren
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Ursprung in der Beschleunigung der elektrischen und magnetische n
Kraftlinien welche an Elektrizität sme ngen sitzen und somit ihren
Ursprung in der Beschleunigung der die Kra ft felder tragenden
Elektrizitätsmengen se lbst
Die Lichtwellen welche die den chemischen Elementen eigen
t ü mli c h e n Spektrallinien liefern kommen aus dem In n e r n oder
von der Oberfläche der e inzelnen Atome Es ist darum zu folgern
daß im I nnern oder an der Oberfläche der chemischen Atome
elektrische Ladungen an geordn et si nd an welchen e lektrische
Kraftfelder un d falls sie bewegt s ind m a gnetische Kraftfelder
s itzen
Positive ode r negative elektrische Ladun gen sind ein ganzes
Vielfaches von gleich großen nicht weit er teilbaren positiven oder
Derart ige posit ive
n egativen Elementarladun gen oder Quant en )
und negative elektrische Quanten sind also Bestandteile des chemi
Durch die Beschleunigung der elektromagnetischen
s chen Atoms
Kraftfelder der i nne r a t omi s c h e n elektrischen Quanten kommt d i e
A ussendung der dem Atom eigentümlichen Li c htwellen zustande
D i e Schwingungszahl dieser Lichtwellen wird bedi n gt durch di e
S chwingungszahl der i nn e r a t omi s c h e n Quanten
An den Schwingungen der i nne r a t omi s c h e n Kraftfelder b e
t e i li g e n sich zwe i fellos elektr i sche Kra ft linien sowohl von Seite
negativer als auch von Sei te positiver Quanten Wie aus der
Än derung der Schwingungszahl fü r gewisse Schw i ngun gsri chtu ngen
d urch ein äußeres magnetisches Feld sich ergi bt erfolgt die Aus
s endung der Serienlin ien in der Weise daß die Schw i ng ungen de r
i nne r a t om i s c h e n Kra ftfelder allein durch die Schwing ungen nega
t iver Quante n bedin g t werden un d zwar sti mm t di e Masse dieser
negat iven Quant e n g e na u oder nahezu ü bere in mit der Masse lan g
samer freier Elektronen (Kathode nstrahlen) D i e E mi s s i on s ze nt r e n
der Serien linien der chemischen Ele mente sind also n egative
Elekt ronen ? ) Diese Art von i nn e r a t omi s c h e n Elektronen deren
Schwingungen die fü r die chemi schen Elemente kenn zeichnenden
Linien o der S e r i e n s p e k t r e n liefern seien S e r i e n e le k t r on e n genannt
Bis hierher haben wir Erken ntnisse die unmittelbar aus Tat
Nun mehr seien Ve r mutun gen
s achen fli eßen ane in andergereiht
un d Fragen zur Au ffindung od e r Bewert ung neuer Tatsach e n daran
geknüp ft
1 ) Vgl J S t
Di
l t h Q t ; S H z l L i pz g 1 9 1 0
Di
l m t S t hl g ; S H z l L p zi g 1 91 1
2) Vgl J S t
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1
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3
Die S e r i e ne le k t r one n mögen im ungestört e n Zustand keine
Geschwin digkeit in ei ner Achse oder um eine Achse durch ihr Atom
haben ode r sie mögen um eine A t omac h s e eine Drehgeschwindigke i t
besitzen welche durch das Gleichgewicht der Kräfte im unge
störte n Atom b e din g t wird Wir können auf Grund dieser Vor
stellung die bereits viel benützte Annahme machen daß die
S e r i e n e le k t r on e n bei e iner Störung ihrer statischen oder dy n ami
schen Gleichgewichtslage i m Atom Schwin gungen um diese aus
f ü hren und daß die s e Schwingung e n es sin d welche di e Emissi on
oder Absorption von Lichtwellen bedingen
Weiter können wir uns wenigstens vorläufig der Annahme
an schließen daß di e rücktre i bende Kraft a uf ein S e r i e ne le k t r on
wenn es um eine n gewis sen Betrag aus seiner i nne r a t omi s c h e n
Gleichgewichtslage ve rschoben wird proport ional der Verschi ebung
also qua s i e la st i s c h sei Diese Annahm e lie gt der L o r e n t z
V o i g t s c h e n Theorie des Z e e m an E ü e k t e s zu grunde und da
diese Theorie das normale Z e e m a n Triplett un d auch zahlreiche
andere E inzelheiten der Z e e m a n s c h e n Erscheinung i n Überein
sti mmung mit der Erfahr ung wiedergibt so haben w i r Gr und an
der Annahme qua s i e la s t i s c h e r rücktreibender Kräft e a uf die Seri e n
elektro nen so lange festzuhalten bis uns ein überlegener Ersatz
f ü r sie geboten w i rd
Nun ist es denkbar daß die rückt reibenden Kräft e a uf die
S e r i e ne le k t r on e n nur f ü r kle i ne Verschiebun gen aus ihrer Gleich
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großen
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schi e b ungen diesen nicht mehr propor t ional sind Es ist weiter
möglich daß in einem e i nzeln en Atom selbst im Wasserstoffato m
nicht bloß ein ein ziges S e r i e ne le k t r on vorkommt sondern daß
mehrere S e r i e ne le k t r one n neben elektrischen Q uanten von andere n
dynamischen Eigenschaft en an dem i nne r at omi s c h e n Gleichgewich t
zusammenwirken In diesem Falle dürfen wir bei der Ermittlung
der Wirkung einer äußeren Kraft auf ein S e r i e ne le k t r on di e Be
t r a c h t ung nicht a u f dieses all e i n beschrän ken sondern müssen die
M itwirkung der übrigen Teil e des Atoms am Gleich gewicht in
Rechnun g z iehen
Die de nkb a re Möglichkeit des Vorkommens mehrerer Serien
ele ktronen und de s Auftrete ns wechselseitiger rücktreiben der Kräfte
z wischen de n A t omt e i le n bringt uns die Tatsache i n Erinnerun g
d a ß ein che mi sc h e s Eleme nt innerhalb e iner Serie eine ganze Reihe
von Linien j a sogar außer einer Serie noch weitere L i ni e n s e r i e n
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1
*
4
zur Emission bringen kann Wieviele Schwingungszahlen sind
einem S e r i e ne le k t r on fü r eine bestimmte G leichgewichtslage eigen
t ümli c h ? Kommen verschiedene S e r i e n e le k t r one n mit verschiedenen
Schw i ngungszahlen in demse lben Atom vor ? Oder kann vielle i cht
dasselbe Atom in verschiedenen Gleichgewichts Anordnungen s e in er
Teile sich halten so daß ein und dasselbe S e r i e n e le k t r on in
den verschiedenen Anordn un gen verschieden e Schwingungsz a hlen
anni mmt ?
Diese Fragen füh ren uns noch näher an das Proble m der
Atomstrukt ur als die ursprüngliche Frage nach der Art der rück
tre ibenden Kräfte auf die S e r i e ne le k t r on e n Mi t theoretischen E r
wägungen a uf Grund des Z ee m a n E fle k t e s und des gesetzmäßigen
Baues der S p e k t r a ls e r i e n werden wir wohl kaum eine An t wort
a uf sie finden welche die w i rkl i chen Verhältnisse richti g wieder
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i
bt
Es
ist
vielmehr
notwendig
neue
Er
ahrungen
über
die
g
A n de r ung der optischen E i genscha ften der S e r i e n e le k t r on e n unter
dem E i nflu ß einer äußeren Kra ft zu suchen
Bei diesem Stand der Forschung über die Teilnahme der
S e r i e n e le k t r on e n an der Atom s t ruktu r erhebt sich die dringende
Aufgabe ei nmal di e elektrischen Quan t en inso nderhe it die Serien
elektronen eines Atoms der Kraft von Seite ei nes äußeren e lek
tris chen Feldes zu unterwerfen und zu prüfen ob und in welcher
Weis e dadurch die Schwing ungs zahlen und Schwingungs r ichtungen
der Serienlin ien be e i nflu ßt werden und weiter wie verschiedene
Linien derselben Serie wie verschiedene Serien des s elbe n Elements
wie endli ch gleichnam i ge Serien verschiedener E lemen t e sich hier
bei verhalten
In der M öglichkeit neuer Forts chritte i n der Erkenntn i s der
Atomstruktur und ihrer Dyn amik liegt der große Anreiz Methoden
zur Untersuchung der Emis s ion von Spektralli nien i n einem starken
elektri schen Feld auszuarbe iten und diese Untersuchung nach den
Gesichtspunkten der S e r i e n le h r e und des peri odischen System s
chemischer Elemente an zahlreichen Spektralli nien durchzu führen
Nebenher dü r fen wir mit der Möglichkeit rechnen durch die E r
kenntnis des Einflusses des elektri schen Feldes a uf Spektrallin ien
Licht und O r dnung in einen Teil des zu einem C h aos a n ge w a c h
sen e n s p e k t r a lan a ly t i s c h e n Beobachtungsmaterials zu bri ngen
In der Methode welche bis jetzt zur erfolgreichen Unter
s uch ang des Effektes eines elektrischen Feldes auf Sp ektrallinien
gefü hrt hat werde n als Mittel zur Anregung der Lichtemissio n
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5
Kanalstrahlen benützt Dieser Vorgang i s t so eigenarti g un d auch
reich an Einzelheiten daß wir die im elektri schen Feld auftreten
den Erscheinungen experimentell ni cht beher rschen oder theoretisch
nicht völlig verstehen könnten wenn wir nicht z uvor die Vorgänge
1
welche die Lichtemission durch die Kanalstrahlen ) bedingen o der
begleiten wenigstens in den Hauptzügen uns klar machen würden
.
,
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I oni s i e r nng
zwi s c h e n
2 Gle i c h ge wi c ht
.
E le k t r oni s i e r ung i n de n
und
Kana ls t r ah le n
.
Dank den glänzenden Untersuchungen von W W i e n J J
T h o m s o n H v o n D e c h e n d un d W H a m m e r J K o e n i g s b e r g e r
und seinen M itarbeitern i st heute die Ersch einun g der Kanal
2
strahlung ) i n den Hauptzügen a u fgeklärt Folgende Tatsachen
d ü rfen wir als sic h ergestellt betrachten
In den Kanalstrahlen kommen schnell bewegte positiv gel a dene
Atom und Mole k ü li one n vor Abgesehe n von Wassersto ff b ilden
die meisten bis jetzt untersuchten Elemente in den Kanalstrahlen
au ßer ein fach positiv geladenen auch noch mehrfach pos itiv ge
la de n e A t omi on e n ; über diese n Punkt verdanken wir besonders
J J T h o m s o n zahlreiche überzeugende Ergebnisse
Außer den positiv geladenen Strahlen k ommen in den Kanal
s t ra h len i n ein i gen Fällen auch noch negativ gelade ne schnell
bewegte Strahlen vor In fast allen b i s jetzt untersuchten Fällen
s ind die positi ven Kanals trahlen mit elektri sch ungeladen en oder
n eutralen Strahlen also schnell bewe gten neutralen At omen oder
Molekülen gemischt
D i e Kanalstrahlen entstehen dadurch daß vor der Kathode
positiv geladene Atome oder Moleküle von dem elektrischen Feld
oh ne e rhebli che Dämp fung durch Z usammenstöße beschleun i gt
werden dann be im Eintritt in die Kat h ode nk an äle dank ihrer
kinetischen Energie aus dem elektri schen Feld vor der Kathode
h eraussprin gen und hinter der Kathode s t r a h le n ar t i g weiterlaufe n
Im allge me i nen und dann besonders wenn die Kanalstrahlen
du r c h Zusamm e nstöße Li chtemission bew irken sollen bleibt der
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2) Vgl H v D
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6
Ladungszustand de r positiven und der neutralen Kanalstr ahlen
währe nd ihres Verlau fes i m Gas hinte r der Kathode nicht unve r
ändert Vielmehr könn en sich neutral e Strahlen d urch S t oß a uf
ruhende Gasm ol e kül e s elbst ionisieren indem sie ein Ele ktron oder
me h r ere von sich abgeben ; oder e s kö nnen sich positiv einwertige
Strahlen d urch Stoß in pos iti v me hrwertige Strahlen ve rwandeln :
zwei Vorgänge welche wir als Ionisierung der Kanalstrahlen b e
zeichnen Umgeke hrt können positiv einwertige Strahlen durch
Anlagerung je ein e s Elektrons oder po s itiv zwei ode r dre i wertige
Strahlen durch Anlager ung je zweier oder dreier E le ktronen zu
n e utralen Strahle n werden oder es können sich positiv m e hrwertige
Strahlen durch Anlagerung von Ele ktronen in pos i tive Strahlen
niedrigerer L a dungs s t ufe verwandeln : Vorgänge we lch e wir i n
de m Worte Elekt ronisierung zusammen fassen
!
Wi e zu e rst W W i e n ) erkannt und bewies e n hat bildet sich
zwischen de n zw e i e ntgegengeset zt en Vorgängen der I onisier ung
und der Elektron i si e rung der Kanalstrahlen e in bewegli ches Gleich
gewicht aus indem di e bewegten Kan als t r ah le nt e i lc h e n a uf ihrem
We ge im Gas nach mehr oder m inder kurzen Zwischenzeiten i h ren
Ladungszustan d ändern so daß in einem Ka n a ls t r ah le nbü n de l be
stän dig e i n bestimmter Bruchteil der Strahlenteilchen n eutral oder
ositiv
geladen
ist
p
Läßt man darum e i n Kanals t r ah le nbü nde l hint er de r Kathode
2
e i n paralleles elektrisches Feld ) so durchlaufen daß die p ositive n
St rahlen von ihm beschleunigt werden so e rhalten nicht alle Teile
des B ü ndels de n gleichen Geschwindi gkeitszuwachs da ja die
n e utralen nicht beschleunigt werden Schaltet man umge keh r t das
parallele elektrisch e Feld so daß es die pos itiven Strahl e n ver
zögert so wird s e lbst durch eine S p a nnung s di fle r e n z welche größer
als der die St r ahlen erzeugende Kat h ode nfa ll ist nicht das ganze
Bündel verzögert oder a us dem Felde zurückgeworfen vie lmehr
ble iben die neutralen Strahlen unb e e i nflu ßt und a uf ihre m Wege
bilden sic h aus ihnen durch Ionisierung wieder n eue p ositive
Strahl e n zum Ersatz der von dem Feld zurückgeworfen e n Strahlen
Man kann demnach ein Kan als t r ah le nbü n de l nicht bloß gleich
gerichtet in einem elektrischen Fel d sondern auch g e ge nge r i c h t e t
zu di esem verlau fen lassen
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27, 1 029, 1 908 ; 8 0, 349, 1 909
Z e i t s c h r 1 1 , 1 71 , 1 91 0
.
.
.
.
3 Ruh e nde
und
.
be we gt e I nt e ns i t ät
von S p e k t r alli ni e n i n
de n Kanals t r ah le n
.
Grund von Arbeiten von mir un d meinen Mitarbeitern
sowie dank wertvollen Untersuchungen anderer Forscher (S t r a ß e r
1
F u l c h e r und W i l s a r ) dürfen wir heute folgen de Tatsachen )
über die Lichtemission in einem Kana ls t r a h le nb ü nde l als sicher
gestellt annehmen
In einem Ka n a ls t r ah le nbü nde l kommen die Banden und die
2
Serienlinien ) des durchlau fenen Gases zur E mission Ist das
durchlaufene Gas versc h ieden von dem Gas aus dem sich die
Kanalstrahlen gebildet haben so zeigen die von den Kanalstrahlen
in ihm zur Emission gebrachten Banden und Serienlinie n fü r eine
jede Stellung de r S e hricht ung in bezug a uf die Ka na ls t r ah le na c h s e
dieselbe unveränderliche Lage i m Spektrum ; ihre Intensität ist
ruhend i n bezug a uf den Beobachter
Ist das Gas in dem die Kanalstrahlen verla ufen dasselbe wie
dasjenige aus dem sie erzeugt werden so sind zwei F älle von
Lichte mission zu unterschei den Einmal erhält man von dem Kanal
strahle nbün del in de m durchlaufenen Gas dessen B an de nli ni e n und
dessen Serienl inien in ruhender Intensität also an ihrem g e w öh n
lichen spektralen Ort w ie man auch die Sehrichtung zur Kanal
strahlenrichtung stellen mag Außerdem beobachte t man ab e r an
den Serienlinien noch ei ne zweit e Art von Inte nsität nä mlich
einen mehr oder minder breiten Strei fen au f der kurzwelligen
Seite der ruhenden Serienlinien wen n man den h e r a nla ufe n de n
Kanalstrahlen entg egenblickt ; dagegen tritt dieser Strei fen auf
der l a ngwelligen Seite der ruhenden Li nie auf wenn man de n
f ortlau fen den Kanalstrahl e n nachblickt
Und dreht ma n die Seh
achse aus einer de r b e iden Stellungen langsam i n di e zur Kanal
s t r a h le n a c h s e senkrech t e Stellu n g so zieht sich der Stre i fen mehr
und mehr zusammen nähert sich meh r und mehr der zugeordnete n
ru h enden Linie und fällt in der senkrechten Ste llung e ndli ch mit
d ieser zusammen
Dieser mit der Stellung von Seh und Kanals t r ah le na c h s e b e
w e gli c h e Streifen einer Serien linie stellt o ffenbar die I ntensität der
Serienlinie dar welche von den bewe g t en K a nalstrahlen selber
emittiert wird ; der Abstand ei n e r Linie i n dem Streifen von der
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1)
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8
ruhe nde n Linie ist gemäß dem bekannte n D o p p l e r s c h e n Prinzip
proport ional der Geschwindigkeit der Emissionsträger in der
Sehachse Diese I ntensität einer Seri e nlinie an welcher also ein
D o p p l e r E ffekt beobachtet werden kan n wird b e wegt ge
naunt
Aus der Breite des bewegten S t rei fens einer Serienlin ie in
den Kanalstrahlen i st zu folgern daß in de m Strahlenbündel
gle ichartige Emissionsträger von v e rs chie dener Geschwindigkeit
vorkommen Daß die positi ven Strahle n ei ner und ders e lbe n Art
in einem Ka na ls t r ah le nb ü n de l i m allgeme inen e i ne Re ihe von ve r
s c h i e de ne n Geschwindigkeiten besitzen ist auch d urch di e elektro
magnetische Analyse der Kanalstrahlen bewiesen
Die Emissio n de r b e wegten Intensität der Serienlinien in den
Kanalstrahlen ist e in e Folge des Zusammenstoßes von Strahlen
t eilch e n m i t ruhende n Gasmolekül e n
Ob bei e in e m solchen Z u
s amme n s t oß
der das b e wegt e T e ilchen z u Lichtemission anregt
d i eses seinen Ladungszustand unverändert beibehält oder ob es
s ich dabei ionisiert oder e le k t r on i s i e r t und i n f olged e ssen Licht aus
s tra h lt sei h ier nich t erörtert
1
Di e E mi ss i on ) de r ruhenden Banden und Serienlinien in den
Kanalstrahlen w ird bewirkt durc h de n Stoß von Kanalstrahlen
t eilch en a u f ruhende Gas moleküle Ob diese hierbei ionisiert werden
o der nicht se i hi e r eben falls nicht besprochen
Kanalstrahlen die in reinem Wassersto ff erz e u gt werden und
verlau fen bringen be i n i edrigem Druck die bekannte B a l m e r s c h e
L i n i e n s e r i e stärker zur Emission als das ruhende Banden oder
Vi e lli ni e n s p e k t r um des Wasserstoffs ; bei der L i ni e n s e r i e selber ist
d i e bewegte Intens ität be t rächtlich größer als die ruhende I nt e n
s i t ät
Mischt man rein e m Wassersto ff reines Helium bei so ergibt
s ich die bewegte I nt e ns i tät der H Serienlinien im Verhältnis zu
ihrer r uhenden Intensität weniger groß
I n de m Gemisch von reinem Wassersto ff und reinem Helium
und noch mehr in reinem Heli u m ist di e bewegte Intens ität der
Serienlinien des Heliums s e hr klein im Verhältnis zu ihre r ruhenden
Intens ität
Beim Au ftre ffen auf Salze der Alkal ien oder alkalischen Erden
bringe n Kan alstrahlen die Serienl inien des Metallatoms zur Emis
sion und zwar in ruhender Intensit ät
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42, 1 63, 1 91 3
.
10
verändert bei so verha lten sich die größten Geschwindigk e it e n in
den bewegten Streifen der zwei Linienarten wie 1 V2; denn e s
gelten ja fü r die größten kinetische n Energien der beiden Str ah len
1
1
==
==
m
m
e
V
b
arten die Gleichungen ä u3 l
und ä ä 2e V wo V die
vor der Kathode von den I onen frei durchlaufene Spannungs
differenz ist
In Wirklichkeit lieg t die Sache nicht so einfach ; es behalten
nämlich die zwei Arten positi ver Strahlen und die aus ihnen ent
stehenden neutralen S t rahlen ih re Ladun g nicht unverändert bei
vi el mehr unterliege n sie dem oben beschriebenen Spiel der Ioni
s i e r un g und E lektronisierung und so ist es möglich daß der Träger
einer bestimmten Gesch windi gkeit bald e i n positiv ein oder ein
mehrwertiges A t omi on bald ein neutraler Strahl ist Un d würden
nun die Träger aller vorkommenden großen und kleinen Strahl
geschwindigkeiten i n jedem Ladun gsz ustand die diesem e i ge n t üm
lichen Serienlinien gleich intensiv emittieren so würden die b e
w e g t e n Strei fen aller ihrer vorkommenden Serienl i nien dieselbe
In t ensitätsvert eilung zeige n
In Wirklichkeit kommt auch di ese äußerste Folgerung nicht
vor Es treten n ämlich in den bew e gten Streifen bei genügender
Dispers ion des S p e k t r a lap p a r at e s und bei geringer Zerstre uung der
Kanalstrahlen getrennt durch Wendepunkte i n der S c h w är zun g s
Ge s c h w i ndi g k e i t s Kur ve mehre re Geschw indigkei tsintervalle a uf
D i e s e Erschein ung erklärt si ch ungezwungen daraus da ß vor der
Kat h ode e i n und mehrwertige A t omi on e n beschleunigt wurden so
eine e i n oder me hrwer t i ge Geschwindigkeit gewannen und dann
hinter der Kathode nach I on i sierung oder Elektronisierung in dem
sel ben L a dungszustand die betrachtete Serienlinie emittierten
Indes ze i gen nun die Verteilungsku r ven der bewegten Strei fen der
Bogen und der F un k e nli ni e n einen großen Unterschied Die Bogen
linien besitzen nä mlich nur i n dem ei nwerti gen Ge s c h w i n di g k e i t s
intervall eine m e rkliche Inten sität eine viel kleinere in dem zwei
w e r t i g e n Intervall un d eine noch kleinere oder kei n e merkliche
I nte nsität in de m dreiwertigen Interva ll falls ein solches vor
handen ist Die F unk e n li n i e n dagegen besitzen in dem zwei oder
dreiwertige n Geschwindigkeitsinte r vall eine viel größere Intensität
als in dem einwertigen Intervall
Will man nicht zu z i emli ch willkürlichen und unbegr ündeten
Hypothesen seine Zuflucht nehmen so läßt die Feststellung der
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11
vorstehenden Tats ache nur folge nde Deutun g zu Die Träger der
F un k e n li ni e n eines Elements sind an dere als die Träger sei ner
Bogenlinien ; denn hätten die zwei Linienarten denselb e n Träger
so müßten ihre bewegt en Inte nsitäten wenigstens ähnliche Ve r
Da auf der anderen Seite beide Lini en
t e i lun g s k ur ve n zeigen
ar t en de mselben chemischen Atom eigentümlich sind so können
ih re Träger n ur hin sichtlich ihres La dungs zus t an de s voneinande r
verschieden sein
Werde n a lso die Bogenli nie n eines Elements von seinen neu
t r a le n Atomen e mitti er t so kommen s e in e F un k e nli ni e n aus de n
positiven A t omi on e n de s Ele ments Oder werden die Bogenlinien
wie ich es für die meisten u ntersuchten Fälle zu m mindesten wahr
s c h e i n li c h
gemacht habe von dem positiv einwertigen A t omi on
emitt iert s o sind die Träger der F unk e nli ni e n des Ele ments seine
z w ei oder dreiwerti gen A t omi one n Welche de r zwei Möglich
k e i t e n Wirklichkeit ist ob alle die besonderen Folgerun gen welche
ich für die Kanals t r ah le n s p e k t r a zahlreicher Ele mente gezogen
hab e zutre ffend sind kommt fü r die Bewertung des H a up t r e s ult at s
die ser Untersuchungen nicht in Frage
Es ist dies folgen des Resultat : Die Träger der Bogen und
die Träger der F un k e nli ni e n eines Elements sind Atome dieses
Elements die sich durch ihren positiven Ladungszust a nd oder
durch ihre n Gehalt von negat iven abtrennbaren Elektronen von
einander unterscheiden und zwar ist der Träger einer F unk e nli ni e
mindesten s um ein abtrennb ares Elektron ärmer als der Träger
einer Boge nli nie Ode r mit anderen Worten die S e r i e ne le k t r one n
eines Atoms welche vor und nach dessen I onisierung i n dem Atom
ve rband vorhanden sind erfahren bei der Abtrennung eines a h
tren nbaren Elekt rons eine weitgehende Änderung ihrer S c h w i n gun g s
zahlen
Die ses Result at über die Träger der Bogen und der Funken
linien gewisser Elemente und di e Feststellung der Bildung ein
und mehrwertiger positiver A t omi one n dieser Elemente re gen uns
zu folgenden Überle gungen an
W i e bereits oben dargelegt wurde ist e i n neutrales Atom eine
Anordnung von Teilen unt e r denen auf jeden Fall elektrische
Quanten insonderheit S e r i e n e le k t r one n vorkommen ; diese A n or d
nung ist als neutrales Atom stabil ; wird sie äußeren Kräft en
unterworfe n s o wird sie zwar de formiert und entwickelt Gegen
kräfte aber sie zerfällt n icht Nun kann man von einer s olchen
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12
Struktur e i n Elektron abtrennen von de m At om m a n che r Elemente
kann man sogar zwei oder mehr Elekt ronen abtre nnen ohne daß
der z urückbleibende A t omr e s t das pos itive A t omi on zerfällt und
sich durch Anlagerung von Elektrone n z um neutralen Atom zurück
zubi lde n vermag ; abgesehen von sei n er elektri s ch en Wirkung n ac h
außen stellt ein positives A t omi on vielmehr wieder eine st a bi le A n
ordnung von elektri schen Quanten i n sonderheit von S e r i e ne le k t r one n
dar Die ne ue stab ile Anordnung muß sich mi ndestens hinsichtlic h
de r Lage der S e r i e n e le k t r on e n relativ zum A t omze nt r um und
zu anderen ben a chbarten Teilen oder auch hinsichtli ch i h rer Ge
s c h w i n di g k e i t von d e r stabilen Anordnung des neutralen At om s
unterscheiden denn die Schwingun gszahlen der im A t omr e s t ver
bleibende n S e r i e ne le k t r on e n i st eine andere geworde n Un d e i n
ähnlicher Unterschied muß zwischen den stabilen Anordnunge n
des A t omr e st e s im ein und im zwei w ertigen A t omi on bestehen
Diese Folgerung der Möglichke it der Existenz ein es chemische n
Atoms i n mehrere n stabilen Formen von verschiedener Zah l ah
t r ennbarer Elekt ronen und von verschiedenen Spektren der i m
A t omr e s t sitzenden S e r i e ne le k t r on e n ist gewi ß nicht anschaulich
aber sie bedeutet fü r den Anfang der Erforschung der Atom
struktur doch einen S chritt vorwärts und kann vi elleicht i n Ver
b i ndung mi t anderen Te i la ufs c h lü s s e n über di e Ato mstruktur zur
En t wickl ung einer bestimmten und vielleicht auch anschaulichen
Vorste llung ü ber diese dien e n
Weiter unten wird sie uns au f
Grund neuer Erfahru n gen über das Verhalten au fein a nderfolgender
Glieder einer Serie die Anregung zu e iner Auffassung von dem
chemischen Atom und von seinen A t omi one n geben welche dieser
nicht die Starrheit und Un veränderli ch keit zuweist die man bis
jetzt mi t de m Begriff des chemischen Atoms zu verbin den pflegte
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5
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Te i lwe i s e Pola r i s at i on de r be we gt e n I nt e ns i t ät
von
S e r i e nli ni e n
i n de n Ka na ls t r ah le n
.
Nur ungern h abe i ch mich entsch lossen die i n d iesem A h
‘
sch n i tt beschriebene Erschein ung ) mit in den Rahmen dieser
Sch r i ft au fzuneh men Ich h abe nämli ch ü ber sie nur qualita tive
Beobachtun gen noch keine genauen Mes s ungen an gestellt Un d
sol an ge dies nicht geschehen i s t möch t e ich s i e nur mi t Vorbeh a lt
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13
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zu den experimentell sicher gestellten Tatsachen rechnen Auch
ste h t sie in keine m unmittelbaren Zusammenhang mit dem E ffekt
des elektrischen Feldes auf Spektrallini en I ndes ist s i e im Falle
der Wassersto ff kanalstrahlen bei der Unters uchung dieses E ffekte s
nebenher zu beobachten und ihre Deutun g führt a uf e ine anschau
liche und mit der elekt romagne t ischen Theorie verträgliche Vor
s t ellung über die Anr egung der Schwi ngungen der S e r i e n e le k t r one n
der Kanalstrahl e n i n e iner ausgezeich neten Achse Darum sei sie
hier kurz beschrieben
Die ruhende I ntensität der B a nde nli ni e n und auch der Serien
linie n di e in einem Ka na ls t r ah le nbün de l zur Emission gebracht
werden zeigt in den bis je t zt untersuchten Fällen keine merkliche
Polarisation in bezug au f d i e A ch se der Kanalstrahlen
Dagegen ist die bewegte I ntensität der Serien linien de s Wasser
stoffs zu eine m kleinen Bruch teil in de r Weise polari siert daß fü r
einen senkrecht auf di e Ka na ls t r a h le n a c h s e blickenden Beobachter
die elektri schen Lichtschwingungen parallel de r Ka nals t r ah le na c h s e
etwas i ntensiver sind als die senkrecht dazu stehen den Schwingungen
E s liegt folgende Deutung d ieser Beobachtung nahe
Wird e i n elektrisches Quantu m insonderheit in einer b e
s t immten Ach se beschleunigt so nimmt gemäß der M a xw e l l schen
elektromagnetisc h e n Theori e ein senkrecht zu der Achse a uf das
Elektron blickender Beobachter eine S t rahlung wahr deren ele k
t r i s c h e r S c h w i n g un g s Vektor parallel der B e s c h le uni g un g s ac h s e
2
steht In der Tat haben O h G
E B a ß l e r ) und J H e r
3
we g ) an der von einer Antikathode kommenden Röntgenstrahlun g
feststellen können daß in i h r fü r einen senkrec h t auf das Kathoden
strahlenbündel bli cke nden Beobachter die Intensität der S c h w i n
gungen parallel der Ka t h ode n st r ah le n a c h s e etwas größer i s t a ls
diejenige der Schwingu ngen se n krecht dazu eine Erscheinung die
s ich zwanglos dah in erklärt daß wie es einleuchtet die B e s c h le u
n i gun g e n der Ka t h o de n s t r ah le le k t r on e n i n de r
Antikathode p a
rallel der Kat h ode ns t r ah le n a c h s e vor den ü brigen im Vorkommen
und in der Größe ausgezeichnet sind So leuchtet auch die A n
n ä h me ein daß die S e r i e n e le k t r on e n eine s Ka na ls t r a h le nt e i lc h e n s
beim Stoß a uf ein Gasmolekül vorzugs weise in der Achse de r
Geschwindigkeit des Ka n als t r ah ls beschl e uni gt werden Ist die s
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28 , 208 ,
29 , 398, 1 909
.
.
14
wirklich der Fa ll d a nn dürfen wir jeden falls di e oben g e k e nn
zeichnete teilw e i se Polari sation der bewegten I ntensität der Kan al
strahlen erwarte n
,
.
II
6
.
Me t h ode
.
Me th oden
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Be obac ht ung de s
zur
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ue r c i fe k t e s
.
Die Wirkung des elektrische n Feldes auf Spektra llinien für
den Fall daß die Sehachs e senkrecht zur Achse des elektrischen
Feldes steht wird Transversal ode r Que r e ffe k t genannt F ü r
seine Beobachtung hat sich eine Methode ) als brauchb a r erwiesen
welche a uf folgendes Prin zip gegründet ist
I n einem verdünnten Gas werden zwei ebene Elektroden p a
ra llel zueinander so nahe einander gegen ü ber gestellt daß selbst
e i n e große Spannungsdi fferenz zwischen i hnen keine selbständi ge
Strömung (Gli mms t r om oder Lichtbogen) zu erzwinge n vermag
Z u di esem Zweck dar f der Elektrodenabstand n i ch t größer als
3 mm sein wenn der Druck des Gases so gewählt ist daß die
Länge des Kat h ode ndunk e lr aume s fü r ihn mehrere cm beträgt ;
ferner muß die Glaswand di cht aber ohne Berührung an die Ele k
t r ode n gerü ckt sein damit sich nicht se itlich i n einen s i ch dar
bietenden Gasraum ein Gli mms t r om zwische n den Rändern der
zwei Elektroden herstellen kann I n dem so gewonnenen ele k
trischen Feld zwischen de n zwei Elektroden wird d ie Em i ssion
von Spektralli nien dadurch erregt daß Kanalstrahlen die ih ren
Ursprung außerhalb des Spannun gs feldes haben in diesem zum Ve r
la uf gebracht werden
Zum Zweck der Beobachtung des Que r e ffe k t e s kann man das vor
s tehende methodische Prinz ip in folgender Aus führung verwenden
Wie in Fig 1 gezei gt ist s ind in einer zylindrischen Röhre von
—
3 6 cm Durch messer zwei Elektroden F und K einander in kleinem
A bstand gegenüber gestellt Die eine von i hnen (F ) ist eine massive
—
—
2 3m m dicke Alum iniumscheibe in ihrer Mitte durch einen 3 5 mm
d icken i n sie e i n ge ni e t e t e n A lumi ni ums t i ft gehalten ; die andere
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Aluminiumscheibe
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m a c hten zylindrischen 2 cm hohen Ring Diese Elektrode K dien t
auß erdem als K a thode fü r einen Gli mms t r om in dem Gasraum auf
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10 15
i h re r Vorderseite Zu diesem Zweck ist ihr in
cm Abst an d
eine scheiben förmige Anode A gegenüberge st e llt Zwisch e n A un d K
wird eine H ochspan nun gsquelle gelegt un d es wird der Ga sdruck
in der Röhre so gewählt daß s ich vor die Kathode K ein Kathoden
—
f all von 3000 1 0000 Volt legt ; dieser beschleuni gt nach der An ode
zu in der be kannte n Weise die Kathodenstrahlen nach der Kathode
zu die Kanalstra hlen Diese tre ten durch die dicht ne beneinander
lie genden 1 mm weite n Löcher in das Spannungs fe ld hinter der
Kathode und rufe n hie r die g ewünschte Lich temission hervor An
d e n Elekt roden K un d F des Spannun gs feldes lie gt eine Quelle
von Gleichspannung Diese speist im Spannungs fe ld solange in
ihm Kan alstrahlen I onisation hervorbringen einen unselbstän digen
S trom und hält zwischen den Elektroden des Spannungs feldes im
Ab s tan d a eine an einem Elekt romete r abzulese nde Spannungs
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5000 1 0000Volt
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d i fferenz V
au frecht I st das elektrische Feld zwischen ihnen
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homogen ) so ist ü =
di e elektri sche Feldstärke i n i h m Damit
d e r unselbständige Strom im Spannungs feld nicht in einen ge fährlich
s t a rken Lichtbogen um s mi n g e n kann ist in seinen Kreis ein
roßer
g
W iderst and eingeschaltet ; doch darf dieser nicht so groß sein daß er
—
m ehr als 1 0 20
Spannung der Gleichst romque lle aufnimmt Die
S tärke des unselbständ i ge n Stromes im Spann un gs feld beträ g t unter
—
n
regelrechte Bedi n gun gen 1 1 0 Milliamp e re Er muß wie bereits
bemerkt wurde m it ein e r Gleichspannun gsquelle hergestellt werde n
Zum Zweck genauer Messungen sind a uch die Kana lstrahlen mi t
k onsta nt e m Gleichstro m aus einer Dynam o Batterie oder I n
— 4 Milliampere Stromst ärke zu erzeugen
flue nzma s c h i n e von
;
für di e m eist e n Zwe cke genü g t aber hi e rfü r der Strom eines I n
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16
Es seien hier ei nige pra ktische Angaben über H oc h s p a nn ungs
quellen und ihre Schaltung einge fügt G ute Erfahrungen hab e
ich mit eine r Dynamo maschine von Schuc kert (Nürnb e rg) g e
macht s i e besitzt eine elektromot orisch e Kraft von 5 000 Volt und
eine maximale Stromstärke von Ampere beanspru c ht sehr wenig
Wartun g ist i mmer betri ebs fertig und hält unbegr enzte n Daue r be
trieb aus (Preis mit Motor un d Zubehör 1 800
Wegen de r groß e n
Selbst induktion des Ankers darf man ihr indes keine s chnelle
Änderun g der Stromstärke zumuten auch muß man den Kreis i n
dem ihr Anke r liegt sorg fältig vor einer elektrom a gneti schen
Schwingung von erheblicher Spannung s Amp litude hüten Schaltet
man die Dynamo m i t a nderen Spannungsquellen etwa mit Hoch
so muß man den einen Pol de r
s p an n ung s b a t t e r i e n in Reihe
Maschine erden und an ihren anderen Pol die Batt erien legen ; d an n
wird die größte Spannungs differenz welche der Dy na moank e r
gegen den geerdeten F e ldma gne t e n annimmt nur gleich de r
M a s c h i n e n s p a nn ung und ein ge fährliches Funken zwischen Anke r
und Feldmagn et bleibt aus H oc h s p a nnung s b at t e r i e n vertragen
zwar große Stromschwankungen und bei guter I solation eine groß e
Spannungsdifferenz gege n die Erde ; indes begrenzt ihre mäßige
Kapazität bei ihrer Verw e ndung die Zeitdauer spektraler A uf
nahmen ihr Au f laden ist lästig ihre Lebensdaue r selbst hei vor
s i c h t i g e r Behandl ung kleiner als zehn J ahre
Bei den hier b e
s c h r i e be ne n Versuchen habe i ch ein e gut iso lierte Batterie in drei
fahrbaren Kästen zu 6 000 Volt (Preis 36 00 M Lie ferant M B orn
häuser i n Ilmenau) und eine weni ger gut isolierte Batte rie von
Kli n ge lfu ß (Ba s el) zu 3200 Volt ben utzt
Di e drei S p ann un gs
quellen wurden in der Reihe geerdete Elektrode Dynamo großer
Widerstand Kli ng e lfu ß Batterie Bor nh äus e r Batterie große r
Widerstand nicht geerdete Elektrode hintereinan der geschaltet
Wichtig ist folgen de Schaltung Ma n hat die Stromquellen
welche das Spannungs fe ld bedienen vor einer Spannun g oder
einem S e i t e ns t r om aus dem Kreis des Gli mms t r om s zu schützen
welcher die Kanalstrahlen erzeugt Zu diesem Zweck läßt man
d i e gemeinsame Elektrode der zwei Stromkreise dauernd an de r
E r de liegen
De m e lektri schen Feld zwisch en de n Elektroden F un d K l a sse n
s i ch zw ei Richtunge n geben Ist F mi t dem n egativen K mit dem
positive n Pol der Stromquelle verbund e n so erfahre n die i n das
Spannungsfeld eintrete nden positive n Ka nalstrahlen einen neuen
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18
In folge der Z e rstäubung der El e ktroden durch die Kanal
st r ahle n bedeckt sich die Rö h r e nw a nd i n man c hen Fällen in
stör e nd kurzer Zeit mi t einem l i chtabsorbierenden Metall beschlag
Um ungehindert hi e rvon und z ude m im ultravioletten Spektrum
la n gda ue r nde Beobach t ungen mit derselben Röhre aus führen zu
könne n versieht man die Röhre in der aus Fig 2 ersichtlichen
—
W eise mi t einem 3 4 cm lan gen S e i t e nr oh r a u f das eine Fluß
Doch darf e s an seiner Ansatzstelle nicht
s p a t p la t t e gekittet wird
—
weiter als 2 3 mm s e in sonst erzwingt sich leicht ein Gli mm
s t rom an der Ansatzstelle im Spannungsfeld Existenz
Damit durch die ele ktri sche Kra ft nich t die Gli mms t r omk a t h ode
ve rschoben oder verdreh t werden kann ist sie an ihrem ob e ren
Rande an drei in de n Ecken eines gl e ichs eitigen D r eie cks li egen
den Punkten fes t ge halte n U nd z w ar ist sie i h e inem d ieser dre i
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2
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Punkte durch den 2 mm dicken A lumi ni ums t i ft ge stützt der zur
Stromz ufüh rung dient (Fig
dies e r selbst sitzt in einem Glas
röhrchen un d ist durch einen
mm dicke n E i n s c h me lzp la t i n
draht in einem seitlichen A n s a t zr öh r c h e n festgehalten I n den
z wei anderen i n der Fig 1 nicht gezeichnete n Stü tzpunkten wird
d i e Gli mms t r omk a t h ode von 3 mm dicken Glasstäb e n ge h alten di e
a us seitlichen A n s at zr ö h r c h e n heraus durch 2 mm we i te Löcher
k onisch in den zylindrischen Ring der Kathode a u f gleicher Höhe
wie der in Fig 2 gezeichnete A lumi ni ums t i ft ein gre ifen
Unter welchen Bedingungen der unselbständige Strom im
Sp annungs fel d stehen bleibt ohne in einen L i c h t bog e nfunk e n über
1
z uspringen habe ich a n anderer Stelle ) aus führlich dargelegt
Hi e r beschränke ich mich a uf folgende Angaben über die e r zi e l
bare Stärke des e le ktrischen Feldes im leuchtenden Gasraum
zwischen de n Elekt roden F und K Ohne Schwierigkeiten haben
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ich und meine Mitarbeiter nach der obigen Methode erst Felder
später Felder von 7 4 000 Volt >< cm
von 5 0000 Volt >< cm
i n Gleich und Ge g e n s c h a lt ung während lan gfri sti ger Aufnahm e n
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halten kön ne n ; H W i l s a r ) hat Beobachtun gen mi t eine m Feld
von 6 3000
gemacht Was die Prüf ung der Homo
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des
Feldes
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gibt
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von
Spektral
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linien dazu selbst ein Mi t te l in di e Hand Bildet man nämlich
das leuchte nde Spannu ngs feld s t igmat isch auf den Spalt eines sti g
m at i s c h arbei tende n S p e k t r ogr ap h e n ab so erscheinen unter den
angegebenen Bedingungen di e ele ktrischen Komponente n einer Linie
a uf ihrer
ganzen Länge parallel zueinander Hieraus i s t zu
schließen daß das sie erzwingende elektrische Feld am Orte der
beobachteten Lichtemission homogen ist
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Me t h ode
zur
Be obac h t ung de s Längs e fi e k t e s
.
Fällt bei der Beobachtung der Lichtemission im elektrischen
Feld die Sehachse in di e Achse des Feldes so wird die beobachtet e
Wirkung a uf Spektrallinien dere n Lo ngitu din al oder L äng s e ffe k t
genann t Dieser hat nicht die gleiche Bedeutung wie der Que r e tfe k t
Während näml ich i n diesem Lichtschwing ungen parallel und s enk
recht zur F e lda c h s e beobachtet werden können komme n im Längs
effek t nur Lichtschwingunge n senkrecht z ur F e lda c h s e in die Seh
achse des Beobachters Zudem bietet die Beobachtung des Längs
e ffekt es größere Schwierigkeiten als diejenige des Que r e ffe k t e s Man
wird sich also zunächst darau f beschränken an einigen vorbildlichen
Spektrallinien die Verhältnisse des L än g s e tfe k t e s festzustellen und
sei ne weite re Untersuchun g für diejenigen Fälle aufzusparen in
denen ein theoretisches Int e resse vorliegt
An den Serienlinien des Wassersto ffs und des Heliums wurde
2
der L äng s e ffe k t de s e lektrischen Feldes nach folgender Methode )
untersucht ; sie stellt e i ne andere Anwendung des oben angegebenen
methodischen Prinzips dar Als L i c h t e r r e g e r in einem Spannungs
feld werden wieder Kanalstrahlen ben ü tzt Doch wird nunmehr
n i cht wie bei m Que r e ffe k t die F e lda c h s e i n di e Achse der Kanal
strahlen gelegt sondern senkrecht zu dieser gestellt Die Be
ob a c h t u ng erfolgt durch Löcher in der A node des Spannungs feldes
hindurch also in der Achse des Feldes und senkrecht zur Achse der
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20
Kanalstr ahlen A uf die s e Weise wi rd erreicht daß nur Licht aus
dem Spannungsfeld in di e Sehachse gelangt und kein D o p p l e r
Effekt an den Linien der primären Kanalstr ahlen stören kann
In der ausführlichen Mitteilung über diese B e obachtungen ist auch
dargelegt aus welchen Grü n den auch ein D o p p le r E fie k t infolge
der Beschleuni gung der positiven Strahl e n und A t omi one n i m
Spannungsfeld s i ch nicht störend bemerkbar machen konnte
Die Einzelheit e n der gewählten Versuchsan ordnung waren
folgende
Fig 3 gibt den axi alen Schnitt durch di e Gli mms t r om
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Se h r i ch t ung
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de s S p annungs fe lde s
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kat hode und das Spannungs feld I n der Mi t te des Bodens de r
mm breiter Schlitz
Gli mms t r omk a t h ode ist ein 3 mm la n ger
angebracht durch diesen tritt e in Kan als t r ah le nbü n de l von gleichem
Umriß in das Spannungs feld hinter de r Kathode A uf deren Rück
seite ist n ämli ch die Alumi niumanode des Spannungs feldes aufg e
nietet so daß die Kan alstrahlen g erade an ihrer Oberfläche ent
lang laufen Parallel ihr gegenüber in
mm Abstand ist als
Kathode des Spannungs feldes eine Aluminiumscheibe von 8 mm
Durchmesser aufgestellt so daß eben falls da s Ka n a ls t r a h le nbü nde l
an ihrer Oberfläche entlang läuft Uber di e Aluminiumscheibe ist
ein vorne abgeschliffenes Glasrohr so weit g esch oben daß sein
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21
vorde re r Rand (punktier t) die A n ode nfläc h e ber ührt In des ist i n
d e m Glasrohr unterhalb des Schl i tze s i n der Gli mms t r omk a t h ode
e ine 3 mm lange
mm bre i t e !ffnung gelassen so daß das Kanal
strahlenbündel unbeh indert in das Spannungs feld eintreten kann
Es i s t sorgfältig darauf geachtet daß di e über die Aluminium
scheibe geschoben e Glasröhre diese und di e über ihr sitzende
mm
G li mms t r omk a t h ode nicht ber ü hrt sondern übera ll
Abstand von ihnen hält
In der A n ode des S p annungsfeldes s ind dicht nebeneinander
drei Reihen 1 mm weiter Löcher angebracht D urch di ese h i n
durch als o i n der Achse des Spannungsfeldes und s enkrecht zum
Ka na ls t r ah le nb ü nde l kann der L än g s e fle k t beobachtet werden
.
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Me t h ode de r
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Kat h ode nsc h i c h t
.
Nachdem einmal mi t Hil fe der oben beschriebenen Methode
die elektrische Zerlegung von Spekt rallinien er folg r eich unter
sucht worden i st lie gt es nahe nach anderen Fällen zu s uchen
in denen d ie Emission von Spektrallinien in einem hinrei chend
st arken elektri schen Feld erfolgt So kommen in der positi ve n
Säule des Gli mms t r ome s und des Lichtbogens gleichzeitig Licht
emission und elektrisches Feld vor Hier ist die elektrische Feld
s tärke bei 1 0 mm Gasdruck von der Ordnung 1 00 Volt
cm
h
be i 7 6 0 mm Druck von de r Ordnung 3000 Volt >< e m
bei kleiner
Stromstärke Es wird also durch Anwendung von großer D i spersion
bei niedrigem Druck un d schon mit Hi lfe von kleinerer Dispersion
bei höherem Druck gelingen an geeigneten Lin ien die Zerlegung
durch die elektris che Kraft in der positiven Säul e zu beobachten
Dabei muß man sich erinnern daß das Spannungsgefälle in der
positi ven Säule mit wachsender Stromstärke und auch bei zu
nehmender Dichte ei nes i n da s Gas eingeführt e n Metalldamp fes
abnimmt So besitzt der nicht oszillatorische oder Gli mmst r om
funke zwischen Meta llpolen i n freier Lu ft eine sehr vi el kleinere
Stromstärke und darum e i n größeres Spannungsgefälle als der
o s zillatorische oder L i c h t bog e n fun k e In jenem werden also elek
t r i sch e mp fin dliche S p ektrallinien we iter als i n dies e m zerle gt
werden Bis jetzt liegen indes noch ke ine Beobachtungen über
die Zerlegung von Spekt rallinien i n der positive n Säule vor
Ein anderer Fall von Lichtemission in einem elektrische n
Feld lie gt in der ersten Ka t h ode ns c h i c h t des Gli mms t r ome s vor
I n ihr wird j a wie in der oben beschrieb e nen Methode das Ga s
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.
durch di e Kanalstrahlen welche a uf die Kathode zulau fen und
zu einem kleinen Te i l auch durch die von ihr we glau fenden Ka
t h ode n s t r a h le n zum Leuchten angere gt un d das elektr ische Feld
in welchem es st at t h at ist eben dasj enige welches die elektrischen
Strahlen vor de r Kathode beschleunigt Und zwar i st dieses Feld
in de r ersten Kat h ode ns c h i c h t des Gli mmst r oms besonders in nu
mittelbarer Nähe der Kathode beträchtli ch A us di esem Gr unde
habe ich bereits i n meiner ersten Mitteilung über de n Effekt des
elektrischen Feldes darauf hingewiesen daß sich dieser in jener
Partie des Gli mmst r ome s nach w eisen lassen wird Bald darau f
l
gelang dies in der Tat A L o S u r d o )
Für quantit ati ve Untersuchungen über den Effekt des elek
trischen Feldes a uf Spektrallinien ist nun freilich die Methode
?
der ersten Ka t h ode ns c h i c h t we nig gee ignet ) Es ist nämlich das
elektrische Feld in dieser S t r omp ar t i e nicht homogen sonder n
nimmt von der Kathode weg nach dem Dunkelraum zu erst lan g
sam dann ziemlich rasch ab Es hält schwer einer Linien Zer
legung die an einem bestimmt en S t r omque r s c h ni t t vor der Katho de
beobachtet wurde die sie erzeugende elektri sche Feldstärke zu
zuordnen da die Messung des Spannungsgefälles mi t Hilfe von
S onde n ungenau und umständli ch ist Weiter hat notgedrungen
das e lektrische Feld in de r ersten Kat h ode n s c h i c h t immer dieselbe
Richtung wie die Geschwindigkeit der das Leuchte n hervorrufenden
Kanals trah len (i m we iteren S inne) es läßt sich nicht wie be i der
oben ange g ebenen Metho de den Kan alstrahlen e nt g e ge nr i c h t e n
A uf der anderen Seite hat die Methode der ersten Kathoden
schicht den Vort eil daß s ie nur eine einzige Spannun gsquelle e r
Für
fordert und daß hier fü r sogar e i n I n du k t or i um ausrei c ht
Vorführun gszw e cke ferner fü r qualitat ive Beobachtungen wird s i e
3
da r um ihren Z weck erfüllen
Un d A L o S ur d o ) und L Pu c
‘
c i an t i ) haben s ich ein Verdien st er w orben daß sie di e Methode
de r ersten Ka t h ode n s c h i c h t ausgearbeitet haben Um n ämlich eine
d
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erzielen
haben
sie
große Feldstärke vor der _
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z
Kathode
bekannten Tat s ache Gebrauch gem acht da ß der Kat h ode n fall für
ei nen best immten Gasdruck bei Vergrößerung der kathodischen
Stromdichte infolge von Que r s c h ni t t sve r r i ng e r ung stark ansteigt
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1 5 , 1 22, 1 91 4
l 5 , 21 5 , 1 91 4
i n c 23, 1 43, 1 91 4
Z ei t sc h r
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sch r
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23, 329, 1 91 4
.
23
So haben sie di e Gli mms t r omk a t h ode i n ei ner engen Glasröhre
untergebracht und dad urch ein Spannungsge fälle erhalten da s zur
Zerlegung der Wasserstoff l inien ausreichte
,
.
9
.
Me th ode n
E i nfüh r ung
zur
be li e bi ge n E le me nt e s i n das
S p a nnungs fe ld
e i ne s
le uc h t e nde
.
Besit zt das E lement an dessen Lin i en der elektri sche E ffekt
untersucht werden soll bere i ts bei Zi mmertemperatur einen merk
lichen Damp fdruck so kann sein Gas oder Damp f zur F ü llung der
Ka n als t r a h le nr öh r e
unter Umständen in Mischung mit einem
anderen Ga s be nützt werden Es erschei nen dan n i n den Kanal
strahlen sein e Linien i n ruhender un d bewegter I ntensität
I st diese Vorausset zung nicht er füllt so kan n man bei g e
wi ssen Ele menten an Stelle des gas förmi ge n unverbundenen Ele
mentes eine scho n bei mäßiger Temperat ur flüchtige Verbi nd un g
von i h m dem Ga s i nh a lt der Ka na ls t r ah le nr öh r e h e i mi s c h e n und e r
hält so seine Linie n i h dem leuchtenden S pannungs feld Doch mu ß
die Verbind ung die Eigenschaft haben daß s i e sich leicht wieder
aus ih ren Komponenten zurückb ildet wenn sie im Gli mms t r om
zersetzt w ird So läßt sich Kohlensto ff i n den Kanalstrahlen leicht
in der Verb i ndung mi t Sauerstoff (002 CO ) dagegen nicht in Ver
bindung mi t Wasserst o ff untersuchen Die Kohlenwasserstoffe
werden nämlich durch Kanal und Kathode nstrahlen rasch i n
Wasserst o ff und festen a uf die Wände sich absetzenden Kohlen
sto ff zersetzt ohne sich in genü gender Menge h i eraus wieder zu
erneuern Weitere Angaben über diese Methode sind an an derer
‘
Stelle ) mitgeteilt
Eine dritte Methode die Atome eines festen met allischen Ele
mentes in das leuchtende Spannungsfeld zu bringen besteht darin
des s en Elektroden aus i hm herzustellen und die Gli mms t r omr öh r e
mit einem Gas zu füllen dessen Kanalstrahlen das Metall der
Elektroden des Spannungs feldes stark zerstäuben Die zerstäubten
Metallatome werden da nn im Kan als t r ah le nb ün de l überwiegen d
zur Emission ruhender I ntensität angeregt Diese Methode ist
bereits an Al umini um und Eisen erfolgreich er probt word e n
Bei den Alkalien un d alkalischen Erden läßt sich endli ch eine
viert e Methode mit Vorteil ver w en den welche der Z e r s t äub un g s
methode ähnlich ist Fa llen nämlich hinre i chen d schnelle Kanal
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43, 1 01 8, 1 91 4
.
24
strahlen auf farblose Salze oder Oxyde der Alkalien oder alka
li s c h e n Erden so leuchtet die S a lzob e r fläc h e ziemlich intensiv i n
Diese interessante Ersch einung ist
de n Serienlini e n des Me t alls
1
?
zuerst von V C a r l h e i m G y l l e n s k ö l d ) und G W e n d t und mir )
untersucht worden Es läß t s ich zeigen daß di e Emission der
Serienlinien ni cht innerhalb des festen Salzes sondern in dem
Gasraum unmittelbar an der S a lzobe r fläc h e er folgt und zum m in
de s t e n wahrscheinlich machen daß die S e r i e n e mi s s i on h i erbei in
fo lgender Weise zustande kommt Durch einen a u f ein S a lzmole k ü l
f allende n Kanalstrahl wird das Metallatom als positives I on heraus
geworfen und zugleich zur Emi ssion seiner Serienlinien angeregt
Absorbiert d ie feste S a lzobe r fläc h e nicht ihre Schwingungsenergie
so kan n diese von den abgesprengt en A t omi on e n in den Gasraum
h i nü bergetragen und dann hier ausges t rahlt werden
Wie nach
dieser Auffassung zu erwarten ist un d wi e in der Tat di e B e
ob a c h t un g bestäti gt
ist die leuchtende Gasschicht an der Salz
ob e r fläc h e um so dicker je größer d i e Geschwindigkeit der abge
sprengten Metallionen ist ; denn um so weiter vermögen d iese
vorwärts zu fliegen ehe ihre bei der Abtrennu n g angeregte Licht
emission erli scht Bei einem und demselben Metall z B Nat rium
i s t demnach die leuchtende Sch i chtdicke um so größer je größer
die kinetische Energie der auffallenden Kanalstrahlen je größer
also der s ie erzeugende Kat h ode nfall ist Sie ist ferner fü r ein e n
und den selben Ka t h ode nfa ll um so grö ßer je kleiner das Gewicht
des Metallatoms ist So liefert Lithium lei cht Schichtdicken bis
zu 3 mm bei Natri um läßt sich indes schon eine Schichtdicke von
1 mm nur schwer erzielen un d noch dünner wird s i e bei den
schwereren Alkalien Ähnlich steht es in der Rei he der alkali schen
Erde n
Abgesehen von de r L i c h t e r r e g ung bei der Abtrennung können d i e
zerstäubten Met allatome bei dieser Methode noch durch den Stoß
von Kathoden oder Kanalstrahlen im S pannu ngs feld zu Licht
emi ss ion angeregt werden So ist zu ve r stehen daß die vorstehende
viert e Methode bei richti ger Handhabun g eine intensive Licht
emission im Spannungsfeld liefert In der Tat läßt sich bei Lith ium
Natrium und Calcium nach dieser Meth ode eine sehr intensive
Li chtemiss ion im Spann ungs feld erhalten Um rasch hintereinander
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38, 6 69, 1 91 2
.
.
4, Nr 33, 1 908
.
.
26
herausgenommen und nach Beschickung des Tellers mi t dem neuen
Salz wieder e ingesetzt
Die hierbei von uns verwendete Kan a lst r ah le n r öh r e hatte di e
Form die bereits früher beschrieben wurde Sie war also am
Span nungsfeld mit ei nem S e i t e nr oh r versehen a uf welchem eine
F lu ß s p a t p la t t e saß
Bei Füllung der Kana ls t r a h le nr öh r e mit Wa s sersto ff wären
die unters uchenden Salze oberflächlich rasch zu Metall re duziert
worden Aus dessen Oberfläche hätten dann die zerstäubte n Metall
ionen nicht leuchtend a u s treten können ; man hätte so nur die
geringe Lichtemi ssion im Spannungs feld an de n hier von Strahlen
gestoßenen zerstäubten Metallatomen erhalten Wir haben darum
die Ka na ls t r a h le nr öh r e bei di esen Beobachtungen mit Sauerstoff
betrieben inde m wir durch elektrische Heizung eines mit Kalium
chlorat g e fü llte n S e i t e n r oh r e s dauernd Sauersto ff in di e Röhre
entwi ckelten und aus di e ser dau ernd Gas abp ump t e n So l i eß s i ch
zwar eine Schwärzung der bestrahlten Salze ni cht ganz vermei den
i mmerhin bl i eb aber di e Lichtemission ü ber ihnen hinreichend
int ensi v
In der vorstehenden Weise haben wir Lithium Natri um
Magnes ium un d Calcium untersucht Wir ve rwendeten hierbei die
Chloride di eser Metalle
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10
.
Op t i sc h e Me t h ode n
.
Der Z e e m a n E fi e k t ist f ür alle Serienlinien von derselben
Größe nordnun g Es können daher in e ine m bestimmten Te il des
Spektrums die Lin i en verschiedener Elemente mit Hilfe desselben
An ders liegt die Sache bei
S p e k t r og r a p h e n untersucht werden
dem Effekt des elektri schen Feldes Er i st für gleichna mige
Linien verschiedener Elemente ja sogar für Linien desselben Ele
mentes um e i ne oder z wei Zehnerpotenzen verschieden ; für seine
Untersuch un g an verschiedenen Linien sind darum S p e k t r ogr a p h e n
von versch iedener Dispersion zu verwenden
Für die Beobachtung des elektrisch en Effektes an den diffusen
Nebenserien des Wassersto ffs Heliums und Lithiums i s t ein Prismen
—
oder Gi t t e r s p e k t r ogr a p h von 1 mm : 1 0 20 Ä Dispersion geeignet
So habe i ch meine ersten Beobachtungen an Linien dieser Ele
mente mit einem Z w e i p r i s me n sp e k t r og r ap h dessen Objektive 30 cm
Brennweite besa ßen ausge füh r t I n den späteren Beobachtungen
‘
-
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27
verwendete ich e i n R o w l a n d s c h e s Konk avg i t t e r von
m Radius
das in der ersten Ordnung e ine D i spersi on von 1 mm 9 Ä besaß
I ndes war dieses Gitter zur Beobachtung des elekt ri schen Effektes
an den Linien schwererer Elemente und auch an den scharfen
Serien jener le ichten Elemente nicht mehr a usreichend Hierfü r
ist e i n Konk a vgi t t e r von 3 od e r 6 m Radi us zu verwenden oder
auch ein Plang i t t e r das mit Objektiven von großer Bre nnweite
—
ausgerüstet ist Es dürfte n ämlich eine Dispersion von 1 mm : 1 5 Ä
erforderlich sein
E in großer Nachteil der angegebenen Methode zur Erzielun g
von Lichte mi ssion in einem t ar k e n elektrischen Feld besteht darin
daß d i e Intensität der Spektrallin i en aus dem Spannungs feld gering
i s t Dieser Umstand verlan gt selbst bei Verwendung lichtstarker
S p e k t r ogr ap h e n eine Expositionszeit von mehr als e iner Stun de
Di e se r Na c h t e i l macht sich vor allem bei der Untersuchung der
S e rienlinien von höherer Gli e dnumme r hinde rnd bemerkbar Deren
I nte nsit ät nimmt j a ohnedies mit wachsender Gli e dnumme r rasc h
ab un d zude m werden s i e i m allgemeinen in mehr gleich i nt e n
sive Komponenten als die niedrigen Gli e dnumme r n durch das elek
t r i s c h e Feld zerlegt so daß au f die e inzelne Komponente n u r
mehr eine geringe Inte n sität entfällt
A us diesem Grunde ist der Lichtstärke des S p e k t r og r a p h e n
der Füllung seiner !ffnungen mit dem schwachen Licht aus dem
Spannungs feld große Sorgfalt zuzuwende n Bei de r Verwendung
e in e s Kon k a vgi t t e r s hat man dessen Astigmatismus zu beachten
Di e ser fällt hie rbei um so schwerer ins Gewicht a ls man bei der
a r t igen Untersuchun gen de m Spalt meist n i cht in se i ner ganze n
Länge Licht zuführt sonde rn von dem leuch t en den Spannungs feld
ein Bild von nur ge r inge r Höhe im Verhältnis zur Länge des
S p a lt e s a u f diesen entwirft In folge der astigm atischen Wirkung
des Kon k avg i t t e r s w ird das Bild eines Spalt Lichtpunkte s in einen
um so längeren Bildstri ch im Spektrum auseinander gezogen je
größer der Winkel zwischen dem Strahl e nbündel de s Bildes und
der Gi t t e r n or ma le i st Stellt man dar um das Kon k a vgi t t e r so a uf
da ß das e i n fallende Lichtbündel a ngenähert in der Gi t t e r ac h s e liegt
so ist die Abbildung nur i n der ersten Ordnung in der Nähe der
Gi t t e r a c h s e noch angenäher t stig m ati sch; i nfolge der i n immer längere
Striche a usartenden Abbildung von S p a lt p unk t e n in den höhe ren
O rd n ungen wird hi er di e s p e z L i chtintensität a uf der Platte so
k l e in daß selbst sti gmatisch sehr intensiv herauskomm ende Linien
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28
kaum sichtbar werden Will man an einer zu untersuchenden Linie
i m In t eresse der Lichtstärke mit angenähert s t i g ma t i s c h e r A bb i l
dung arbeit en s o muß man di e Gi t t e r a c h s e gegen da s e i nfallende
Licht b ü ndel so weit drehen daß das Bild der Linie in die nu
mittelbare Nähe der Gi t t e r ac h s e zu liegen kommt
Mancher Leser wird vielleicht hier die Frage stellen ob f ür die
Untersuchung der e le k t r i s c h e n Z e r le g un g der Serienlinien de s W as s e r
sto ffs welche j a zunächst am wichtigsten ist ein Prismen oder ein
Gi t t e r s p e k t r og r a p h vorzuziehen ist Vielleicht ist ihm die Kenntn is
meiner Erfahrungen in dieser Hinsicht dienlich Für den anga
A
n
n
e
mm
:
Zweck
ist
mindestens
eine
Dispersion
von
e
e
b
g
erforderlich ; mit einer derartigen Dispersion für H H5 H5 und
H o hat der Spektrograph ei ne mögl i chst große L i chtstärke zu
verbinden
Diese Forderung vermag fü r E und H5 selbst ein Sp e k t r o
graph von zwe i großen Ve r b undp r i s me n n i cht zu erfüllen ; für H 7
und H 5 lie fert ein solcher Apparat wohl ei ne ausreichende D i s
r
i
d
s
o
n
indes
ist
dann
i e Lichtstärke in folge der Absorpti on
e
p
unter das fü r die F e i nze r le g ung erforderliche Maß herabgegangen
So habe ich mich entschlossen aus meinem Z w e i p r i s me na p p ar a t
da s eine Prisma fortzunehmen sei n eines mächtiges Ve r bun dp r i sma
—
fü r das Gebiet 2 4300 3890 Ä a uf möglichst g roße Lichtstärke
und Schärfe einzust ellen und h ierbei die A bweichung dieses Spektral
gebi etes vom M i n i mum der Ablenkung so groß gu wählen da ß di e
mm : A beträgt für ein
Dispersion fü r 2 4 1 00 Ä unge fähr
Kamera Objektiv von 30 cm B rennweite A ls solches verwend e
ich e in Z e i ß Tessar von
O ffn un g s ve r h ält ni s ; das Spaltrohr
objektiv i st ein Achromat von 30 cm Brennweite und 1
O ff
n un g s ve r h ält n i s
Der so ein gestellt e P r i sme ns p e k t r ogr ap h lie fert
H 5 i n F e i n ze r le g un g f ür ein Feld von 7 4 000 Volt x c m
m
i
t
;
ihm si nd di e weiter un t e n mitgeteilten Resultate über H 5 und H
erhalten Für H 5 und H5 ist seine L i chtstärke zwar beträchtlich
größer als für Ho in des ist f ür diese Linien insbesondere für H5
seine Dispers i on unz ureichend
Fa s t di e gleiche Lichtstärke für H o wie mit diesem Prisme n
apparat ist be i gleiche r Dispers ion mit dem von mi r zusammen
gebauten P la ngi t t e r s p e k t r og r a p h e n zu erzielen I ndes läßt s i c h di ese r
nicht gle i chzeitig f ür H5 H5 und Ho scharf einstellen un d da mi r H5
von dem P r i s me n ap p a r a t gelie fert wird so habe ich den G itter
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29
H
f
Er
hat
so
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eine D i spersion von 1 :
mm A un d dank
mm zA f ür H7 von
seiner so n stigen Eigenschaft e n eine große Lichtst ärke fü r dieses
1
Sein Plangi t t e r ) besitzt nämlich 1 5 000 Striche
S p e k t r a lg e b i e t
2
cm ; die Li cht
a uf dem Zoll und eine geteil t e Fläche von
stärke in der ersten Ordnung auf der einen Seite übert rifft we itau s
alle anderen Ordnungen und di e andere Seite ; der erste Geist
kommt erst bei starker Ub e r li c h t ung einer Lin ie heraus Das
P lan gi t t e r ist ausgerüstet m it einem Z e i ß T e ssar von 5 9 cm Brenn
weite un d 1
!ffn un g als S p a lt r oh r obj e k t i v und ein e m Z e i ß
Tessar von 50 cm Brennweite un d 1
O ffnung als Kameraobjekt iv ;
das Gi t ter ist gegen die Achse des Kolli ma t or obj e k t i vs so geneigt
da ß di e Dispers i on fü r H5 und H 7 d e n angegebenen Wert besitzt
Mit diesem Gi t t e r s p e k t r ogr a p h e n gelang es uns bei H5 und H5
durch Felder von 48 000 und 74 000 Volt >< e m neben den i nt e n
s i ve n Komponenten der Gr ob ze r le g un g zahlreiche w e it ere wenige r
intensi ve Komponenten herauszuholen Seine Dispersio n und Licht
stärke für H dürfte wahrscheinlich auch f ür di e F e i n ze r le gun g
die ser Li nie ausreichen
Aus dem Vorstehenden geht hervor daß ein P lan gi t t e r s p e k t r o
graph von den angegebenen Eigenschaft e n unterhalb von H5 selbst
e inem sehr gute n P r i s me n s p e k t r og r ap h e n an Dispers i on und Licht
stärke ebenbürtig ist ; oberhalb von H 5 bis ins Rot genügt nur de r
Gi t t e r s p e k t r og r ap h der For derung ausreichender Disp e rsion bei
großer Lichtstärke G elin gt es m ir i n den Bes itz eines Plan
gitters von noch größerer gete ilter Fläche zu gelangen so kann
ich entweder die Dispersion durch größere Neigung we iter s t e igern
ohne unter die frühere L i chtstärke herunterz ugehen oder ich ver
fü ge bei gleicher Dispersi on über einen Appa r at von größerer
Lichtstärke
Große S orgfalt i st bei der E instellung von leuchtendem Span
n un g s fe ld und Spektrograph a ufe i nander der Füllung des Pri smas
bzw Gitters un d der Objektive mit dem Licht der zu untersuchen
den Linien zuzuwenden So benütze ich fü r die Fü llung der Spal t
r oh r obj e k t i ve der zwei beschr ebe n en S p e k t r o r ap h e n Te s s a r e von
g
i
5 cm Brennweite u n d
Die S p e k t r ogr ap h e n (ode r
!ffn ung
t r ogr a p h e n f ür
sp ek
sch arf e i ngestellt
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30
auch die Röhre) werden so lange gedreht ode r verschobe n b i s die
!ffnung des Prismas oder des Gitters von de m B i ldor t in der
Kame r a a us gesehen vollständig und möglichst intensiv von dem
Licht der Linie H5 ge füllt erscheint Und vor jeder Au fnahme
bringe ich das Auge an den Bi ldor t dieser Linie und sehe nach
der !ffnung des Di sp e r s i on s k ör p e r s um die Füllun g nachzuprü fe n
e inmal f ür die unze r le gt e Lin ie H5 und einmal für ihre Zerlegung
Durch Vorsetzen ei ner Lupe vor das Auge prü fe ich dann auch
n och ein m a l nach ob die an f ängliche scharfe Einstellung der nu
zerleg t en Linie noch vorhanden ist un d ob H5 be i m E inschalten
des s i e zerlegenden elektrischen Feldes di e zu erwartende Zer
leg ung zeigt
Um di e elektri schen Komponenten e i ner Linie deutlich aus
e i n an de r zule g e n un d i hre Schw i ng ungsri chtungen festzus t ellen ver
fährt man zweckmäß i g in folgender We i se Man b i ldet d urch ein
a chromatisches Objekti v das leuchtende Spannungs feld schar f a uf
den S p e k t r og r a p h e ns p a lt ab ; zwi schen Objektiv und Lichtquelle
s tellt man in geeig n etem A b stand von di eser e i n Ka lk s p a t r h om
b oe de r (fü r Sichtbar und Ult r aviolett) od e r e i n W o l l a s t o n s c h e s
Doppelprisma (fü r S i chtb ar) so a uf daß die i nfolge der Doppel
brechung entstehenden zwei Bilder des leuchtende n Spannungs
feldes i n gle i cher Inte ns ität genau übere i nander li egen un d be i de
die !ffnung des S p e k t r og r ap h e n soweit als überhaupt mögli ch
Das dop p e lt br e c h e n de Stück i st so zu stellen
m i t L i cht f ü l len
d a ß die Schw ingungen des ein e n Bildes a u f dem Spalt parallel
de r Achse des Span nu ngs feldes d i e des anderen B i ldes senkrecht
d azu er folgen Ist dan n ei n e von der L ichtquelle emitti erte Linie
so lie fert di e gew ählte A nordnung im Spektrum zwei
u n p olar i s i e r t
L i ni en von ihr die genau üb ere i nan der liegen I st dagegen eine
L i nie oder eine Komponente e iner L i ni e in bezug a uf di e Achse
des elektrischen Feldes vollständi g polari siert so erscheint von
i h r nur e i ne einzige L i nie entweder in der oberen oder in der
unteren Häl ft e des S p e k t r og r a mms Oder auch mi t a ri de r e n W ort en
di e eine o bere o der untere Häl fte des S p e k t r og r a mms liefert die
paral lel de r F e lda c h s e schwingenden elektri schen Komponenten
e iner jeden zerlegten L inie d i e andere Häl fte d i e senkrecht dazu
s chwingenden Komponenten
Um di e Abstände der elektrischen Komponenten von der un
z erlegten L i n i e messen zu können hat man unmittelbar nach der
A u fnahme ü ber und unter das Spektrogramm der Lichtemiss i on
,
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31
aus dem elektrischen Feld die elektri sch nicht zerlegte n Linien zu
e ntwerfen Für mehr qual i t a ti ve Zwecke verwendet man hierbei n i cht
die Lichte mission aus dem Ka n als t r a h le nr a um so ndern eine Licht
quelle (Geißlerröhre Lichtbogen Funke) welche inte nsiv i st und die
zu untersuchenden Linien schar f l i e fert Forderun ge n welchen lei der
n i cht in allen Fällen voll genügt werde n kann Man deckt den Spalt a uf
der Länge a uf welcher z uvor die zwei polari siert en Bi lder des le uch
t enden Spannungs felde s entworfen waren m it einem Stre i fen Papier
ab stellt dann di e Verglei chsli chtquelle zwischen Obj e k t i v undKanal
—
s t r ah le nr ö h r e dicht vor d i eser in der Achse Spannungs feld
Objektiv
auf und entwirft durch dieses ein unscharfes Bild von ihr a uf den
Spalt Die Belichtungsdauer di e hierbei zur Erzielung richtig ge
s c h w är zt e r Linien anzuwen den ist hat man vor der Au fnahme des
le uc h tenden Spannungs feldes in besonderen Aufnahmen ausprob iert
Wi ll m a n freilich di e Abstände der elektrischen Komponente n
von der unze r le gt e n Linie genau messen so ist das vorstehende
Verfahren unz ulässig Man muß vielmehr zur Entwerfun g der
un ze r le g t e n Vergle i chsl i n i en d i e Lichtemission der Kanalstrahlen
selbst verwenden und die in Abschn itt 1 8 besprochenen Vor s i c h t s
maßregeln befolgen
Das ob i ge optische Verfahren läßt sich sowohl a uf den
Q uer w i e a u f den L äng s e ffe k t des e lektrischen Feldes anwenden
Was den letzteren betri fft s o i st noch e ine ergänzende Unter
s u c h un g anzustellen
Nimmt man ihn nämlich i n der angegebenen
Weise auf so er w eisen sich w i e zu erwarten ist die Komponenten
e iner elek trisch zerle g t en Linie als nicht geradli nig polarisi ert
Um zu entscheide n ob sie zirkular polaris i ert o der u np ola r i s i e r t
s ind hat man nach e iner Aufnahme von der beschri ebenen Art
e in e zwe i te Aufnahme zu mache n
welche genau die Anordnung
fü r di e erste bis auf folgenden Punkt benutz t
Vor das doppel
brechende Stück (Kalkspat oder Wollaston) w ird eine fü r die zu
u ntersuchende Lin i e ausge w ählte Viertelwellenlänge G li mm e r p la t t e
°
s o gestellt da ß ihre Schwingungsebene einen W i nkel von 4 5
mit
d e r Ach se des elektrischen Feldes bildet ; sie verwandel t dann
z irkular polarisiertes L i cht in geradlinig polarisiertes Licht
da s
parallel der F e lda c h s e oder senkrecht zu ihr schw i ngt E r scheine n
bei di eser Anordnun g i n der neuen Aufnahme d ie elektrischen
Komponenten in gleichem I nt e n s i t ät s ve r h ält ni s wie in der voraus
g ehenden Au fnahme genau übereinander so ist zu schließen d a ß
s i e vollständig unp ola r i s i e r t s ind
.
,
,
,
,
,
,
.
,
,
,
.
,
,
.
,
.
.
.
,
.
,
,
,
.
,
,
,
.
-
,
,
.
,
.
,
32
III
e lek
A bstand
.
tr i sch en
I nt e nsi t ät s ve r h ält ni s der
Komp onenten e i ner Li ni e i n A bh ängi gk e i t
von der Fel ds tär k e
und
.
11
.
Be i s p i e l de r
e le k t r i s c h e n
Q
ue r
Z e r le gung
und Längs e ffe k t
e i ne r
Li ni e i m
.
Es sei h ier vorweg bemerkt daß von mir und denjenigen
welche meine Beobachtungen wiederholt en für Feldstärken kle iner
als 30000 Volt >< c m und be i einer Lichtstärke welche de n
stärksten elektrischen Komponenten der Wassersto ff linien ebe n
normale Schwärzung a uf der photographischen Plat te gab z un ächst
nur wenige
nämli ch die intens ivsten Komponenten der elektrisch
zerleg t en Serienlinien des Wasserstoffs erhalten wurden ; diese Art
der Zerlegung sei Gr obze r le g ung genan nt Später habe ich dann
zusammen mit Herrn K i r s ch b a u m durch Anwendung sehr starker
elektrischer Felder un d auch li c h t s t är k e r e r S p e k t r og r ap h e n neben
den intensivst en Komponenten der Gr obze r le gung noch e ine große
Zahl li c h t s c h w äc h e r e r Ko mponenten der H Seri en linien herau s
gehol t ; diese A r t der Zerleg ung sei F e i nze r le g ung genannt
An den Komponenten der Gr obze r le g ung si nd vor der A uf
fin d un g der F e i n ze r le gu n g e ine Re i he von Beobachtun gen ange
stellt worden In so fern s i e sich eben a uf die int ens ivsten elek
tri schen Komponenten erstrecken verl ieren sie nach der Auffindung
we iterer Komponenten k e ineswegs ihren Wert Indem w i r uns
zunächst in diese m und in den folgenden Abschnitten a uf di e
Res ultate der Gr ob ze r le gun g beschränken gewinnen w ir den Vor
te il einer leichteren Übersicht über die kennze ichnenden Z ü ge der
neuen Erscheinung
Wenn eine Spekt r allinie durch das elektrische Feld in Kom
ß
d
o
n
n
d
a
zerlegt
wird
so
dar
man
erwarte
iese
be
i
der
e
n
t
f
e
n
p
Beobachtung senkrecht zum Feld (Que r e ffe k t ) i n bez ug auf di e
Achse des elektrischen Feldes polari siert sind ; und zwar wird ein
Teil der Komponenten elektrisch parallel der F e lda c h s e der übrige
Teil senkrecht dazu schwinge n Fällt dagegen die Sehachse mi t
de r F e lda c h s e zusa mm en (L än g s e ffe k t ) so ist zwar wahrsch e i nlich
daß die beobachtete n elektrischen Komponenten ei ner Linie un
polarisiert s in d ; i mmerh in aber ist a uc h mit der Möglichkeit zu
rechnen daß di e Licht emittierenden Elektronen eines Atoms auf
Grund eines gewissen Zwan ges der Atomstrukt ur n ur in einer ein
,
,
,
-
1
,
,
,
.
‚
-
.
.
,
.
,
.
,
,
,
.
,
,
,
34
Serie nli nie erkenne n Überraschend mußte auch d ie Größ e des
elektrischen Effekte s de r Wassersto ff linie n im Vergleich zu de m
.
m
L
o)
3:
m
10
m
_
!
o)
L
c
:t o
J
i
Fg
.
5
f
.
k
f
f
e
e
r
c
u
d
l
e
F
k
’
e
l
f
e
s
g
n
ä
L
Fi
g
.
6
.
Z e e m an E ffekt w i rken als di e erste Mitteilung über jenen e r
sch i en Wäh rend nämlich der Abstand de r äußeren Komponenten
i m normalen Z e e m a n s c h e n Triplet fü r eine Wellenlän ge von
-
,
.
35
Ä in e inem Feld von
Ä beträgt werden
G au ß
di e äu ßere n Komponenten von H 5 durch ein elektris ches Feld von
30000 Volt >< cm
a uf ei n en Abstand von 1 3 A gebracht
”
30000
,
1
.
12 A bh ängi gk e i t de s Komp one nt e nabs t ande s
.
von
de r Fe ldst är k e
.
Um Z weifel an der Genauigkeit der Messung der e le k t r i
sche n Felds t ärke auszuschließen welche einer beobachtet en Zer
legung einer Spektrallinie z uzuordnen ist hat man die Kanal
strahlen welche das Leuchten im Spann ungs feld anregen mit
konstantem Gleichstrom zu erzeugen I n Erfüllung dieser Forde
,
,
,
,
.
M öö1 Ämß l
20
s:
o
d
,
ä
5
:O
M
ä
.
0
ds ä k Fig Vol
1 0000
Fl
e
30000
20000
t
r
e
‚
in
.
cm
t
5oom
40000
-
18
16
12
2
Q
<1
0
Fl
1
e
ds ä k
t
30000
20000
1 0000
r
e
Volt
in
Fi g 8
7
.
.
40000
cm
-
50000
1
.
‘
K i r s c h b a u m Messungen
rung s ind von mir und H
an
Wasser
)
2
sto ff und Heliumlinien von H W i l s a r ) an Wassersto ff linien
üb e r di e Beziehung zwischen Zerlegung un d Feldstärke angestellt
worden Es wurde h ierbei der Abstand der äußeren Komponent en
voneinander gemessen und zwar sowohl der parallel wi e der senk
recht zum Feld elektrisch schwingenden Komponenten
H K
hb m A
Ph 43 991 1 91 4
1) J St
1 91 4
2) H W i l s
Gö t t N h
.
.
,
.
,
ar
.
.
k
u.
ar
,
is
r
.
.
au
c
ac
r
.
,
nn
.
d ys
.
.
.
,
,
.
.
*
3
_
_
36
Wa s die Was s ersto ff lin ie n
b e trifft so ergaben
b e ide Unt e rsuch ungen übereinstimmend daß de r Absta nd de r
äuß eren Komponente n di eser L i nie proportional de r e rsten Pot e nz
der ele k trischen Fe ldstärke ist Un d zwar geht die Ge rade welche
sich i nt e r p olat or i s c h durch die beobachte ten W e rte von Felds tärke
un d Abstand (A 2) lege n läßt durch den Nullpunkt de r Achsen von
(E un d 4 2 Dies lasse n di e von mi r und K i r s ch b a u m mi t ge
H5
H5
un d
,
,
.
,
,
.
0
.
1
12 1 6
8
24 28 32 36 30 4 4 48 52 56 60 64 68 72 7 6 80
3
x10
Vo l l p
'
ro c
m
Fi g 9
.
.
tei lten Fig 7 und 8 und di e der Abhandlung von W i l s a r e nt
nomme n e F i g 9 erkennen
Auch bei der angenähert symm e trisch z e rlegt e n He liumlinie
2 4026 Ä hat sich w i e F i g 1 0 erkenn e n läßt Proportionalität
z w isch e n Komp on e nt e n ab s t a n d un d Feldstärke ergeben Dagege n
ist diese Beziehung für die stark di s s y mme t r i sc h zerlegte Heli um
linie 2 447 2 Ä nicht in dem gle ichen Maße sicher gestellt We nn
.
.
.
,
.
,
’
.
.
.
_
_
37
in Wirklichkeit auch be i dieser Linie vorhanden ist dan n
m üsse n di e in der Fig 1 1 wied e rgege benen Beobachtunge n einen
s y s t e m at i s chen Fehler enthalten
si e
,
.
.
m oze i
.
A
n
i
n
t
n
n
o
e
e
p
m
o
K
n
r
ß
u
ä
r
e
d
d
n
a
t
s
b
A
d k
1 0000
Fl
e
st
20000
är
e
30000
Volt
in
Fi g
40000
cm
-
1
10
.
.
Es ist hier der Ort a uf die Schwierigkeite n ein e r gena uen
Me ss un g der Feldstärke hinzuweis en Es kommt hierbei weni g
di e Schwi e ri gke it in Frage den Abstand zw i schen den z wei Elek
O
—
t r o de n de s S pannungsfeldes der 1 2 mm groß i st auf 1 0 /0 also
,
.
,
,
,
.
A
n
i
n
r
e
d
t
n
n
d
o
n p
a
t
s
b
A
e
m
o
K
n
e
ß
u
ä
O
O
s k
1 0000
F ld t ä
e
r
20
000
e
Volt
in
Fi g
30000
.
11
.
40000
cm
-
1
5 0000
,
38
mm genau zu messen Vielme h r ist fo lge nder Punkt zu
beachten Oben wurde bemerkt daß S c härfe und Parallelität der
e lektri schen Komponenten e i ner Linie e i n Zeichen fü r di e Homo
t
i
t
des
elektr
i
schen
Feldes
i
n
demjenigen
G
biet
zwischen
n
ä
e
e
g
den Elektroden sind aus welche m der Hauptteil der analysierten
Lichte mission kommt Nun folgt aber hieraus noch nicht mit Not
wend i gkeit daß a uf dem gan zen Abstand der Elektroden die Feld
stärke genau de n sel ben Wert hat daß somit di e Feldstärke welche
genau gleich de m Ve rhältn is
e ine beobachtete Serienl i nie lie fert
von Spannungsdifferenz ( V) und Abstan d (a ) zwischen den Elek
E s ist ja das Feld zwischen diesen ke i n statisches
t r ode n ist
sondern ein Stromfeld ; w ie unmittelbar vor der Kathode des
Gli mms t r ome s kann darum auch unm ittelbar an einer der zwei
Elektroden des Spannungsfeldes oder an beide n der Spannungs
ab fall infolge räumli cher Ladungen sehr viel größer sein als i n
größerem Abst ä nde davon im Gebiete der analysierten L i chtemission
Ist dies der Fall dann ist de r wirkl i c h e Wert der Feldstärke
welche einer beobachte ten Zerlegung zuzuordnen i st kle iner als Wa
Ferner ist dann zu erwarten daß bei gleicher Spannungsdifferenz V
und gleichem Ab s tand a der S p a nnun gsab fall in unmittelbarer
Nähe der Elektroden fü r den Fall der Gleichschaltung von Feld
und Kanalstrahle n e in anderer i st als für den Fall der Gegen
schaltung I n der Tat habe ich fü r eine Spannungsdifferen z
4
0
0
1
0
H
Volt
b
Gleichschaltung
nur
d
selbe
Z
rlegung
der
i
e
i
e
e
(
)
Linien wie fü r eine kle inere Spannungsdi fferenz
Volt) bei
Ge g e ns c h a lt un g erhalten D i eses Resultat steht in Übere i nstimmung
mit den Folgerungen über den Verlau f des Spannungsab falls welche
man aus bekannten Erfahrun gen üb e r den Spannungsab fall i m
Gli mms t r om ziehen kann
Gem äß der vorstehe nden Üb e rlegung kann vorderhand den
Angaben von Komp one nt e n ab s t än de n fü r ei n e bestimmte Feldstärke
keine große Genauigke it zuerkannt werden Diese An gaben dürften
vielmehr durchweg etwas zu klein sein Weniger betroffen von
den vorstehenden Folgerungen wird das Resultat daß die Zer
leg ung de r H S e rienlinien proportional der Feldstärke i st ; es i s t
nämlich wahrscheinlich da ß d i e e lektrischen Felder bei konstantem
E lektrodenabstand fü r die in den obigen Versuch e n angewandten
Spannungsdifferenzen sich ähnlich bl i eben Unberührt von dem
vorstehende n Einwand ble ibt der Vergl e ich der Ze rlegunge n von
Linien welche gleichze itig aus de mselben Feld erhalte n worden si nd
a uf
.
,
.
,
.
,
,
,
,
.
,
.
,
,
,
.
,
.
.
,
.
.
‘
.
,
-
,
.
,
.
39
13
.
A bh ängi gk e i t de s I nt e ns i t ät s ve r h ält ni s s es de r äuß e r e n Komp one nt e n
r uh e nde r Li ni e n von de r Fe lds t är k e
.
Es ist bis jetzt noch n i cht b e obachtet worden daß das I n
t e n s i t ät s ve r h ält ni s der Komponenten eines normalen Z e e m a n s c h e n
Triplets mit steigender magn e ti sch e r Feldstärke si ch ändert Da
gegen erschein t im Fall der el e ktri schen Zerlegun g das I nt e n s i t ät s
verhältnis der Komponente n gewis s er Lin i en i n m e rkw ü rdi ge r
Weise veränderli ch mi t der elektri s chen Feldstärke Es sind h ier
ü ber an mehreren Heliumlinien Beobachtungen angestellt worde n
Es sei vor ihrer M itteilun g zunächst a usdrücklich daran erinnert
daß die Heli umlinien i n den Kanalstrahlen überwiegend ruhend e
Intensität besitzen
A uf der Ta fel I ist in der Fig 1 a vergrößert die Zerl e g ung
de r R L i n i e 2 447 2 Ä in Fig 1 h die Zerleg ung der H L i nie
g
1 4 026 A fü r dr ei verschiedene elektrische Feldstärken w i e de r g e
geben und zwar haben dari n die rechts liegenden Komponente n
die größere Wellenlänge ; di e obere Häl fte der S p e k t r og r amme
gibt die parallel zum elektri sche n Feld die untere Hälfte die
senkr e cht dazu schwi n gen den Ko mponenten
Wie aus den zwei Fi guren unmittelbar zu ersehen ist ist fü r
e i ne kleine Feldstärke di e kurzwellige äu ßere Komponente der
Linien sehr viel wen i ger inten siv als die langwellige Komponente ;
indes ändert sich mit z unehmender Fel dstärke das I nt e n s i t ät sve r
h ält ni s ra sch z uguns t en der kurz w ell i gen Komponente und strebt
dem Werte Eins zu Bei beiden Li nien i st das I nt e n s i t ät s ve r h ält n i s
fü r einen Kom p on e n t e n a b s t a n d von 4 Ä nur mehr wenig von Eins
verschieden Dies legt die Vermutung nahe daß di e I nt e ns i t ät s
di ssymmetric der äußeren Komponenten einer L i nie wen i gstens fü r
zahlreich e Li ni en nicht an b e s timmte Werte der Feldstärke s on
dern an einen kleinen Komp one nt e n a b s t a n d geknüp ft ist etwa fü r
Abstände kleiner als 3 Ä erscheint
Gan z abge s ehen von der theoreti schen Bede ut un g der vor
stehenden Ers che inun g i s t ihre Beachtung w i chti g für die ein
gehende Erfors chun g der vollständi gen Zerlegung einer Linie Um
n ämlich be i klei n e n Zerlegungen selbst fü r e ine große Feldstärke
alle Komponenten einer Linie zu erhalte n ist einerseits eine große
D i spersi on an zuwende n um die schwachen di cht benachbarten
Komponente n aus dem S c h w är zun g s ge bi e t der starken Komponenten
herauszurücken anderers e its i st fü r eine intensive Belichtung der
photographi schen Platte (groß e Lichtstärk e lange Belichtungszeit)
-
,
.
.
.
,
.
.
e
-
,
e
.
-
,
,
.
,
.
.
,
‘
,
,
.
.
,
,
,
,
_
_
40
sorge n damit die s chwachen Komponenten nicht unterbeli cht e t
bleiben
Um den schwächeren k ur zwelligen Komponenten von
vor nherei n eine möglichst große Intensität zu geben wird man
e ine große el e ktrische Feldstärke anwenden
zu
,
.
,
.
14 I nt e ns i t ät s unt e r s c h i e d de r äuße r e n Komp one nt e n de r Wa s s e r s t oflli ni e n
und Vor ze i c h e n de r e le k t r i s c h e n Fe lds t är k e i n be zug a uf di e Ge s c h wi ndi g
.
k e i ts r i c h t ung de r Ka na ls t r a h le n
.
Oben ist eine I n t e n s i t ät s di s sy mme t r i e der äußeren Kompo
n ont an einer Linie in Abhä n g i gkeit von de r Größe nicht von d e r
Richtung der elektrische n Felds tärke beschrieben worde n Wie
noch e inmal betont sei ist diese D issymmetri c fü r die ruhende
I nte nsität von Serienlinien fe s t ge st t worden und außerdem e r
wei st sie sich als unabhängig von der R i chtung der Feldstärke
a lso unabhängig davon oh das el e ktris che Feld g leich oder gegen
gerichtet zu den Kanalstrahlen ist
Nunmehr soll eine Erscheinung an den Wasserstoff linien b e
s chrieben werden welche bei Zerlegu ngen au ftritt fü r welche jene
Art von I nt e n s i t ät s di s s y mme t r i e bere its verschwunden ist Läßt
m a n näm lich Wa s s e r s t off k an a ls t r a h le n in reinem Wassers t o ff in
der Richtung des Feldes also sowe i t sie pos itiv geladen si nd
unter Beschleunigung verlaufen so erscheinen die lan gwelligen
äußeren parallel und senkrecht zum Feld schwingende n Komponenten
i n t e nsiver als die kurzwelligen Komponenten Richtet man dagegen
d a s elektrische Feld den Kanalstra hl e n entgegen s 0 keh r t sich
d e r I nt e n s i t ät s u nt e r s c h i e d zwischen de n zwei Seiten der zerlegt en
Wass ersto ff linien um indem n unmehr die k urzwelligen Komponent en
inten s iver als die lan gwelli gen erscheinen
Für die Gleichsch a ltung von Feld und Kanalstrahlen e r gibt
s ich der I nt e n s i t ät s un t e r s c h i e d der äußeren Komponenten im all
geme in en gr ößer als für die Ge ge n s c h a lt ung ; ist die Spannu ngs
d ifferenz des Feldes größer als der Ka t h ode n fa ll welcher die
Kanalstr ahlen erzeugt dann ist bei der Ge g e n s c h a lt ung der I n
t e ns i t ät s un t e r s c h i e d ü berhaupt n i cht vorhanden oder nur sehr kle i n
Diese Verhältn isse erklären s i ch in folgender Weise Be i der
Gleichschaltun g lau fen s ämtliche i n das Fel d von außen trete nden
pos itiven Strahle n ferner die s ekundär e n positiven Strahlen die
ers t im Feld aus der Beschleunigung positi ver A t omi one n entstehen
in der Richtung des Feldes Bei der Ge g e n s c h a lt un g dagegen läuft
nur ein Te il der ins Feld getretenen pri mären Strahlen entge gen
,
.
,
,
,
.
,
,
.
'
,
,
,
.
,
,
.
,
,
.
.
,
,
,
.
unabhän gi g von mir und K i r s c h b a u m di e gleiche Erscheinun g
an de n Wa s serstoff linien festgestellt und S c h w är zun gs me s sung e n
an den parallel zum Feld schwin genden äußeren Komponenten der
Linien H 5 und H 5 m itgeteilt Die F i g 1 2 und 1 3 sin d der Ar
beit W i l s a r s e ntnommen und bedürfen w oh l keiner weiteren E r
klärun g
F ü hrt man n un den vorste henden Ve rgleich der Intensität e n
der äu ßeren Komponenten der Wassersto ff linien für den Fall durch
daß d i e Kanalstrahlen in einem Gemis ch von reinem Helium und
reinem Wasse rstoff welches d i e bl a uen Linie n der zwei Elemente
unge fähr gleich inte nsiv lie fert erzeugt w e rden und verlaufe n
dann erhält man einen beträchtlich kleineren I nt e n s i t ät s unt e r s c h i e d
als im Falle des reinen Wasserstoffs Die s i st aus dem Vergleich
de r Fig 2a mi t 2b un d der Fig 2c mit 2d auf Ta fel I zu erseh e n
Wie n un festgeste llt ist überwieg t im Falle des reinen Wasse r
s t ofl s die bewe g t e die ruhe n de Intensität der Wassersto ff linien ;
in einer Mischung von reinem Wassersto ff und reinem Helium ist
dagegen die ruh e nde Inten s ität im Verhältnis zur bewegten viel
größer als im e rsten Falle
Di e se Feststellung und das Fehl e n der Umkehrbarkeit des
I nt e n s i t ät s unt e r s c h i e ds mi t dem Feld i m Falle der ruhenden
Heliumlinien macht es sehr wahrscheinlich daß die besch rieb e ne
Erscheinung nur an der bewegt en Inte nsität also an denjenig e n
Seri enlinien sich zeigt welche von den Kanalstrahlen selber
emittiert werden
Mit dieser F olgerun g steht auch der Zus a mmenhang zwischen
dem I nt e n si t ät s unt e r s c h i e d und der Geschwin digkeit der Kanal
strahlen in E inklang Über di esen Zusammenhan g stellt gegen
w är t i g Herr H L u n e l u n d (Helsingfors ) im Aachener Physi k I n
s t i t ut eine experi me ntelle Unte rsuchung an Mit sei n em E i n ve r s t än d
nis seien hier folge nde b i s jetzt gewonnene Resultate mitgetei lt
Es läßt sich zwar nich t mi t ein e r einzige n Kanalstrahlen
geschwindigkeit arbeiten da j a in ein e m Strahlenbündel immer
e ine stetige Reihe von Geschwindi gke iten vorkommt Durch Ver
ß
o
r
n
K
a
t
h
d
e
n
f
l
l
des
welcher
die
Kanalstrahlen
erzeugt
r
ö
e
u
a
s
g
g
läßt sich i ndes der Anteil der grö ßeren Geschwindigkeiten be
t r ä c h t li c h vergrößern So h at L u n e l u n d die Kanalstrahlen welche
i m Spannungs feld die Lichtemission l ie fern einmal mi t 25 00 Volt
e inmal m it 7 300 Volt K a t h ode n fa ll erzeugt ; in beiden Fällen waren
Kan alstrahlen und zerlegendes Feld gleich geschaltet und die zer
.
.
.
,
,
,
,
.
.
.
.
,
'
.
,
,
,
.
.
.
.
.
.
,
.
,
,
,
.
,
,
_
43
_
Feldstärke war di e selbe nämlich 1 8 000 Volt x c m
Die
S p e k t r og r a mme der zwei Fälle wurden a uf dieselbe photographische
Platte e n t worfen bei gleich lange r Beli cht ungsdauer Es w urden
d a nn f ü r je ei ne lang und eine kurzwell i ge Komponente gl e iche r
N ummer von H5 un d Hy deren Schwärzun g normal war aus einer
Reihe von Messungen die Schwärzun gen ermitte lt und der S c h wär
— S
z u n g s un t e r s c h i e d S
e
G
der
zwe
Ko
po
ent
n
genommen
m
n
e
i
+
1
m ä ß meine n Un t ers uchungen ) über da s S c h w är zun g s g e s e t z der
Nor m a lb e li c h t ung gilt nun bei gleiche r Belichtung s dauer fü r das
I n t e n s i t ät s ve r h ält n i s 1 1 11
zweier L ichtquellen von nahezu gleicher
i =
J
1
Wellenlänge in erster Annäherung die Formel I
m
f ü r S c h w är zun g s di ffe r e n ze n beträchtl i ch kleiner als 1 worin m eine
fü r die Platte chara kter i stische Kon s tante (fü r di e verwendete n
A g f a Platten wenig von
verschieden) Die S c h w är zun gs
—
diff erenz S + S i st somi t ein Ma ß fü r die Abweichung eine s
I nt e n s i t ät s ve r h ält ni s se s von dem Werte Eins In de r nachstehenden
Tabelle sind nun Messungen L u n e l u n d s an den äußeren p und
s Komponent e n von H 5 und H
in
der
zusammen
un
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z
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r
e
G
o
b
5
g g
gestellt D ie Zahl i h Kla mme rn neben einer S c h w är zun gs di ffe r e n z
gibt an genähert das I nt e ns i t ät s ve r h ält ni s I + / I _einer l a ng un d
kurz w elli gen Komponente bei Ben ü tzun g der quadratischen Form e l
Zahlen der Tabelle lassen
deutlich erkennen daß das I nt e n s i t ät s ve r h ält ni s einer lang und
einer kurzwell ig e n Komponente gleicher Numme r mit wachsendem
Kat h ode nfa ll also mit wachsende r Geschwindigkeit der Kanal
s tr a hlen zunim mt
T ab e l l e I
l egende
-
I
.
,
.
,
,
.
.
.
.
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-
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.
-
.
,
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.
.
S c h wär zu n gs un t e r s c h i e d 8 +
H?
.
.
1)
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Ko p
o p
äu ß p m
äu ß s K m
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d P ys
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h
.
35, 46 1 , 1 91 1
.
S
_
44
_
Bemerkenswe rt ist no ch folgende Be obachtun g I m Que r e ffe k t
zeigen ebenso wie die parallel zum Feld schwingenden äußeren
Komponenten auch die senkrecht zum Feld schwinge nden äuße ren
Komponenten den beschriebenen I nt e ns i t ät s unt e r s c h i e d Im Längs
effek t trete n wie oben mitgeteilt wurde n ur die senkrecht zum
Feld schwingenden Komponenten unp ola r i s i e r t a uf Hier fehlt
nun der I nt e n s i t ät s unt e r s c h i e d der äuß e ren Komponenten dies e
sind vielmehr innerhalb der Beobachtungs fehler gleich int ensiv
.
.
,
,
.
,
.
15 S c här fe de r
.
Komp one nt e n i n A bh ängi gk e i t von de r Fe ld
E i ns t e llung de r e le k t r i s c h e n At oma c h s e n?
e le k t r i s c h e n
s t är k e ,
Es ist notwendi g daß hi er eine Frage von großer theoret i scher
Bedeutung wenigsten s aufgeworfen und der Weg zu ihrer e xp e r i
Es ist d i es d ie Frag e
me nt e lle n Beantwortun g angegeben w i rd
oh di e Schär fe der elekt rischen Kompone nten e in er Linie m it der
Feldstärke sich ändert
Alle in a uf Grund theoret i scher Erwägungen ist diese Frage zu
stellen Besitzt nämli ch wie es sicher fü r gewisse Fälle zutrifft
der Träger einer Lin ie e i n von Null versch iedenes elektri sche s
Moment se i er ein positives A t omi on ein neutrales Atom oder
Molekül so erfährt er im elektrischen Feld eine Drehkra ft ; diese
wird ihn so einzustellen suchen daß die Achse des elektrische n
Momentes zusammen fällt mit der Achse des elektrischen Feldes Es
werden darum die elektrischen Achse n der L i ni e nt r äg e r im elek
trischen Feld im allgemeinen ei ne Schw ing un g um dess e n Achse aus
fü hren und b e i g e nü gender Dämp fung d i eser Schwi ngungen werden
sie nur wenig von der F e ldac h se abweiche n Die Abweichung von
der F e ld a c h s e oder auch die Amplitude der Schwingungen um die
F e lda c h s e wird unter s onst gleichen Umständen um so kle i ner
sein je gr ößer di e Feldstärke ist Li egt nun das Elektron we lches
die betrachte te L i ni e emittiert n icht im Drehzentrum der Achse des
el e ktri schen A t ommome nt e s und sind s e ine Schwingungen um seine
Gle i ch gewichtslage parallel verschi edenen mit dem Atom fest ver
b unde n e n Achsen h ins i chtl i ch Frequenz oder Intensit ät vone inander
versch ieden so müssen diese Schwing ungen fü r versch iedene Winkel
der elektrischen A t om a c h s e zur F e lda c h s e d urch das elektrische
Feld ve r schieden be e i nflußt werden nämli ch verschie den große
F r equen zänderungen erfahren E ine elektrisch e Komponente einer
Linie fü r die Schw ingung par allel einer bestimmten A t om a c h s e
muß darum um so mehr verbreiter t erscheinen je größer das Winkel
,
.
,
.
.
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,
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.
.
,
.
,
,
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,
.
,
feld
der in ein em Aggregat vorkommenden S chwingung e n der
Da di e ses Winkel
e lekt ri sch e n A t oma c h s e n um die F e lda c h s e ist
feld mi t wachsender Feldstärke abn imm t so müßt e gleichzeiti g
die Verbreite r ung der b e trachteten L i ni e n k omp one nt e abnehme n
a lso ihre Schär fe mit zuneh mender Feldstärke sich verbessern
Fast von Begi nn mein e r Untersuchungen über di e e lektrische
Zerle gung von Serienlinien hab e i ch di e Frage nach der Schärfe
der e lektri s c hen Komp on e nten einer Lin ie fü r verschiedene Feld
Ich habe häufig meine S p e k t r og r amme
s tärken im Auge b e halten
unter die sem Gesichtspun kt st udiert ; i ndes li egt hier ein s c h w i e
riges experimentelles Problem vor das mit groß e r Vorsicht
behandelt werden muß da allerlei Fehler quellen in Betr a cht
kommen D ie experim e ntellen Hilfs mittel zu seiner zuverlässi gen
Lösung fehlten mir bis jetzt und wenn i c h m i ch n un gleichwohl
di e Andeutungen die ich bis jetzt gewonnen habe
e nt schli e ße
h ier zu veröffentlichen so gesch i eht dies in erster Lin i e um andere
Forscher zur Lösung dieses Problems anz u reg e n ; ich möchte aber
ausdrücklic h be merken daß ich meine An gaben unter allem Vor
behalt einer spätere n Richtigstellung mache
Bei m Vergleich meiner Konk a vgi t t e r S p ek t r og r a mm e der H
Li nien 2447 2 und 4026 Ä fü r 4500 9000 1 8000 28 500 und 40000 Volt
cm fällt mir a uf daß di e äußeren Ko mponenten um so schmäle r
u n d r a n ds c h är f e r erscheinen je g r ö ßer d i e Feldstärke ist
Da es
s chwer möglich ist
die Span nungsdifferen z und somit die Feld
°
s t ärke bis a uf 1 0 /o konstant zu halten und da der Komponenten
abstand proport i onal der Feldstärke ist so hatte ich aus diesem
Grun d erwartet daß die Kompon e nten mit wachsen der Feldstärke
zunehmend verbreitert ersch einen entsprech e nd der zunehmenden
absoluten Schwank ung der Feldstärke Da gerade das Umgekehrt e
d e r Fall zu se in scheint so ist z u ver muten daß be i kleiner Feld
s tärke
e ine Ursache an der Verbreiterung der Komponenten
s chuld i st deren E i nflu ß durch d i e anwachsende F e ldstärke mehr
und mehr zurü ckgedrängt wi rd
A h nli c h liegen die Verhältn i sse bei den H Linien H5 und H 5
a uch bei ih n e n glaube i ch sowohl an m einen frü heren Konkav
gi tter S p e k t r ogr amme n wi e an mei nen neueren P lan gi t t e r und
Pr ismen S p e k t r og r a mme n feststellen zu können daß die Breite
ihre r äußeren Komponenten u nd die Unschärfe ihrer Rände r mit
w achsender Feldstärke ab n immt
A uf diesen Zusammenhang zwischen der Bre i te der Kompo
.
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-
,
.
46
und der Feldstärke i st vie llei cht di e früher von mir und
K i r s c h b a u m erwähnte Beobachtung zurückzuführen daß schwache
innere Komponenten z B be i H5 im Verhältnis zu de n äußeren
Komponenten photographisch um so inte nsiver herauskommen je
größer di e Feldstärke i st Bei konstanter Gesamtintensität einer
Komponente muß nämlich a uf ihre M i tte e ine um so gr ößere
Schwärzung entfallen je geri nger ihre Bre ite ist Gibt es zahl
reiche Komponenten nebenei nander die stark verbreitert sind so
verschwimmen sie zu e inem kontin uierlichen Grund ineinande r un d
heben sich p h otograp h isch n i cht mehr voneinander ab
Sind die vorstehenden Beobachtungen ri chti g gede utet b e steht
also in der Tat der vermutete Zusammenhang zwischen Feldstärke
und Schärfe der elektrischen Komponenten einer Linie so ergibt
sich dara us die Anwendung daß ma n zum Zweck der Heraus
holung benachbarter li chtschwacher Komponenten in der Fein
zerlegung einer Lin i e n icht mit großer Dispersion bei kleiner
Feldstärke sondern mit mäßi ger D i spers ion bei möglichst großer
konstan ter Feldstärke zu arbeiten hat
Indes ich wi eder h ole noch einmal : meine obigen Beobachtungen
sind nicht ge nügen d quantitativ als daß ich die angedeute t e Be
z iehung
zwischen Feldstärke und Komp one nt e ns c h är fe als e r
wiesen betrachten k öh nt e Es muß diese Beziehung experimentell
noch e ingehender in folgender Weise untersucht werden Es sind
zwei Zerlegungen einer Lini e z B von H 5 zu gewinnen in de nen
die äußeren Komponenten a uf der photographischen Platt e nahezu
denselben Abstand in mm besitzen ; die eine muß mit einem S p e k t r o
graphen von großer Dis p ersion D I ( 1
mm : Ä) und großer Licht
stärke bei kleiner Feldstärke G5, ( 1 0000 Volt x c m ) die andere
mi t e in e m S p e k t r og r a p h e n von mäß i ger Dispersion D 2 ( 1 1 7 mm zA )
bei großer Feldstärke 6 2 (7 0000 Volt x c m ) gewonnen werde n
e s mu ß also a n genäher t 0 D
An dies e n zwei
G
52 D 2 sei n
S p e k t r ogr a mme n von nah ezu gleicher Schwärzun g sind dann ent
sprechende Komponenten h insichtli ch Bre ite un d Schärfe mi t e i n
ander zu vergleichen
Daß wir fü r den Fall des elektrischen Feldes viel e he r ein e
Einstellung der elektri schen Achsen von Gasatomen a uf di e Feld
achsen erwarten dürfen als für de n F all des magnetischen Feldes
mag folgende Überlegung ze i gen
Es sei z unächst die Rich tkraft des magnetischen Feldes a uf
e i n chemisches Atom von wahrscheinlich größtem m a gnetischen
ne n t e n
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Moment
berechnet Die größ t e Permeabilität weichen Eisen s s e i
cm
zu 37 00 magnetischen Einheiten seine s p e z M a sse zu
g
das Atomgewicht von F e zu 56 das Gewicht eines H Atoms zu
2
angenommen
Dann
berechn
t
sich
das
magnetische
Mo
e
10
g
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10
m
c
des F e Atoms zu
g
33 3
Di e Richtkra ft (Direktionskra ft) a u f dieses magnetische Ato m
—
2
moment in einem Felde von 30000 G auß beträgt 9 1 0 g cm sec
Da di e übrigen Elemente wohl alle sehr viel k leinere magnetische
A t om m ome nt e besitzen so stellt di e vorstehende Richtkra ft au f
ein einzelnes Atom de n größ t en erreichbaren Wert für den Fall
des magnetischen Feldes dar
Wenigstens e ine unt ere Grenze fü r di e ele k trischen Momente
chemischer Atome können wir in folgender Weise abschätzen Es
seien in einem Atom nur ein positives und ein negative s elek
0
10
stat Einheite n) in einem Abstand von
t r i s c h e s Quantum
8
2 10
cm ein a nder gegenübergestellt Ihr elektrisch e s Moment
18
?
m
ist dann
sec
f
10
c
a
u
dieses
übt
ein
elektri
s
ches
;
g
2
Fe ld von 1 00000Volt cm eine Richtkraft von 3
cm
sec
g
a us
Schon diese ele ktrische Richtkraft auf ein Atom ist rund 1 00mal
größer als die größte vorkommend e magnetische Richtkraft In Wirk
li c h k e i t mögen aber an che mischen Atomen viel größere elekt r ische
Momente vorkommen ; einmal mögen n ämlich viel mehr als zwei
e l e ktrische Quanten a n d e m elek t r i s ch e n Mo m ent eines Atoms
wechselseitig sich verstärkend zusammenw irken Sodann m ag für
f
roße
Feldstärk
n
das
elektrische
Moment
e
i
n
s
Atoms
i
n
olge
e
e
g
A us e i na n de r zi e h un g sei ner entgege n gese t zten Quanten m i t wach
sender Felds t ärke zunehmen ; die Richtkraft in einem Feld C5 a uf
d a s Moment 2
0l ist dann durch die Formel
37 00
me nt
5
-
-
2n
- -
-
a sec
a
17
—x
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S
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darzus t ellen ,
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2
2
02
0
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,
2
wäch st also rascher als di e Felds t ärke an
Für die Frage der E instellung der e lektris c hen A t om a c h s e n
i n d i e Achs e eines äußeren r i chtenden F e ldes ist das Verhältn i s
d e r Richtkraft zur Energie der thermischen Drehbewegung der
Atome um eine dazu senkrechte Achse von Bedeut ung Set z e n w ir
di e mittlere Drehenergie des Moleküls bei Zi mmertemperatur g leich
de r mittleren Energie der fortschreitenden Bewegun g fü r je e i ne
2
Koordinate nachse so erhalten wir dafür den Wert
c
m
g
sec
Die Größenordnung jener unteren Grenze der elektrischen
.
.
-
,
-
ä
.
l4
48
Richtkra ft 3 1 0 g c m s e c reicht also dicht an di e mittle re Dre h
ene rgi e eines Gas moleküls heran
Se lbst wenn als o w i e wir an genomme n haben di e ther mische
Ene rgie gleichmäßig a uf die Fre iheit sgrade der Schub und Dreh
be w eg ung der Mole küle verteilt ist wird ein starkes elektrisches
Feld einen Teil der Moleküle (Atome A t omi one n) eines Gase s zwingen
Schwingungen von nur kle in e r Amplitude um sein e Achse a us zu
führen Und sind di ese Schwingunge n wie zu e r w art en ist mi t
bet r ächtlicher Dämp fung in folge von Strahlung verbunden s o wi r d
f ür e ine g roße Anzahl der schwingenden A t omac h s e n di e A b w e i
chung von der F e lda c h s e nur klein sein ; das Atomaggregat wird
also in bez ug a uf die F e lda c h s e ein gewiss e s Maß elementare r
Ordnung ähnlich wie in einem Kristall besitzen
I nteressant ist noch d ie Frequenz der Schwing un gen der
e lektri schen A t ommome nt e um die Achs e eines elektrischen Feldes
2
De nken wir uns z B die Masse
ff
des
Wassersto
atoms
10
)
g
gleichmäß ig durch eine Kugel vom Radius
cm vert eilt so
beträgt sein Träghe itsmoment in bezug a uf eine Achse durc h den
2
—
Mi t t e lp unkt
16 10
10
cm
I
st
sein
elektrisches
Moment
g
ä
15
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-
2
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cm
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0
so
ist
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e
Feld
von
Volt
n
00
0
g
2
ö
cm d ie Richtkra ft a uf es 3 1 0 g c m sec
Hieraus berechnet
s i ch die Frequenz seiner Drehschwi ngungen um di e F e lda c h s e zu
2
1
5 1 0 sec
Die von einem solchen elektrischen Atommome nt
in einem sehr starke n elektri schen Felde e mittie r te Strahl ung li egt
also i m Ultrarot
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7
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I V E lek
.
Li ni en der se lbe n Se r i e
ve r sch i e de ne r E le me nte
tr i sch e A naly se
von
und
.
Wass e rs t offs
16 Di ffus e Ne be ns e r i e de s
.
i n Gr obze r le gung
.
Alle folge nden Angaben über die elektrische Zerlegung von
Linien beziehen s i ch auf den Que r e fi e k t
i
J R Ry d b e r g ) hat der B a l m e r s c h e n Formel über die b e
folgend e
H5 H5
kannte L i ni e n s e r i e des Wasserstoffs (E
Gestalt gegeben
1 ) J R Ry b
g S k Vt A
H l 23 N 1 1 1 890 R pp
pe
o g e i t d phy I I 200 1 900
.
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.
50
senkrecht zum Feld schwingenden Kompon e nten von H 5 noch e i ne
dritte Komponen te die beträchtlich schwächer a ls jede der anderen
war ; auch in diesem Falle waren noch weitere Untersuc h ungen ü ber
die Frage anzustellen ob diese innere Komponente wirklich ist ode r
nur durch zerstr eutes Licht aus einem Stromgebiet von schwachem
elektrischen Feld (Inneres der Kat h ode nk an äle ) herrührte Aber
a uf Gru nd der bis h erigen Ergebnisse war doch bereits mit der
Möglichkeit zu rechnen daß die niedrigen Gli e dnumme r n der
W a s s e r s t offs e r i e e benso w i e H 5 noch innere senkrecht zum Feld
schwi ngende Komponenten (s Komponente n) besitzen ; deren I nt e n
s i t ät und Abstand muß dann allerdings sehr ra s ch m i t abnehme n
de r Gli e dnumme r kleiner i m Verhältnis zu den äußeren Kom
werden
o
n
e
t
e
n
n
p
Auch bei den parallel zum Feld schwingenden Kompon e nten
—
(p Komponenten ) i s t zwischen inneren und äußeren zu unte rscheiden
H 5 und H 5 dies haben wir d urch zahlre i che S p e k t r og r a mme s i cher
gestellt besitzen bereits i h der Gr obze r le gun g zwei i nnere und
zwei äußere p Komponenten Sind jene schon bei B 5 erheblich
wen iger intensiv als diese so hat sich das I nt e n s i t ät s ve r h ält ni s
bei H 5 noch ni h r zuungunsten der inneren Komponenten geändert
Extrapol iere n wir von H 5 und H 5 in diese r Hins i cht a uf H 5 so
dürfen wir erwarten da ß b e i dieser Linie die inneren p Kom
ü
dicht
zu
amm
nger
ckt
und
noch
iel
chwächer
als
die
o
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e
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s
v
s
n
e
e
p
äußeren Komponenten s i nd Nun tritt zwar auf ein i gen unsere r
frü heren S p e k t r og r a m me in der Mitte der äußere n Komponenten
von H 5 noch eine sehr schwache Lini e a uf ; indes konnte sie durch
zerstreutes elektrisch unbe e i nflußt e s L i ni e nli c h t vorgetäuscht sein ;
daru m durfte ich sie vor neue n Untersuchungen noch nicht als
wirklich betrachten
Unte r dem vorstehenden Vorbehalt einer genaueren Unter
s uc h un g der F e i n ze r le gun g der Wassersto ff linien sind i n Tabelle I I
l
Me s sungen ) üb e r die Abstände ihrer elektrischen Komponenten von
den un ze r le gt e n L i nien mitget eilt wie sie in der Gr ob ze r le g un g
erscheinen Die Tabelle ist der Abhandlung IV von mir und
K i r s c hb a u m entnommen Neu sind in ihr nur di e Angaben f ür
die äußersten intensi ven p Komponenten von H Die übri gen
Komponenten dieser Lin ie ware n zu schwach als daß sie genaue
Mess ungen zugelassen hätten
,
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.
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Wassersto ff (28 5 00 Volt
.
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1
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r
1
e n
Wie aus der Tabelle ersichtlich i st nimmt der Abstand der
äußeren Komponenten von der un ze r le gt e n Lin i e innerhalb der
Serie rasch mit wachsender Gli e dn umme r zu Noch rascher i st
d iese Zunahme be i den inneren Komponenten wie jeden falls für
E , und H 5 richti g ist
Der Abstand A 1 der äußeren p Ko mponenten läßt sich wie
im Abschn itt 37 zahlenmäßig gez e igt werden wird mit der Wellen
län ge 1 und der Gli e dnumme r m d urch folgen d e Formel mit z i em
2
=
licher Genauigke it verkn ü p fen : A 1 k 1 [( 1 m )
oder
auch durch folgende mir z uerst von Herrn W V o i gt m itget e i lt e
2
2
=
m )
Formel A 2 C l ( 1 m ) Da der Ausdruck
1
(
nach der B al m e r Ry d b e r g s c h e n Formel gle i ch
ist so i st wie man leicht erkennt die zweite Formel im Grun de
dieselbe w i e die erste
Entgegen de m ersten Eindruck welchen ich von der Zer
legung der Linien H5 und H5 bei mei nen erste n Beobachtungen
hatte lehrt bereits d ie obige t abellarisch und sp e ktrograph i sch
,
.
,
.
-
,
,
.
2
.
:
.
-
,
,
,
.
,
,
4
*
beschriebene Zerlegun g der 5 ersten Glied e r der W a s se r s t offs e r i e
daß zwar zwische n den Ze r legun gen aufei nande rfolgen de r Glieder
dieser Serie eine unverkennbare A h nli c h k e i t best eht daß sie sich
indes hin sichtlich Abstand Zahl und I nt e ns i t ät s ve r h ält n i s der
Kompon enten voneinander charakteristisch unterscheiden
Auch sei gleich hier folgende Bemerkun g einge fügt Gegen
über einer anderen hin un d wieder geäuße r te n Au ffassung ist es
vi elleicht nicht überfl ü ss i g festzustellen daß die B a l m e r s e he
W a s s e r s t offs e r i e eine di flus e Neb e nserie ist Wie nämlich der Ver
gle ich der Zerlegung ihrer Linien mit derjenigen der Linien d e r
di ffus e n Nebens e rien des Heliums und Lithi ums e rgibt sind die
Z erlegungen von derselben Größ e nordnung und Art währe nd di e
L inien der scharfen Haup t und N e b e n s e r i e n de r letzteren Elemente
e i ne viel kleinere Zerlegung er fahren
Nachdem ich im Vorstehenden die wesentlichen Züge de r
Gr obze r le g un g der Seri enlinie n des Wassersto ffs gek e nnzeichnet
habe möchte i ch noch fo lgende Bemerkungen über die Ge n a ui g
Die Angaben über die
k e i t der obigen Zahlenangaben machen
Abstände der Komponenten von den un ze r le gt e n Lini en sind nicht
genau Sie wurden nämlich gegen Vergleichslin ien gemessen
welche am Ende der lang fristigen Bel i ch t ungen nicht aus dem
K anals t r a h le n li c h t selbst sondern au s der posit i ven Säule des
Gli mms t r om s in der Geißlerröhre über und unter da s S p e k t r o
gramm aus dem e lektrischen Feld entworfen wurden S ie unter
liegen daher den i h Abschnitt 1 8 erörterten Fehlerquellen fü r diese
Art der Entwerfun g von Vergleichslinien
Genauer s i nd die Abstände der lang un d kurzwell i gen Kom
n
o
n
t
e
ne
voneinander
die
sich
aus
der
Summe
je
zweier
Abst
ä
nde
p
berechnen da j a aus dieser Summe Fehler in der Lage de r Ver
f
n
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i
n
e
n
f
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c
h
n
i
l
ort
alle
Aus
einer
Reihe
von
Messu
gen
dieser
e
s
g
Abstände für verschiedene Feldstärken haben ich und K i r s c h
b a u m folgen de Mittelwerte abgeleitet : Abstand der äuß e r e n p
A
4
bzw s Komp one nt e n von H5 3 o i o bzw
10
1
Volt >< cm
Abstand der äußeren p bzw s Komponenten von H5
10
bzw
A
Doch
sind
auch
diese
A
n gaben noch nicht
f
Volt x c m
als endgültig zu betrachten Wir haben nämlich di e elektrische
Feldstärke aus de m Ve r h ält ni s der Span nung s di fferenz zwischen de n
Elektroden des Feldes und deren Abstand berechn e t Ge mäß d e n
,
,
,
.
.
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’
.
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c
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-
.
-
-
-
o
.
4
.
4
-
.
.
53
Darlegun gen in Abschnitt 1 2 ist indes die Feldstärke welche im
Gebiet der Lich t emission eine beob a chte te Zerle gung h e rvorbringt
wahrscheinlich e twas klein er als jenes Verhältnis Demnach wären
Solan g e
di e oben von uns angegebenen Zahl e n etwas zu klein
wir inde s di e eine Zerlegung hervorbringende Feldstärke n icht
zuverlässig ermitteln könn e n möchte ich vorschlagen di e ob i gen
angegeben e n Zahlen zur Gr undlage des Vergleiches der Zerlegun gen
verschiedener Linien fü r dieselbe Feldstärke oder zur Grundl a ge
der Berechnun g der Zerlegung einer Serienlin i e fü r die Feldstärke 1
zu machen unt er Voraussetzung der Proportionalität zwischen
Zerlegung und F eldstärke Es wäre somit aus einer beobachteten
Zerlegung der Lin i en H5 ode r H5 unt e r Benutzung der obigen
Zahlen rückwärts die Feldstärke zu berechnen welche di e Zer
legung hervorbrachte Dieses Verf ahren wende n wir bei unseren
neueren Beobachtungen an Da die Wassersto fflinien leicht in de n
Kanalstrahlen neben den L inien anderer Elemente herauskommen
so läßt sich nach jenem Ver fahren auch für diese die Fel dstärke
welche auf sie wirkte mi t Hil fe der Zerlegung der Wasserstoff
linien ermitte ln
,
,
.
.
,
,
.
,
.
.
,
,
,
.
I7
.
Fe i nze r le gung de r S e r i e nli ni e n des
Was s e rs t offs
.
Die Erfahrung da ß be i H y in s t är keren Feldern bei länge rer
Belichtung als bei den e rsten Aufnahmen zwei schwache innere
Komponen t en sichtbar wurden und die Beobachtung daß die
äußeren Komponenten der Wassersto ff lin i en breiter und unschärfer
sich ergaben als die Komponenten von Heli umlinien regten mich
zu der Ve rmutung an daß ein lichts t arker Spektrograph zusammen
mit e inem se h r starken elektri schen Feld in einer F e i nze r le g un g
der Wa s s e r s t ofl li ni e n mehr Komponenten sichtbar machen würde
als die Gr obze r le gung geliefert hatte
Zur Prüfung dieser Folgerung benutzte ich den bereits in A h
schnitt 1 0 erwähnten licht s t arken P lan gi t t e r s p e k t r og r a p h e n und
wandte Felder von 48 000 und 7 4 000Volt >< cm an DieUntersuchung
welche ich mit diesen Mitteln gemeinsam mit Herrn Dr K i r s ch
b a u m in An griff genommen habe ist noch im Gange und soll mit
eine m noch li c h t s t är k e r e n Gitter fortgesetzt werden sie hat indes
be reits wichtige Resultate ergeben und sei darum hier b e r ü c k
,
,
,
,
,
'
,
.
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1
.
,
.
,
,
si c h t i
t
g
.
Zunächst seien in Fig 1 der Tafel II I die F e i n ze r le g ung e n der
Linien H 5 H 5 H d nach unseren S p e k t r og r a mme n i n etwa achtfach e r
.
,
,
Vergrößerung mitge teilt Je de s S p e k t r ogr amm zerfällt in dr e i Te i le da s
obere Dritte l gibt die p das mittlere Drittel die s Komponente n
das untere Drittel zum Vergleich die unze r le gt e Lini e Di e S p e k t r o
gramme von H 5 und H 5 sind mit de m Pla ngi t t e r dasjenige von
H 3 gleichzeitig m i t dem E i n p r i s m e n s p e k t r og r a p h e n gewonn e n
Rechts und links von der un ze r le gt e n Linie H 5 s i nd in folge von
Ub e r li c h t ung der Hauptlinie ihre ersten Geister durch kleine
P feile geke nnzeichn e t herau sgekommen Bei H 5 i st an dem Orte
nach welchem der klein e P fe i l weist di e Que c k s i lbe r li ni e 2 4359 Ä
sichtbar ge worden und störend eingelage r t Die verdickt en Stelle n
der Linie n welche a uf Wagr e c h t e n liegen entsprechen Kanal
strahlenbünd e ln durch einzelne Löcher i n der Kathode D ie Spek
bei
t r ogr a mm e wurden aus eine m Feld von 7 4 000 Volt >< c m
Ge g e n s c h alt ung von Feld un d Kana lstrahl e n g e wonnen ; dies e
T ab e l l e III
Elektrisch e Komponent e n von H5 in einem Felde von 7 4 000
=
V olt >< e m bei 1 mm 1 5 3 A Dispersi on
.
-
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t
t
55
wurden hierbei zur Erzielung großer Intensität mittels de s Induk
t or i ums erzeugt
In den Tabellen I I I b i s V sind die von den O r i gi n aI S p e k
Dari n
t r ogr a mme n abgenommenen Messungen zusam mengestellt
sind di e Abstände der Komponenten ni cht von den Verglei chsli nien
sondern von der Mitte zwischen zwei genau e i nstellbaren Kompo
ne a ten an gegeben Die Vergleichslinien wurden nämlich erst am
Ende der 24 Stunden dauernden Aufnahme ins Spektrogramm h e i
der Objektive entworfen und sind
n i cht vollständiger F ü llung
d arum fü r genaue Messun gen ungeeignet wie weiter unten näh e r
ausgeführt werden wird
T a b e l l e IV
Elektrische Komponenten von H5 in einem Felde von 7 4 000
A Dispersion
bei 1 mm
Volt >< c m
.
.
,
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G
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w ah r s c h e i n l we t
fr a
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gl h
c
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T a b e ll e V
El e ktrische Komponenten von Hd in einem F elde von
Volt x c m l b e i 1 mm = 1 8 6 A Dispersion
.
7 4 000
O
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3
3
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4
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6
7
8
i c
In den Fig 1 4 1 5 und 1 6 sind die Zerlegun gen von H 5 H5 und
H d nach d e n obigen Tabellen zeich n erisch dargestellt ; fü r e i n e jede
Komponenten Nummer ist darin das Mittel der Schwärzungen der
lan g und der kurzwellige n Komponente gesetzt F ü r de n Fall
daß ich eine Komponente noch nicht als s i chergestellt erachte ist
sie mit ein em Fragezeichen versehen
An der F e i n ze r le g ung der Wassersto ff linien H5 H5 un d H d
.
,
,
-
,
.
,
.
,
Weiter kommt sehr ü berraschend das Auft reten schwache r
s Komponenten in d e msel b en oder vi e ll e icht in etw a s größ e rem
Abstand wie ihn die äußersten p Komponenten besitzen Bei de r
Gr ob ze r le g un g ware n dies e äußerste n lichtschwachen s Komp o
nea ten unsichtbar geblieben u nd es lag da r um nahe di e äußeren
lichtstarken s Komp on e nten den äuß erste n p Kompone nte n zuz u
ordnen und zu folgern daß die p Komponente n einer H Linie e in en
größeren Abstand von der unze r le gt e n Linie haben als die zu
geordneten s K ompon e nten Allein di e groß e Zahl der Komp o
n e n t e n einer H Linie in der F e i n ze r le g un g
noch mehr ab e r das
möglich e Auftret en lichtschwacher äußerer s Komponenten ste llt
uns vor die Aufgab e nach einem b e stimmten Gesichtspunkt
jeder p Komponente eine s Komponente zuzuordnen Dies sei in
dem nächsten Abschnitt vers ucht H ier sei nur das Au ft reten der
lichtschwachen äuß e re n Komponenten b e sp roch e n
Weil mir ein b e stimmtes Bild üb e r das Zustandekomme n der
s
i
n
z
l
und
Komponenten
in
der
vorschwebte
ich
F
e
r
e
e
u
n
p
g g
werde es weite r unte n skizzieren
un d weil die Vorhersagen
dieses Bildes durch di e Beobachtungen bestätigt z u werden scheinen
so nahm ich di e äuß e ren lichtschwach e n s K omp onenten mit groß e m
Mißtrauen a uf Es w ar zu erwägen ob s i e nicht Geister in de n
Dies konnte nicht der Fall s e in
Gi t t e r s p e k t r og r amme n seien
sonst hätten solch e Geister auch an den lichtstarken äußerste n
f
t
ü
Komponenten
au
rete
n
m
ssen
Zudem
erhielt
i
ch
sie
a
ch
u
p
deutlich in de m gleichzeitigen Pr i s me nS p e k t r ogr a mm von H y wenn
auch b e i kleinerer Dispersion Sodann war zu prüfen ob di e
fraglichen s Komp on e nten nicht Linien des Bandenspektrums s e ie n ;
dann hätten sie unab h ängig von der Feld s tärke an ihrem Orte
liegen bleiben müs s en in Wirklichkeit ve rs c h oben sie sich wie di e
ü bri gen Komponenten proportional der Felds t ärke
So ist da s
wirklich e Vorkommen äußerer lichtschwach e r s Komponenten zum
mindesten als wahrscheinlich zu bez e ich n e n und nachdem wir s i e
ü bereinsti mmend a uf all e n lichtstark e n S p e k t r ogr a mme n bei H5
H5 un d H 6 ge wonnen h a b e n erscheint mi r ihre Wirklichke it als
z ieml ich s i cher Gleichwohl gebiete t die Vorsicht vorderhan d noch
mit der Möglichkeit zu rechnen daß sie nicht wirkli ch sind
—
D i e F e i nze r le g ung der H Linien brachte weite r die Au fgab e
mi t sich zu untersuche n ob auch der Ab s tand der inneren p und
s Ko mponent e n pr op ortional der el e ktrischen Feldstärke ist w i e
derjenige der äußere n Komponenten Schon bei der Gr obze r le gung
"
-
-
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.
-
,
-
-
-
-
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'
„
“
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.
,
.
,
,
,
-
,
.
59
Linien H 5 und H 6 waren von mir un d K i r s ob b au m innere Kompo
n e nt e n beobachtet worden und Herr W V o i gt hatte es mi r gegen
ü ber als wü nschenswert beze i ch net auch fü r diese inneren Kom
o
n
n
n
e
t
e
die
Abhängigke
i
t
von
der
Feldstärke
zu
unt
r
suchen
e
p
Wi r haben die Prüf ung der aufge w orfenen Frage in folgender
Weise durchge führt Es wurden die Abstände der lang
und
der kurzwe lligen
Komponenten gleicher Nummer derselb e n
Lini e an zwei S p e k t r og r amme n f ür zwei verschied e ne Feldstärken
gemessen und das Verhältnis der zwei Abstände f ür di e zwei
Feldstärken geb ildet War dieses Verhältnis für die inneren
Komponenten dassel be wie f ür di e äußeren so war daraus zu
folgern daß der Abstand der inn eren Komponenten proport i onal
der Feldstärke i s t da ja dies fü r die äußeren bereits festgestellt ist
In den Tabellen VI u nd VII sind für die Linien H5 und H 6 derar tige
Me s s un g s r e i h e n zusammengestellt Bei H y erklären sich die A h
w e i c h ung e n des Verhältn i sses von ein em konstant en Wert aus
der Ungenaui gkeit der Messungen Berücks i chti gt man diesen
Umstand so f olgt aus den Tabell en daß der Absta nd der inneren
Komponente n w i e de rjen ige der äußeren Komponenten proportion a l
der ersten Potenz der elektrischen Feldstärke ist
T a b e l l e VI
de r
.
,
.
.
.
,
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.
,
.
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,
.
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-
s
p
-
-
i
.
B6
n e
Kom po
Kom po
Kompo
n ent en
n e nt e n
n en t e n
l
I
—
6 6
l
l
T ab e l l e VII
—
5 5
2— 2
1— 1
.
4
18
S y mme t r i e de r Z e r le gung de r
.
fl -Li ni e n
.
Bei den Au fnahmen v on welchen die Messun gen in den obigen
Tabellen abgenommen sind wurde streng darauf geachte t daß
sich während der Belichtung keine s e lbständige Strömung (Gli mm
strom oder Lichtbogen) i m Spannun gsfeld unter sehr starker E r
Es erschienen so in dem
n i e dr i g un g der Feldstärke herstellte
Spektrogramm nur die elektrischen Komponenten der zerlegten
Linien nicht außer dem auch die un ze r le gt e n Linien aus de m
schwachen Feld e iner selbständigen Strömung D i ese Au fnahmen
wurden zudem so lichtstark wie möglich gemacht um auch d i e
schwachen Komponenten h erauszuholen ; es wurde zu diesem
Zwecke zur Erzeugung der Kanalstrahlen ein s t r om st ar k e s Induk
t or i um verwendet Am Ende der 24 Stunden dauernden Belichtung
wurden zwar ü ber und unter das S p ektrog r amm aus dem elek
tri schen Feld die un ze r le gt e n Vergleichslinien aus der positiven
Säule de s Gli mms t r oms e ntworfen indes nur fü r den qualitativen
Zweck der Wiedergabe nicht für quantitat ive Messungen Die
Messung des Abstand e s einer elektrischen Komponente von den so
entworfenen un ze r le gt e n L in i en wäre folgenden Einwänden u nter
legen Erstens waren die Objektive bei de r zu wählenden A uf
stellung der Vergleichslichtquelle welche die un ze r le gt e n Linien li e
ferte nicht ganz ge fü llt ; in folge dessen konnten die Linien ihr Schwär
z un g s ma xi mum an einer anderen Stelle erhalten als wenn sie aus
dem Geb i et des Spannungs feldes unter F ü llung der Objekt ive
entworfen worden wären Zweitens wu rden die Ve rgleichslin ien
am Ende der 24 Stunde n dauernde n Bel i chtun g fü r die zerlegten
Li nien entworfen ; info lge ei nes gerin gen Temperaturganges
A
n
d
r
u
n
e
des
Brechu
n
gsindex
des
verwandten
Pr
i
smas
oder
der
(
g
Konstante des benützten Gitters) konnte d a rum ihr S c h w är zung s
maximum an eine andere Stelle geschoben werden als fü r den
Fall daß die Belichtungsdauer fü r die Verglei chsli nien a uf d i e
24 Stunden währende Bel i chtung fü r die zerlegten Linien gleich
mäßig verte ilt worden w äre Drittens m ußten die un ze r le gt e n
Linien H5 H5 und H 6 ü be r li c h t e t werden um die un z e r le g t e n Ver
l
e
c
h
s
l
n
i
i
n
i
r
e
f
ü
das
Ba
denspektrum
herauszuholen
an
einer
n
g
;
ü b e r li c h t e t e n Lin i e ist i n des das I nt e n s i t ät s m a xi mum nicht m it
Sicherhe it zu messen
Der zweite E inw a n d i st auch gegen die früher veröffentlichten
1
M essungen ) des Abstandes elektrischer Komponenten von un ze r
1)
St
H K
b m A
Ph y 4 3 1 01 7 1 91 4
,
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.
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J k
.
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u
.
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ish
r
c
au
,
nn
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d s
.
.
,
,
.
61
legten Vergleichslinien zu erheben Die frü h er mitgete i lten A h
stände können alle bis zu
Ä falsch sein ; j e klei n er darum die
Abstände sind desto größer ist ihr p r oze nt i s c h e r Fehler Durch
diese Überlegung w urde auch die frü h e re Angabe betro ffen daß
di e Zerlegung der H Serienlinien nicht genau symmetrisch zu den
daß vielmehr die langwell i gen Kom
un ze r le g t e n Linien e r folgt
e
n
einen
twas
größeren
Abstand
von
jenen
haben
als
o
t
n
n
e
d
e
i
e
p
kurzwelli gen Komponenten
Ich beschloß darum di ese Frage neu zu prüfen un d e i n Spek
t r og r a mm herzustellen das frei von den ob i gen Einwänden war
Zu diesem Zweck wurde n die unze r le gt e n Vergleichslin ie n aus dem
Gebiet des Spannungsfeldes ebenso w ie die zerlegte n Lin ien entworfen
Es wurde nämlich bei geö ffnetem Spalt das elektrische Feld das
d i e Linien zerlegte absichtlich von Zeit zu Zeit ein i ge Sekunden
abgeschaltet so daß die von den Kanalstra h len zur Emission ge
brachten Spektrallinien aus demselben G e biet wie zuvor indes
a uf den P latten in das Spektrogramm der ze r
n unmehr un ze r le gt
legten Linien entworfen wurden
Dieses geschah etwa 20mal in angenähert gleichmäß iger Ver
teilung a uf die 24 Stunden dauernde Bel i chtung fü r di e z e rleg te n
L i n ien D a zu w urde die Bel i chtun g f ü r die Vergle i chslinien H5 und
H 5 so gewählt daß diese eben deutl i ch geschwärzt erschienen
Da s betre ffende Spektrogra mm war zude m unter Verwendung von
Gle i chstrom (I nflue n zma s c h i n e ) be i e inem gut konst anten Feld von
unge fähr 7 4 000 Volt >< e m gewonnen und war au ch aus die sem
Gr unde fü r genaue Messungen geei gn et I n der nachstehenden
Tabelle sind die von diesem Spektrogramm erhaltenen Messungen
über die Abstän de lang und kurzwelliger Komponenten gleicher
Nummer von der unze r le gt e n Lin i e zusammengestellt Die Ge
Ä
der Einstellungen am Spektrogramm betrug j ;
n a ui g k e i t
Gemäß der Tabelle ist also in der Tat eine D i ssymmetric in der
Zerlegung der Linien H5 und H 5 in de m Sinne vorhanden daß der
Abstand einer langwelligen Kompo n ente von der un ze r le gt e n Lin i e
etwas größer ist als derjenige einer kurzwel ligen Komponente ;
in des ist diese Dissymmetri c beträchtlich kleiner als nach den
früheren weniger genauen Angaben U n d ich bin noch nicht ein
ma l jetzt von der W irklichkeit di eser Di s s y mme t r i e überz e ugt
Es ist nämlich folgende schwer zu beseitigende Fehlerquelle zu
berücks i c h tige n In reinem Wassersto ff ist bek a nntlich die Licht
—
emiss ion der H Serienlinien durch di e Kanalstrahl en überwiegend
.
,
.
,
-
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.
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,
,
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1
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.
62
T a b e l l e VII I
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s.
ä
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s.
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Ä
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ä
4
6
3
f
1
f
b e w e gt Um darum keine D 0 p p l e r s c h e Verschiebung der unze r
le gten Linien sowohl wie ihrer Ko mponente n zu e rhalte n muß
man die Achse des Kolli mat or r oh r e s genau sen krecht zu de r Achse
der G e schwindigkeit der Kanalstrahlen stellen Soll z B di e
D o p p l e r s c h e Verschiebung fü r die W e llenlänge 246 00 Ä bei einer
durchschnittlichen Kan als t r a h le ng e s c h w i ndi gk e i t von nur 3 1 0 cm
1
Ä betragen so genügt hierzu bere its eine Abweichun g
sec
um weniger als 1 5 von der genau senkrechten St e llung der S e h
ach s e zur Ge s c h w i ndi gk e i t s a c h s e S o genau läßt sich die Ein
stellung kaum mit Sicherheit mache n Es fällt indes di e fälschende
Wirkun g der D o p p l e r s c h e n Verschiebung dann weg we nn di e
un ze r le gt e n Vergleichslin i en eben falls von Kanalstrahl e n gle i cher
Geschwindigkeit in un veränderter Lage ebens o wie di e zerlegten
L inien emittiert werden Nun wurden zwar die Vergleichslinien
b e i j e nem Spekt rogramm eben falls aus der Emissi on der Kanal
strahlen gewonnen un d darum war di e fälschende Wirkung der
D o p p l e r s c h e n Verschiebung sich e r kl e in ; indes kann sie doch
noch die beobachtete Dissymmetri c ve rschuldet hab e n Es läßt
sich nämlich die Geschwin digkeit der Kanalstrahlen ohne Feld
Vergl
ichsl
i
n
i
en
n
i
cht
gle
i
ch
ihrer
Geschw
i
ndigkeit
im
Feld
zer
e
(
(
)
legte Linien) machen Dieser Unte rschied in den Ge s c h w i n di g
.
,
.
.
.
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o
-
,
'
.
.
,
.
,
.
.
7
63
k e i t e n kann
inen Unterschi e d in den D o p p l e r s c h e n Vers chieb ungen
f ür die zwei Fälle bedingen
Unt e r di e sen Umstände n kann ich es nicht als sichergestellt
—
erachten daß di e e lektri sche Zerlegu n g der H Serienlinien e in wenig
di s s y mme t r i s c h (größe r er Abstand der lang w elligen Komponenten)
erfolgt W e nn eine derartige Dissymmetri c vorhanden ist so ist
die Absta ndsdifferenz lang und k urzwelliger Komp onenten gleicher
Nummer jede n falls s e hr klein i m Verhältnis zum Abstand selbst
Solan ge die Frage nach einer Di s s y mme t r i e der e lektrisch en Zer
legun g de r Lin ien de s Wasserstoffs keine theore tische Bedeutung
ge w onnen hat mag auch ihre zuverlässige experimentelle Beant
w or t un g hinter wichtigere n Untersuchungen z urückgestellt ble i ben
S e he n wir ab von de r Möglichkeit eines sehr kleinen Unter
s c h i e d e s de r Abstände lang
und kurzwelliger Komponenten von
—
der unze r le gt e n L in i e so z e igt di e F e i nze r le gung der H Lini e n
Symm e trie hins i chtlich de r Abstände lang und kurzwell i ger Kom
n
n
w
es
entspricht
also
jeder
lang
elligen
Kompone
te
eine
o
t
n
n
e
e
p
;
kurz w ellige Komponente in nahezu gleichem Abstand von der
un ze r le g t e n Lin i e und d i e Zahl der kurzwell i g e n Ko mponenten
ist gleich der Zahl der langwelligen Komponente n
Diese r A b s t an ds y mme t r i e tritt ein e I nt e n s i t ät s y mm e t r i e de r
Zerle gung der H Linien zur Se ite Es ist nämlich ei ne k urzwellige
n
K
l
t
s
c
h
a
u
e
n
s
od
r
ompo
ente
schon
Gleich
oder
von
n
f
ü
r
G
e
e
g
p
g
Feld und Kanalstrahlen angenähert ebenso intensiv wie di e lan g
wellige Komponente gleicher Nummer Berücks ichtigen w i r da ß
sich di e ser I nt e n s i t ät s unt e r s c h i e d mit der Schaltung umkehren läßt
—
so dü rfe n wir erwarten daß an ruhenden H Seri e nlinien lan g und
kurzwellige Komponenten gleicher Numme r gleich intensiv s i ch
ergeben
Die se Symm e trie de r Zerlegung de r H Seri enlinien h i n
si chtlich Abstand und Inte nsität i st deswege n besonders zu b e
achten wei l di e Zerlegungen der Serienlinien anderer Elemente
z B de s He liums und des Lithiums sie nicht au fweisen
e
.
,
,
.
.
,
.
,
.
-
.
-
,
.
,
,
.
,
,
.
.
.
19
.
I nt e ns i t ät s ve r h ält ni s lang
Numme r , Z uor dnung von p
k ur zwe ll i ge r Komp one nt e n gle i c h e r
und s Komp one nt e n de r I I Li ni e n
und
.
I n Abschnitt 1 4 wurde bereits die merk würdige Erscheinun g
beschrieben daß die äuße re n lang un d kurzw e lligen p und s
Komp on e nte n gleicher Numme r einen I nt e n s i t ät s unt e r s c h i e d zeigen
,
,
64
ich mit der Richtung de s Feldes in b e zug a uf di e Rich
tung der Kanalstrahlen umkehr t W e nn Feld und Kanalstr ahle n
ist die l angw ellige Komp onente
di e gleiche Richtung haben
e iner H Ser ie nli n ie intensiver a ls die kurzwelli ge Komp onente
gle i che r Numm e r ; bei Ge g e ns c h a lt ung von Fe ld und Kan a l
strahlen ist das umgekehrte de r Fall Nachdem die F e i nze r
l e g ung der H Li nien a ufgefunden war veranlaß te ich unter de m
Gesi chtspunkt der Zuordnung von p und s Komp one nte n Herr n H
L u n e l u n d (Helsingf ors) im Aache ner Phy s ik I n s t i tut e ine Unter
s u c h ung über den S c h w är zun g s unt e r s c h i e d lan g und kurzwell i ge r
Komponenten in der F e i nze r le g ung auszuführen Mit s einem E i n
verständnis mache i ch folgende vorläufige M itteilung darüber
Weil bei der Gleichschaltung von Feld und Kanalstrahlen
w ie in Abschnitt 1 4 darge legt w urde die Versuchs b e din g ungen fü r
die geste llte Aufgabe reinli cher s ind a ls be i Ge ge n s c h alt ung s o
wählte L u n e l u n d j e ne Schaltung B e i Gewinnun g desjenige n
S p e k t r og r amms von denen di e Messungen der Tabelle I X abge
n omm e n sind betrug di e F eldstärke ungefähr 7 4 000 Volt x c m
;
di e Kanalstrahlen w urd e n bei e inem konstanten Ka t h ode nfa ll von
et w a 1 0000 Volt mit Hilfe e iner I nflue nzm as c h i n e von 20 Platten
erzeugt Di e Schwärzun gen der in der Tabelle angegebenen Kom
de r
s
.
,
.
-
,
-
.
.
,
.
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,
.
,
-
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T a b e ll e IX
.
l
der
der
in Frage gestellt Es kann eine Zuordnung
h
f
und
s
Komponenten
jeden
alls
n
i
c
t
mehr
unter
dem
Ge
p
s i c h t s p unk t gle i cher I ntensität und gleichzeiti g unter dem Ges i chts
pun kt der Komp on e nt e nfolg e von außen nach i nnen vorgenommen
werden Denn sowohl bei H5 wie bei H, un d H6 sp r ingt die I nt e n
—
der p Komponenten in der Numme r nr e i h e von außen nach
s i t ät
innen nach einem anderen Gesetz als di ejenige der s Komp onenten ;
wollte man al so angenähert gleich intensive p und s Komp onenten
ein ander d h als Freiheitsgrade demselben Elekt ron zuordnen
so wü rden die den aufeinanderfolgenden p Komponen t en e nt s p r e
c h e n de n s Komponenten in z i e mlich regelloser We i se durcheinander
gewürfelt werden
Wahrscheinlicher ist daß d ie Intens ität einer lang w elligen
—
l
Kompo
e
n
te
zu
derjen
i
gen
der
kurzwel
i
gen
Kompo
ente
gleicher
n
n
p
Nummer angenähert i n de mselben Verh ältnis steht w ie die I nt e n
s i t ät e n der i h nen zugeordneten lang und kurzwell ige n s Kompo
n e nt e n
Nimmt als o dieses I nt e n s i t ät s ve r h ält ni s fü r die s Kompo
n e n t e n i n derselben We i se von außen nach innen Nummer fü r
Nummer ab wie fü r die p Komponenten so i st es wahrscheinlich
daß d ie p und s Komponenten in stetiger Re i hen folge von außen
nach innen e inander zuzuordnen sind also die äußer s te kurzwelli ge
—
s
Komponente
der
äußersten
kurz
w
elligen
Komponente
d
i
e
f
o
l
p
gende p Komponente der folgenden s Komponente usw
Eine notwendi ge Voraussetzung der vorstehenden Zuordnung
je einer s Komponente zu je e iner p Komponente ist daß eine
Linie ebenso viel s wie p Komponenten zählt Nach den bis
h e r i ge n Resultaten über die F e i n ze r le g ung der H Linien folgt
sie wirklich dieser Gesetzmäßigkeit Dies l a ssen d ie Tabellen II I
und IV fü r H5 und H 7 erkennen und wenn be i H 6 z w ei s Kom
n
f
mehr
als
Komponenten
in
der
Tabelle
V
a
ge
ührt
o
n
n
n
t
e
e
p
p
sind so möch te ich dieser Abwe ichung ke in entscheidendes Ge
w i cht beimessen Es ist nämlich mögli ch daß zwei p Kompo
n e nt e n unterbelichtet blieben oder daß zwei der fraglichen s Kom
n
f
alsch
sind
e
n
t
n
o
e
p
Eine endgü lti ge Zuordnun g de r p und s Komponenten der
H Lin i en nach den obigen Gesichtspunkten ist allerd ings noch nicht
a u f Gr und der von m i r m itgete i lten b i sher i gen Resultate möglich
da d a rin noch mehrere Kompone nten als fra glich zu beze i chnen
s ind und da vielleicht m it noc h bes s eren experimentellen Hi lfs
mitteln we itere p und s Komponenten h erausgeholt werden können
Gr obze r le g un g
.
-
.
-
-
.
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-
-
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‘
-
.
-
,
-
x
,
-
.
,
-
,
.
-
-
,
-
.
Indes kommt es bei dem gegenwärti gen Stand der Forschung nicht
dara uf an daß wir die genaue endg ü ltige Komp one nt e nza h l der
I st jene Art der Z uordnung ri chtig dann läßt
H L i nien kennen
si ch s chon jetzt die überraschende wichtige Folgerun g ziehen daß
—
bei der E miss ion der H Linien im elektrischen Feld eine p Kom
ponente i m allgemei nen nicht di eselbe Intensität wie die zuge
ordnete s Komponente bes itzt Dies würde bedeuten daß d i e
Schwingungen eines gew i ssen S e r i e ne le k t r on s des Wasserstoffatoms
parallel der F e ld a c h s e ein e inte ns ivere Lichtemi s sion lie fern als
die Schwin gungen in zwe i dazu senkrechten Achse n während fü r
ein andere s S e r i e ne le k t r on das Umgekehrte de r Fall sein kann
E i n derartiges merkwürdi ges Verhalte n würde zu der Folgerung
Grund geben daß auch i m elektrisch u nb e e i nflußt e n Träger der
Serienlinien d ie Schwi ngungen der S e r i e ne le k t r one n parallel e iner
ausgeze i chneten A t oma c h s e intensiver emittieren als in den dazu
senkrecht stehenden Achsen Wird dann der L i ni e nt r äg e r d urch das
elektrische Feld so eingestellt daß die Achse sein es elektrischen
Moments wen ig von der F e lda c h s e abweicht so geraten die durch
intensive Lichtem i s s ion ausgezeichneten Schwingungsachsen ver
s c h i e de n e r S e r i e n e le k t r on e n i n verschiedene Orientierung zu der
F e ld a c h s e das I nt e n s i t ät s ve r h ält n i s der p und s Ko mponenten w i r d
darum von Elektron zu Elektron verschied e n
M it der vorstehenden Folgerun g bin i c h von den Resultaten
der Erfahr ung schon weit abgesc h weift un d es wäre nur mehr e i n
Schritt zu dem in Abschnitt 38 gegebenen Bild der An ordnung von
S e r i e ne le k t r on e n im Wassersto ffatom I ndes mag d i e Wichtigkeit
des aufgeworfenen Problems der Zuordnung der p und s Kompo
—
n e a ten der H Lin ien zusammen mit dem ebenso wichti gen Prob lem
der Einstell ung der elektrischen Achse e ines L i ni e nt r äg e r s a uf die
Achse eines starken elektrischen Feldes die Ab irr ung entschuldi gen
,
,
-
,
.
,
-
.
-
,
.
,
.
,
.
,
,
-
,
.
.
-
.
20 Di ffus e Ne be ns e r i e de s He li ums l, de s Li t h i ums
i n Gr obze r le gung
de s He li ums lI
und
.
.
Helium b e sit zt nach C Ru n g e und F P a s c h en ) zwei Serien
systeme (scharfe Haupt und scharfe Nebenserie diffuse Nebenserie)
2
Da wie ich zeigen ) konnte di e bisher dem Wassersto ff zugeordnete
Hauptserie in Wirklichkeit eine H e li ums e r i e ist so gehört nicht
das e ine System de m positiv e inwertigen das andere dem zw e i w e r
1) C R
g
F P h B l B 1 895 S 639 749
2)
St
D Phy G l 6 468 1 91 4
V h
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es
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,
.
.
,
.
5
*
ti ge n He li umat omi on an w i e ich früher ) ve rmutete ; sondern beide
Syst em e hab e n das positiv einw e rti ge H e li umat omi on als Träg er
und jene Haupts erie und die mi t ihr verknüp fte P i c k e r i n g s c h e
N e benserie werde n vom positiv zweiwe r tigen H e li umat omi on e mit
t i e r t ; sie e rsc h e inen n ämlich in der p ositiven Säul e des os zi llat o
in re i ne m
r i s c h e n Funkens und in der negativen Gli mms c h i c h t
2
Helium s tellen also das Funkens pektru m ) des Heliums dar
Ledigli ch zur U nt e rsch e idung der zwe i Syste me sei der Träge r
der des ande ren Helium II genan nt
de s e inen He lium I
Den Se rien des Hel i ums I entspre chen die Serien des Lithi ums ;
so besitzt dieses wie jenes eine di ffuse Neb e nserie Ryd b e r g hat
die diffuse n Nebense rien dieser zwe i Elemente durch folgen de zwei
Formeln dargestellt
1
,
,
.
“
“
„
„
,
.
.
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1
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2
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NO
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H
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I
'
Lz
Hi er durch wird die Wellenzahl
eines jeden S e r i e ng li e de s
erhalten wenn dessen Nummer eine Z i fle r in der Rei h e der ganzen
Zahlen 2 3 4
in die Formel eingesetzt wird Es entsprechen
also diejenigen Serienlinien der zwei Elemente einander welche
n
leiche
Nummer
habe
Nachdem
s
i
ch
d
i
e
Art
der
Zerlegu
g
n
g
e ines Gliedes der B a l m e r s c h e n W a s s e r s t offs e r i e in so merkwürdi ger
Wei se abhängi g von der Gli e dnumme r ergeben hatte durfte ma n
gespan nt sein ob eine ähnliche Gesetzmä ßigkeit hinsichtl i ch der
Rolle der Gli e dnumm e r bei den diffusen N e benserien anderer Ele
m ente wiederkehr t
Fig 2 und Fi g 3 a u f Ta fel II geben eine Anschauung von
der elektrischen Gr obze r le gun g der vier ersten Glieder der d iffusen
Nebenserie des Heliums I und des Lithiums I n der Fi g 2 sind
oberhalb und unterhalb des S p e k t r ogr amms der z e rlegten Linie n
di e unze r le gt e n L inien zum Verglei ch aufg enommen in F ig 3
f ehlen diese Vergleichslin ien
In überraschender Weise gibt sich w ieder die Numme r einer jeden
Lin ie d urch di e Zahl der angen ähert gleich inten si ven p und s Kom
2
e
zu
erkennen
I
n
be
i
den
Ser
i
e
n
b
sitzt
die
L
i
nie
Nummer
n
e
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K ls l P ys
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l 4, 1 02, 1 91 3
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4 0, 499, 1 91 3
e
i n en)
e r ti
g L
.
69
ach Ry d b e rg s Formel eine p und e ine s Kompone nte Nummer 3
z wei p und zwei s Komponenten Nummer 4 drei p und drei s Kompo
—
n e nt e n Nummer 5 vier p
und vier s Komponenten Ge h t die s e Z u
n ä hm e der Komp one nt e n za h l um ein e p und s Komponente mit fort
sch reitender Gli e de r numme r weiter ? Wird also d ie L inie Nummer 6 in
fü n f p
und fü n f s Komponenten zerle gt ? Le i de r konnte ich di ese
wichtige Fra ge wegen der geringen Inten sit ät der Linie Nummer 6
noch n icht experimentell beantworten Jeden falls lassen sich aber
bis zur N ummer 5 die Nummern der ersten Gl ieder der diffusen
Nebenserien a uf Grund der Zahl ihrer elektrischen Ko mponent en
ermitteln wenigstens wenn das obige Numme r nge s e t z wie wahr
s c h e i n li c h
ist auch fü r die diffusen N e benserien anderer Ele
mente gilt
Beim Vergle ich der Zerlegun gen der H e und der L i Lini e n
nach Fig 2 und 3 der Tafel I I fällt die weitgehende Überein
stim mung der Zerlegunge n von Linien gleicher Numm er f ür die
zwei Elemen t e auf S o ke h rt d ie Di s s y mme t r i e der Zerlegun g
h insichtlich I ntensi t ät und Ab s tan d der Komponenten bei der
H e I Linie 2 447 2Ä bei der L i Linie 2 46 02 Ä wieder Bei beiden
Elem e nten haben die äußeren p Komponenten fast denselben A h
s t a nd wie di e zwei äußeren 3 Komponenten
Immerhin ist der
—
Abstand der p Komponenten etwas größer D ie äußeren Kom
n
o
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t
e
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also
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f
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geradli
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t
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p
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p olarisiert Ob auch die inneren p und s Komponenten e twas
ver s ch i e dene Wellenlängen haben oder ob sie als eine einz i ge un
polarisiert e L inie au fzufassen sind haben genaue Messungen mit
Hilfe großer Dispersion zu entschei den
Der einzige Unterschied zwischen den Zerlegun gen der e nt
sprechenden Lin i en der zwei Elemente besteht i h der Größe des
Komp on e nt e n ab s t a n de s
Dieser ist fü r das Lithium ein wenig
kle iner als fü r das Helium I Der Vergle i c h der entsprechenden
Zahlen in Tabelle X und XI läßt darü ber keinen Zwei fel Be
zü g li c h der Genauigkeit der Zahlen der T a bell e n gelten die gleichen
Einschränkun ge n welche in Abschnitt 1 6 fü r di e Gr ob ze r le gung
der Wasserstoffli nien gemacht wurden
Die Tafel II ges t attet noch einen anschaulichen Vergleich der
Zerlegungen der di ffusen Nebenserien des Wasserstoffs des Heliums
und des Lith i u ms Wi e ohne we iteres zu ersehen ist steht g e
mäß der elektri schen Spektralanalyse d i e Dynam i k der Serie n
elektronen de s Lithiums derjenigen des Heliums näher als jede
n
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70
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Helium I (28 500 Volt >< cm
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71
ihnen der Dynamik der S e r i e ne le k t r on e n des Wassersto ffs
W i e die S e r i e nk ons t a nt e n jener zwei Ele mente nach de n Ry db e r g
s c hen Formeln von dem We r t e Eins der Konstant e n des Wasser
so scheint auch di e elektrische Ze rlegung der
s to ffs abweich e n
S erienlinien des Heliums und L i th i ums unter einem Zwang zu
er folgen welc h er ei ne Abw e ichung von der Zerlegung der Wasser
s t offli ni e n beding t
Die diffuse Nebenserie von Helium II ist das vi e rte Beispiel
e iner in mehrer e n Gliedern untersuchten diffu s en Nebenserie Leider
konnten wir wegen der geri nge n Lichtstärke ih re r Linien bis
u
l
r
tzt
nur
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Zerleg
n
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u
m
n
beobachten
Wie
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G
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d
n
m
e
i
j
a us Tabelle XI I zu entnehmen ist le h rt der Vergl e ich der Glied
n ummern 3 und 4 daß auch hier d i e Zahl der ang e nähert gleic h
i n tensi ven p und s Komponenten von Glied zu Gl i ed mindestens
Bemerkenswe r t ist weiter da ß sowo h l Glied 3
u m Ei n s zun i mmt
w i e Glied 4 in der Seri e von Helium II weiter zerlegt ist als in
d e r Serie von Helium I
T a b e l l e XII
H el i u m II (28 5 00 Volt x c m )
v on
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Ko m po
n.
Ne be ns e r i e de s He li ums l, Li t h i ums
und He li ums lI
und s c h a rfe
.
H e lium I Lithium und He lium I I besitzen je eine schar fe
Die Linien dieser Serien
H aupt und e i ne scharfe N e benseri e
werden von dem elektrisch e n Feld viel weniger als die glei c h
,
.
_
_
72
Linien de r diffusen N e benserien zerle gt Die Dispersio n
m) gesta t tete über i h r e
des von mir verwendeten Konk avgi t t e r s
Zer legunge n kein e genauen Mess ungen Die Komp one nt e n abst ände
welch e ich und K i r s c h b a um fü r Linien der Hauptserie de s
Heliums I und Lithiums mitgeteilt haben sind ungenau und vie l
leicht nicht einmal dem Vorzeichen nach richtig Dagegen d a r f
fü r die ersten Linien (4 und 5) der scha r fen Neben s erie de s
Heliums I und des Lith iums als sicher gestellt betrachtet werden da ß
b e i i h nen a uf der langwelligen Seite der unze r le g t e n Linie je ein e
—
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und
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i
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s
Komponente
au
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außerdem
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Komponent
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abstand von der un ze r le gt e n Linie für di e Lin i e Nummer 5 sicher
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Bemerkenswert ist daß die L inien der scharfen Haupt und
N e be ns e r i e von Helium II ebenso wie dies fü r di e diffusen Neben
serien festgestellt wurde merklich we iter zerlegt werden als di e
entsprechenden Linien von Helium I Für sie konnte n darum auch
einigermaßen gen aue Messun g en ausge führt werden Die s e sin d
in Tabelle XII I mitgeteilt
T a b e l l e XI II
Helium II (28 5 00 Volt >< cm )
n umme r i
e
n
g
.
.
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.
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1
.
e n
3
l
t b e ob
2
e
1
Wie aus dieser Tabelle her vorgeht werden die ersten Glieder
der Haupt und Nebenserie entgegengesetzt di s s y mme t r i s c h zer
le gt ; während i n der Nebenserie d i e intensive p und s Komponente
au f der langw e lligen Seite der un ze r le g t e n Linie au ft ritt erschein t
sie in der Hauptserie a uf der kurzwelligen S e ite Ob di eses Ver
,
-
,
.
74
schwächere Komponenten angedeutet di e sich möglicherw e ise be i
rößerer
L
i
ch
stärke
mit
Sicherheit
herausholen
lassen
werden
t
g
Die H e II Linie Z 4388 A zei gt in der Gr obze r le gung 4 1 7 und
4 s Kompo n enten ; K o ch hat an ihr in der F e i n ze r le g ung bis jetzt
7 p und 6 s Komponente n von ungle i cher Intensi t ät feststellen kön n e n
Auß e r ihnen dürfte bei größerer Lichtstärke noch e ine Anza h l
li c h t s c h w ä c h e r e r Komponenten erscheinen
Die H e I I Linie 2 4922Ä hat früher 3p und 3 s Komponenten
ergeben ; i n der F e i n ze r le g ung ließen sich bis jetzt 7 p un d 7 s
Komponenten (2 fraglich) herausholen
In einer Hinsich t dürfte auch i n der F e i nze r le g ung der H e
Linien ein Gesetz der Zerlegung der H Lin ien wiederke h ren Bei
allen bis jet zt untersuchten H Linien ist n ämlich die An zahl der
lang welligen p oder s Komponenten gleich der An zahl der kurz
welligen p oder s Komponenten Berücksichtigt man d ie Möglich
k e i t der weiteren Zerlegung breiter oder intensiver Komponent e n
der H e Linien so ist wahrscheinlich auch bei ihnen die A nzahl
der lan gwelligen gleich derjenigen der kurzwelligen Komponente n
Dagege n besteht hinsichtlich der Symmetrie der Zerlegun g
ein auffallender Unterschied zwischen den zwei Ele menten Wäh
rend bei den H Linien lang und kurzwellige Komp onent e n gl e i cher
Nummer (abgesehen von ihrem mit dem Feld umkehr baren Iuten
s i t ät s unt e r s c h i e d) die gleiche In t e n sität und jeden falls mit sehr
großer Annäherung den glei chen Abstand von de r un ze r le gt e n
L i nie haben ist dies wie K o c h in der F e i nze r le gung fests tellen
konnte bei keiner der untersuchten H e Linien der Fall Bei ihnen
weisen kurz und lan gwell ige Komponenten gleicher Nummer im
a llgeme i nen einen beträchtl i chen U n terschied in de r Intensit ät und
in de m Abstand von der u nze r le gt e n Linie a uf In beiderlei Hin
sicht ist die Gruppe der langwell i gen p und s Kompo n enten di s sy m
metrisch zu der Gruppe der kurzwelligen p und s Ko mpon enten
,
.
-
‚
-
-
.
.
-
-
.
.
-
.
-
-
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.
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.
-
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-
,
.
.
-
-
.
23 Be obac h t unge n
.
an
Li ni e n
von
E le me nt e n gr öß e r e n A t omge wi c ht s
.
Au ßer an den Linien de s Wassersto ffs Heliums und Lithiums
haben ich und K i r s ch b a um n och an Li nien des Kohlensto ffs
Natriums Magnesi ums Calci ums Aluminiums Thalliums und
Quecksilbers i m elektrischen F e ld Beobachtungen ange stellt F ü r
mehrere Linien d iese r Elemente haben w i r zwar Angaben über
den Abstand einer sche inbar a u f der lan g well igen L i ni e ns e i t e a uf
tre tenden p und s Ko mponent e gemacht Indes möchte ich die sen
,
,
,
,
,
,
.
-
ngaben keinen quantitativen Wert be ilegen Die gemes s enen
s ehr kle i nen Komp on e n t e n a b s t än d e
sind vielleicht durch ein e n
s ystematischen Fehler ge fälscht ; dieser kann durch einen Tempe
r a t ur g ang während der
la n g da ue r n de n Belichtu n g oder durch
unglei chmäßige Fü llung der Gi t t e r öffnung bei der Entwerf ung der
Vergleichslinien bedin gt sein Dazu kam daß in den me i sten
Fällen nur S e r i e ngli e de r niedriger Nummer i n ausreichender In
t e n s i t ät a u f der photographischen Pla t te e rschienen und diese
werden ja wenigstens nach den Erfahrungen an Wassersto ff
Helium und Lithium weniger zerlegt als d i e S e r i e n gli e de r höherer
Nummer
Glei chwohl kann bereits folgendes Resultat a uf Gr und jener
vorbere iten den Untersuchu ngen als s i chergestellt betrachtet werden :
D i e Serienl ini en der Elemente g rößeren Atomgewichts werden
durch das elektrische Feld viel wen iger als die entsprechenden
L inien von Elementen kleineren Atomgewichts zerlegt So
z e igt das Glie d Nummer 3 der diffusen Tr i p le t ne be n s e r i e des
Calciums das Gl ied Nummer 3 und 4 der diffusen D up le tne be n s e r i e
des Alum iniums fü r eine D i spersi on von 1 mm : 1 0 A und e i ne
Feldstärke von 30000 Volt >< cm noch keine deu t li che Zerlegung
Wenn auch je den falls innerhalb ei ner Ve r t i k a lr e i h e des perio
d i s c h e n Systems der Elemente d i e elektrische Zerlegung von e n t
s pr e c henden Linien m i t wachsendem Atomgewicht abn immt
so
s cheint doch das Atomgew i cht hierfür n i cht allein maßgebe n d zu
s e in
sondern vi elleicht außerdem noch die Valenzzahl Es ist
A und e iner Feld
n äml i ch bei e i ner D i spersion von 1 mm :
an den Nummern 2 und 3 der
s tärke von 1 8 000 Volt >< e m
di ffusen Tr i p le t n e b e n s e r i e des Quecksilbers bereits eine de utliche
Z erlegung festzustellen trotz des großen Atomgewichts d i eses
E lemente s
A
.
,
.
,
,
,
,
.
.
,
-
1
.
,
,
.
-
1
.
24 Ba nde nli ni e n de s
.
Was s e r s t offs
und
S t i c k s t offs i m
e le k t r i s c h e n
Fe ld
.
Die Ba n de nli ni e n von Elementen und Verb indungen treten in
d e n Kanal s trahlen nur in geringer Intensität a uf Aus d i esem
G runde i st ihre Untersuchung im elektrischen Feld nur mit Hilfe
Bis j e tzt konnte erst eine
l ichtstarker S p e k t r og r a p h e n mögl i ch
46 32
Rei h e von B a n de n li n i e n des Wasserstoff s nämlich 2 46 34
.
.
.
,
4 6 28
46 1 8
406 7
406 3 A
l ich 2 46 5 1
un d
.
4 5 83
4 5 80
45 7 3
4 56 8
407 0
4 07 9
und einige B an de nk a nt e n des Stickstoffs näm
427 8 Ä und innerhalb der z we iten Bande die
,
76
ersten 1 4 starken Linien h inter der B an de nk ant e untersucht werden
Die Feldst ärke betr ug hierbei 1 3000 bis zu 47 000 Volt >< e m
An keiner der genann t en B a nde nli ni e n konnte eine deutli c he Zer
legung festgestellt we r den
Aus diesem negativen Resultat darf ma n nun n atürli ch ke ines
f all s folgern daß allgemei n d i e B a n de n li n i e n durch ein elektrisches
Feld nicht zerlegt werden Zeigen j a auch Serienlinien von nie
dr i g e r Gli e dnumme r nur eine sehr kle i ne ode r keine merkbare
Zerlegung Durch sehr starke Felder mögen auch di e obigen
B an de nli n i e n zerle gt w e rden und es mag B a n de n li ni e n geben d i e
sc h on von mäßig s t arken Feldern zerlegt werden Immerh in ist
es au ffallend da ß zahlrei che Ba n d e n li n i e n des Wasserstoff s noch
nicht e in Zehntel A Zerlegung für Feldstä rken zeigen für welche
die Serienl in ien dieses Elementes schon in Komponenten 20 A A h
stand zerlegt sind
Dies war das Resultat unserer früheren Beobachtungen ü ber
das Verhalten von B an de nli ni e n i n e inem ele ktri schen Feld ; wir
bedienten un s hierbe i des lichtschwachen Konk a vg i t t e r s von
m
l
Kü r z
Radius und elektrischer Felder b i s zu 40000 Volt x c m
lich s i nd w i r n u n daz u ü bergegangen meine neuen l i chtstarken
Anordnungen un d sehr st arke elektri sche Felder auch a uf die
Untersuchung der B an de nli ni e n des Wassersto ffs anzuwenden Wi r
haben hierb e i bere its pos itive Resultate erz i elt ; indes b i ete t di e
U n tersuchung der elekt rischen Zerlegung der B a nde nli ni e n n i cht
allein ihrer Kleinhei t und L i c h t s c h wäc h e wegen große Schwieri g
k e i t e n sondern auch wegen der Näh e Überl a gerung und der wahr
s c h e i nli c h e n wec h selseitigen Beeinflussung benachbarter Ba nden
l in ien Sie wird daru m v iel Zeit Mü h e und Sorg falt erfordern
Immerhin möge n aber h i er bereits eini ge vorläu fige Resultate mi t
geteilt werden welche ein ige charakteristische Züge der Zerlegung
von B ande nli n i e n ins L i cht treten lassen
Die F i g 2 auf Tafel III gibt einige unsere r S p e k t r ogr a mme
—
aus de m Gebie te 2 46 34 44 1 2 Ä des H Banden spektrums in etwa
siebenfach er Vergrößerung wieder Das obere und das untere
S p e k t r ogr a mm A dient zum Vergle i ch ; es wurde aus dem schwachen
Fe ld der posit iven Säule erhalten Das Spektrogra mm B wurde
—l
0 a u s einem Feld von
aus einem Feld von 48 000 Volt x c m
7 4 000 Volt >< e m
gewonnen ; in folge der Optik des S p e k t r o
graphen erscheint d ie un tere Hälf t e der S p e k t r og r am me B und
0 welc h e die p Schwingun gen wiedergibt weniger intensiv als
.
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‘
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d ie obere Häl fte diejenige der s Schwingungen ein I nt e n s i t ät s
unte rschi ed w e lcher in folge der Kont ra s tste iger ung bei der Wie der
gabe gegenüber den O r i gi nals p e k t r ogr a mme n noch vergrößert ist
Wie aus der F i g 2 der Tafel III a uf Grund des Vergle iches
der S p e k t r ogr a mme zu er sehen ist sind die Linien 1
-
,
,
,
.
.
.
,
di e , wie es scheint, Gruppen gleicher A r t angehöre n , Beisp i ele fü r
l
—
H B ande n li ni e n, we lche i n einem Feld von 74 000 Volt >< e i n
be i
einer Dispersion von 1 1 6 mm : Ä noch ke ine merkli che Zerlegung
-
oder Ver s chiebung zei gen
—
Dagegen sind di e L inien der Gruppe bei 1 44 1 2 4422 Ä de r
—
—
A
4
44
7
4
7
4
4
und der Grupp e bei 2 4 88 45 02Ä
Gruppe bei 2
6
Bei s p i ele ein er merkwürdige n Beeinfl ussung von B a nde nli ni e n
Ä bei
d urch das elektrische Feld So ersch e int die Lin i e 2
l
B
48 000 Volt >< cm
Spektrogramm
eben
merkl
i
ch
in
dem
Sinne
)
(
b e e i nflu ßt daß nahe am Ort der un ze r le g t e n L inie e i ne nach Rot
verbreiterte s Komponente un d bereits merk lich nach Rot ver
l
schoben eine p Komponente a uftritt ; be i 7 4 000 Volt >< c m ist
d ie Verschiebun g der p Komponente n ach Rot z iemlich groß ge
worden und d ie s Schw ingungen haben sich in zwei Kompon e nten
aufgelö st von denen die eine über der p Kompon e nte die andere
di cht neben dem Ort der un ze r le gt e n L in ie a uf deren la n g w e i li g e r
Seite liegt
E in anderes Beispiel dies e r Art von Zerlegung geben di e
—1
Ä Bei 4s 000Volt >< e rn
Ä
Linien 2
ist 1
un d
i n eine breite seh r weni g nach Rot verschobene s K ompon ente und
eine we i ter nach Rot verschobene p Komponente zerlegt di e Linie
Ä in eine sehr weni g und ei ne stärker n ach Violett ver
2
s c h obe ne s Komponente sowie e ine stärker nach Vi olett ve r s c h o
bene p Kompo ne nte Die z wei Linien sind also beide e inseiti g
ab e r in entgegengesetzter Ri chtung zerlegt Bei Erhöh un g der
Feldstärke rücken darum die Komponente n der zwei Lin i en e i n
ander näher ; deshalb sind ihre zwei s Komponenten bei 7 4 000
l
Volt >< cm ferne r die nahezu ebenso weit w ie sie verschobenen
n
f
C
Komponenten
zusamme
ge
allen
Spektrogra
m
m
während
d
i
e
(
p
)
weniger weit verschobenen s Komponenten ei nzeln si chtbar si nd
Soweit ich bis jetzt an u n sere n S p e k t r og r a mme n feststellen
—
konnte gehorchen die Zerlegungen der H B a n de nli n i e n folgender
Regel : Die Zerlegungen der H B an de nli ni e n s i nd einseitig es
tre ten entweder nur a uf der kurz oder n ur a uf der lan gwelligen
.
.
,
4
.
.
-
,
-
-
-
i
-
-
-
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.
-
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.
-
,
-
,
.
.
-
-
,
-
,
-
.
,
-
,
78
Seite der unze r le gt e n Linie ele ktrische Komp onente n auf und
z war eine p Komponente und eine na h ezu gleich weit ve r s c h o
bene s Komponente und eine zweite weni ger w e it versch ob e ne s
K omp onente
Uber die Abhängigkei t de r Zerlegung de r H B ande nli ni e n
von der Fe ldstärke konnten wir wegen der Klein h eit de r Kom
n
one
e
n
a
s
t
ä
d
t
n
b
e
noch
k
ine
genau
n
Me
s
sung
n
anstellen
I
mmer
e
e
e
p
hi n seien zur erste n Au f klärung die Zahl e nangaben de r Ta
belle XI V mitgeteilt
,
-
-
.
-
.
.
T ab e l l e XIV
.
l gt
e
A
2
.
er
i
n e
74 000
n
2 446 1
48 000
.
er
Li
A
48 000
ä is
V häl i
V h lt
en
tn
74 000
2
s
Gem äß die sen Zahlen die natürl ich durch umfassendere und ge
na nc re Messun g en ers e tzt werden müssen nimmt der Kompo
—
die H B a n de nli ni e n ra s cher zu a ls die Feld
n e nt e n ab s t an d f ü r
stärke
Der Unte r s chi ed zwischen den Se rien und den Ba nde n li ni e n
des Wass e rsto ffs gegenüber einem äuße ren elektrischen Feld könnt e
kaum größ e r se in als e r in Wi rklichk e i t ist W ährend de r Kom
z
der
S
rienl
i
nien
proportional
der
ersten
Poten
n
b
a
d
n
n
n
a
s
t
e
t
e
e
o
p
der Feldstärke ist wächst er be i den B a n de nli ni e n rasche r Wäh
1
rend für ein Feld von 7 4 000 Volt cm die äußerste p Kom
Ä von der unze r le gt e n Linie entfe rnt ist b e
p onente von H5 um
trägt selbst de r größt e bis j e tzt gemessene Abstand der p Ko mpo
A
Di e Serien
nente einer Ban de nli ni e für ein solches Feld erst
linien we rde n hinsichtlich Abstand und Intensität der K ompo
ne nt e n mi t sehr großer Ann äherung symmetrisch nach zwe i S e iten
die B an de nli ni e n dagege n di s s y mme t r i s c h nur nach ein e r Seite
zerlegt
,
,
.
.
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.
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.
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,
.
79
V Ve r wandte E r sch e i nunge n
.
.
S e r i e nli ni e n dur c h gr oß e Da mp f und S t r omdi c h t e
Es kommt eine Ursache von L i ni e nve r h r e i t e r un g in Betrac ht,
welche zwei fellos wirklich ist ; e s i s t dies di e Linienv ersch i ebung
gemäß des D o p p l e r s c h e n Prinzips a uf Grund der therm i schen B e
25 Ve r br e i t e r ung
.
von
.
der di e Lin ien emitti e renden Gasmoleküle I nfolge der
thermisch ungeordneten Bewegung der Gasmoleküle eines A ggr e
gates kommt f ü r eine j e de Linie eine stetige Reih e von Ge s c h w i n
di gk e i t e n se i n e r Träge r in der Sehachse des Beobachters nach
b e iden Richtungen vor und hi e raus folgt e i ne symmetrische Ver
b r e i t e r un g der von dem Aggr e gat emittierten Linie nach beiden
Seiten
Obwohl nun diese Ursache von L i ni e nve r h r e i t e r un g immer
wirksam i st so tritt sie doch in den meisten Fällen und gerade
bei sehr großer Verbreiterung hinter einer anderen Ursache zu
rück Deren Vorhandensein ist jeden falls da raus zu folgern daß
verschiedene L i nien desselben Elements verschi e den verbre iter t
se in können daß di s s y mme t r i s c h e Verbreiterungen und viel größ ere
Verbre iterungen vorko mmen als mit der beobachtete n Temperatur
des emittiere nden Aggregats verträglich ist
Nachdem festgestellt i st daß Serie nlinien durch ein endl iches
elektri sches Feld i n Komponenten zerlegt werden können hat die
1
Vermutung ) an Wahr scheinl i chkeit gewonnen daß Verbreiterung e n
von Serienlin ien unter gew i ssen Umständen durch die elementaren
elektrischen Felder der den emittierenden Atome n benachbarten
Gasmoleküle bew irkt werden können E mittiert näml i ch e in Atom
Serienlin ien während es in de m elektrischen Feld e ines benach
b arte n Gasmolekü ls von bestimmter Stärke sich befindet so werden
d i e Lin ien in Komponenten von besti mmtem Abstand zerlegt werde n
Nun kommen in einem Licht e m itt i erenden Aggregat alle möglichen
Abstände der emitt ierenden Atome von benachbarten Molekülen
Darum
u nd darum alle möglichen zwischen m olekularen Felder vor
m uß ein e von dem Aggregat em ittierte Seri enlin i e als st etige Rei h e
ihre r elektrischen Komponenten verbreitert erscheinen
I st die vorstehend e Ve rmutun g über d ie L i ni e nve r h r e i t e r un g
d urch zwischenmolekulare elektrische Felder richtig so müssen
in de n Gesetzmä ßigk e iten der L i ni e n ve r h r e i t e r ung unter gewissen
w e g ung
.
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8 , 1 09 , 1 906 ; A
nn .
d Phys
.
.
21 ,
80
Umst änden die Gesetzmäßi gke iten des elektrischen Effekts auf
Spekt r allinien wiederkehren Nun liegen über die L i ni e nve r h r e i
t er ung durch große Damp f und Stromdichte merkwürdigerweise
noch keine systematisch e n Untersuchungen nach den Gesichts
punkten der S e r i e nle h r e vor Zur Ergänzung zerstreuter Be ob
achtungen von a n de r e r S e i t e haben da rum ich und H K ir s c h
1
b a u m ) im Anschluß an unsere Untersuchunge n über de n Effekt
des e lektrischen Feldes a uf Spektrallin ie n einige qualitative
Beobachtungen über L i ni e nve r h r e i t e r ung gesammelt Hierbe i haben
wir a uf di e Einhaltung folgender wohl ohn e weiteres verstand
l i che n Vorschri ft geacht et
W ill man au feinander folgen de Lin ien derselben Serie oder
Li nien gle i cher Nummer verschiedener Serien oder ve rsch i edener
Elemente miteinander a uf p h ot ogr ap h i s c h e m Wege vergleichen
so muß man so lange belichten bis di e vergliche nen Linien a m Orte
ihres unve r br e i t e r t e n B ildes gleiche Schwärzungen aufwe i sen
Umgekehrt e Lin ien sind aus naheli ege n dem Gr unde von dem Ver
gleiche auszuschli eßen Bei Beachtung diese r Vorschri ft findet man
folgende Gesetzmäßigkeiten der L i ni e nve r h r e i t e r un g d urch große
D amp f und Strom di chte
I nnerhalb e iner diff usen Neben seri e und auch innerh alb e iner
scharfen Haupt und Nebenserie nimmt die Verbreiterun g mit
steige nder Gli e dnumm e r zu Hierfür i st in Fig 1 b u n d l o auf
Ta fel I V fü r di e d iffuse Ne be n s e rie des Wassersto ffs un d in F i g 2b
f ür die di ffuse Nebenserie des Lithi ums ein anschaul i ches Be i spiel
gegeben Wie oben festgestellt wurde folgt di e Zerlegung der
L i ni en einer Serie durch ein endli ches elektrisches Feld demselben
Gesetz un d zum Zweck des anschaulichen Vergleichs sind in
Fig 1 d und 2c a uf Ta fel I V d i e elektri schen Zerleg un gen un te r
d i e Verbrei terungen der drei ersten Glieder der genannten Serien
geset zt
Einer di s s y mme t r i s c h e n Verbre iterun g einer Serienlin i e ent
S pric h t eine di s s y mme t r i s c h e Zerlegu n g durch e i n äußeres e lek
t r i s c h e s Feld E i n Beispiel hierfür bietet der Vergleich der Fig 3a
u n d der F i g 3b a uf Ta fel I V
Ob diese Dissymmet ric Analogie der
z w ei Ersch e in u ngen allge mein gilt h a ben weitere Untersuchungen
zu prü fen
L inien der diffus e n Nebenserie werden stärker verbreitert als
L inien gle i cher Nummer von der scharfen Haupt oder Nebe n serie
hb m A
Phy 43 1 040 1 91 4
1) J S t
H K
.
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.
von der Schichtdi cke Dagegen ist das Verhältnis der I nt e n
s i t ät e n der Komp onent e n der von den zwei Feldst ärken zerleg te n
L in ie außerhalb des A ggr e g a t e ab h ängig von der Schi ch tdicke
in folge der Absorption we lche di e emittierten L i ni e n k omp one nt e n
im Innern des Aggregats a uf dem Wege nach außen erfahren
I st schon fü r ei ne k leine Sch i chtdicke di e Emission seh r inten siv
wie es fü r die ersten Glieder der Hauptse r i en zutrifft so ist fü r
sie die Mitte der Lin ie (kleiner Wert der zw i s c h e nmöle k ula r e n
Felder) bereits mit L i cht gefüllt und gew innt bei Vergrößerung
der Schichtdi cke nur mehr wen ig Intensität ; außerdem hat sie
bere its in der Verbreit er ung ( stärkere zw ischenmolekulare Felder)
e ine erhe bliche Intens it ät und be i Vergröß er ung de r Schichtdi cke
wächst s i e hier stärker als am O r t der unve r b r e i t e r t e n Lin ie So
vermag die Linie obwohl sie durch ein e n dliches elektrisches Feld
we n i g zerlegt wird durch Verg r ößerung der Sch i chtdicke
n ur
eine große Verbre ite rung zu gewinnen weil dann die sehr starken
zwischenm olekularen Felder wei che die e ntsprechende große Zer
leg un g bewirke n i m Ag g regat so zahl reich werden daß d i e von
ih nen erzwunge n en Komponenten in großem Abstand von der nu
zerlegten Lini e s i ch mi t merklicher Intens i tät füllen Will man
darum d ie Verbreiteru n g der ers t en Gli eder ein er H auptserie oder
über h aupt von intensi v emittierte n Linien mit derje ni gen anderer
Lini en einigermaßen quantitativ o h ne die Störu n g durch die A h
sorption vergleichen so mü ssen di ese Li n ien an so dü nnen Schi ch ten
unter solchen Bedi ng ungen (F unke) beobachtet werden daß sie
a u f der
photogr a phisch e n Platte am Orte des unve r br e i t e r t e n
L i n i e nbi lde s auch nicht v i el früher diesel be Schw ärzun g gew innen
als e twa die Li nien der d iffusen Nebenserie Be a chtet man diese
Verhältnisse so findet man daß d ie L inien der scharfen Haupt
serie so die D L i ni e n und Lin ien von der Art der Queck silber
l i nie i 2536 A unter den gleichen Versuchsbedingungen weni ger
als die L inien de r diff usen Nebenserie verbreitert werden
Zum S c h i uß di eses Abschnittes sei noch kurz von der A r t de r
zwi schenmolekularen elektrischen Felder die Rede welche di e b e
handelte L i ni e nve r h r e i t e r un g bewi rken Zwischenmolekulare elek
t r i s c h e Felde r in eine m emitti erenden Ga s sind nach dem heutigen
Stand der physikal i schen Forsch ung ke ine Hypot hese son dern Ta t
sache Es kommen ja im Innern und an de r Oberfläche chemischer
Atome elektrisch e Quanten vor ; da wir di esen elektri sche Kraft
felder zuzueig nen haben so haben wir selbst die Oberfläc he neu
i st
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_ 83 _
Atome mit e lektri s che n Kraftfelde rn a usge s tattet zu den ken
d i e s ich me hr ode r we n iger weit von ihnen weg ers tr ecken Und
i m F a ll e der Ion i s a ti on ein e s Gas e s wie s i e ja immer mit der
E mi s s i on von Serienlini en verknüp ft i s t k ommen außer den neu
t r a le n G a smolekülen n o c h die ein oder m ehrfach geladenen p o
s i t i ve n und neg ativ e n I onen in Fr a ge und ihr e lektr i sches F e l d
bes itzt eine noch viel größere Aus dehn un g als dasj enige neutraler
At ome Die Stärke de s elementa ren Kraftfeld e s ei n e s Ga si ons
bes i tzt noch in e in em Abstand von
c m von dem Mitt elpun kt
d e r L a dung den Wert 1 5 0000 Volt x c m
Wen n nun auch in der Wirkung der zwi s chenmolekula ren
Feld e r die bestimmende Urs ache der L i n i e nve r h r e i t e r un g durch
groß e Damp f und S tromdichte erka nnt ist s o darf man doch di e
Verwickeltheit di e se r Ers cheinun g nicht verke nnen Erhöht man
nämlich z B in e iner F la mme oder im Licht bogen selbst Fest
blei ben der Temperatur vorausgesetzt den Tei ldruck eines e i ng e
fü hrten Damp fes so ändern sic h nicht bloß die Verhältniszahlen
der vorkommenden zw is chenm olekularen elektri schen Felder von
besti mmter Stärke son dern die Int ensitätsvertei lung in einer ver
b r e i t e r t e n Linie wird auch durch die gest e igerte Absorptio n b e
Un d ebenso verwickel t l i egen die Verhältn i sse bei der
e i nflu ßt
Erhöhung de r Stromdichte in der pos itiven Säule de s Gli mms t r om s
oder Lichtbogens Sie bringt ein erseits e in e Vermehrung der s p e z
Zahl de r positiven und nega tiven Io nen mit sich and ererse its
eine Steigerung der s p e z elektrischen Lei stung und s omit der
Temperatur Eine genaue quantitati ve Analyse der L i ni e nve r
b r e i t e r un g ist allein a u s diesen Grün den sehr schwierig ganz
abgesehen davon daß di e Struktur der sie bewirkenden zwischen
molekularen Kraft fel der n i ch t au fgeklärt ist und einem Durch
s c h n i t t s w e r t fü r die i n eine m Aggregat vorkommenden Ma n ni g
fa lt i gk e i t e n schwer eine klare p h ys i kalische Bedeutung beigemess e n
werden kann
tr
a le r
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.
26
.
S e r i e nge s e t ze de r Li ni e nve r h r e i t e r ung
.
In dem vorstehen den Abschn i tt wurde bereits an dem Bei
spiel der diffusen Nebenserie des Wassersto ffs und des Lithiums
f
ß
d
a
ezeigt
die
Verbreiteru
g
der
L
i
nien
e
i
n
er
Serie
inso
ern
n
g
demselben Gesetz wie ihre elektrische Zerlegun g folgt als mit
wachsender Gli e dn umme r d i e Verbreiteru ng zunimmt Da auf
Gr und der Zurückführung der L i n i e nve r h r e i t e r un g durch Damp f
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6
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84
dichte a uf den elektrischen E ffekt von j e ner a uf dies en geschl ossen
werden kan n so ge winnt die L i ni e nve r h r e i t e r ung von einer neuen
Se i te Be deutung Es erschien darum wünschenswert jene Ge
s e t zm äß i g k e i t au f ein um fassendere s B e obachtungsmaterial zu be
gründen Diese Aufgab e hat Herr G We n d t (Aachen ) im Aach e ne r
Physikalischen Institut übernom men ; mit seinem E i nverständni s
teile ich folgende bis jetzt erhaltene Resultate mit
We n d t brachte di e von i h m untersuchte Verbreit erung von
Serienlinien dadurch her vor daß er sowo h l den Teildru ck de s
Dampfes des untersuchen den Elementes im leu chtenden Ga sraum
zie mli ch groß wäh lte wie auch mit sehr großer Stromdichte n äm
lich mit dem oszi llatorischen Funken einer ziemlich großen Kapa
Gemäß der oben gegeb e nen Vorsch rift den hin
zi t ät arbeitete
sichtlich der Verbreiterung zu untersuchenden Linien glei ch e
Schwärzungen a m Ort der scharfen Linie zu erteilen machte er
fü r d i e einzelnen L i nien einer Serie eine Rei h e von Au fnahmen
von verschiedener Be lichtun gsdauer und wählte aus i h nen fü r
den L i ni e nve r gle i c h diejenigen aus welche der obigen Vorschri ft
ge nügten
Die Serien des Wassersto ffs und Lithiums gehören bekannt
lich zu der Gruppe der Dup le t s e r i e n Wen d t untersuchte nun
ein weite res Beispiel von D up le t s e r i e n nämlich diejenige de s
Natriums und zwar a n folgen den Linien Scharfe Hauptserie
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2
scharfe Nebenserie :
2544
25 94
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2
.
diffuse Nebenserie : 2
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44943
Als B e ispiel f ü r die Nebenserie von Triplets untersuchte
We n d t die zwei ersten Glieder (m = 2 m = 3 nach Ry db e r g)
der scharfen und der di ffusen Nebenserie des Quecksilbers ferner
die ersten Glieder (m 4 m 5 und m = 6) der scharfen und
der diffusen Nebenserie des Strontiums
Nach We n dt gehorchen die untersuchten L i ni e nve r h r e i t e
Die Li n ien der scharfe n
r un g e n folgenden Ge s etzmäßigkeiten
Haupt und Nebenserie werden beträchtl i ch weniger verbreitert
als die gle i c h numme r i g e n Lin i en de r d iffusen Nebenserie Sowoh l
i n der scharfen Haupt und Nebenserie wie in der di ffusen Neben
se r ie n immt die Verbreiterun g mit wachsen der Gli e dnumme r zu
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I nnerhalb eines Triplets wird die zweite Komponente et was
die erste Komponente wieder
s tärker verbreit e r t als die dritte
stärker als di e zweite
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27
Dr uc k ve r s c h i e bung
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von
S p e k t r alli ni e n
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Wie W J H u mp h r ey s und J F
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unden
und
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andere Autoren bestäti g t haben versch iebt s ich bei Erhöhun g des
Druckes in einem Licht em i tti erenden Gasraum der Ort größter
I ntensität se h r vieler Serienlinien um einen kleine n Betrag nach
längeren Wellen ; gleichzeitig hat wenigste ns in we itaus den
meist e n Fällen eine Verbreiterung der verschob e nen Linien statt
Diese Gleichze it igkeit legt die Vermutung nahe daß die Druck
verschiebung m i t der L i ni e nve r h r e i t e r ung ursächlich verkn ü p ft ist
Es lie gt auf der H and da ß die D o p p l e r s c h e Verschiebung und
Verbreiterun g einer Linie infolge der thermischen Bewegung der
—
G a smoleküle eine Verschiebung de s I nt e n s i t ät s Höchstwert es nicht
bewirken kann ; den n zwe i Drittel der im Gas vorkommenden Be
w e g ung s g r öß e von emitt i e renden Molekülen steht senkrecht a uf
der Sehachse des Beobach ters und die aus der Bewegung in der
Sehachse s i ch ergebende Verbreiterung e rfolgt sy mmetrisch nach
d e n zwei Seiten einer L i nie
Dagegen kann die stetige An einanderreihung der Komponenten
e iner Linie in folge ihrer von Atom zu Atom in einem A ggregat
verschieden g r o ß en Zerlegungen eine Verschiebun g der Wellenlänge
i hrer größten I ntensität zur F olge haben Eine solc h e Versch i ebun g
t ritt n ämli ch dann ein wenn die lan g
bzw d i e kurzwelligen
Komponenten intensiver sind als die kurz bzw di e langwell igen
Komponenten un d einen gleich großen ode r sogar einen kleineren
Abstand von der unze r le gt e n Linie haben ; ist der Abstand größer
so kann trot z größerer Intensität die Versch i ebung nach der Seite
der intensiveren Komponenten ausbleiben zudem darf d i e Intensität
einer etwa am Ort der un ze r le gt e n Linie erscheinenden Komponente
n i cht sehr viel größ er sein als di e Intensität einer seitlichen Kom
ponente
D ie vorstehende n Voraussetzungen fü r eine Versch i ebung des
Ortes grö ß ter Intens it ät einer Linie nach längeren Wellen sind
nun von der elektrischen Zerlegung aller bis jetzt untersuchte n
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Seri enl ini e n erfüllt mi t Aus nahm e de r H aup ts e r i e nli n i e n von H e II
Insbes onde re ist in s chwache n Felde rn be i de n unt e rsuc hten
ruhe nden Serienlinien die langwellige Kompone nte intens iver a ls
jede ande re Wäre darum di e Dr uc k ve r s c h i e b ung nicht bere its
bekannt so müßte man s i e als e in e Begle iters cheinung der Linien
verbre i te run g dur ch die zw i s che nmole kularen e le k tr ischen Kraft
fe lde r folgern und experimente ll aufsuch e n
Da eine Lini e n verschiebung durch Drucke rhöhun g bekannt ist
so liegt es nahe in ihr di e vorste hende theoreti sch ge folge rte Ver
schiebung zu erke nnen Geschieht dies mi t Recht so müssen die
Eigentümlic hkeiten und Ge setzmäßi gkeite n des elektri schen Effe kte s
von Serienlin ien in den G e setzmäßigkeiten ihrer Dr u c k ve r s c h i e b un g
wenigste ns an gedeutet sei n
Die e inzige Gesetzmäßigkeit welcher die Dr uc k ve r s c h i e bun g
den
meisten
Fällen
zu
f
olg
von S pektrallin i en wenigstens
en
in
scheint b e st eht darin daß die A n de r ung der Wellenlänge bei i h r
proport ion a l de m Gasdruck i st unte r welchem die Licht emissio n
erfol gt Da de r Mittelwert de r zwischenmolekularen Feldstär ke n
welc h e di e Verbre i terun g und Versch iebun g des I nt e n s i t ät s gi p fe ls
bewirkt unter sonst glei chen Umständen jede nfalls angenähert
proportional dem Gasdruck i st und die elektrische Zerlegun g
proportional der ersten Potenz der Feldstärke e rfolgt so ist jene
Propor tionalität von dem h i er gewon nen en theoretischen Stand
punkt a us verständlich Vor allem st e ht auch das Vorzeichen der
Dr uc k ve r s c h i e b un g n ämlich die Zunahme der Wellenlän ge mit
ste i gendem Druck in Übereinstimmung mit der Tatsache daß i n
den meisten bis jet zt untersuchte n Fällen von elektrischer Lin ien
zerlegung fü r kleine Feldstärken die langwell i ge Komponente
intensiver als die übrigen Komponenten ist u nd keinen erheblich
größeren Abstand von der unze r le gt e n Linie hat Nur di e Haupt
s erienli n ien von H e II haben a u f der kurzw e lligen S e ite die i nt e n
s i ve r e Komponente ; in des ist hi e raus noch kein Einwand gege n
die hier an genommene Erklärung de r Dr uc k ve r s c h i e b ung ah z u
leiten ; diese Linien sind nämlich noch n icht a uf Dr u c k ve r s c h i e bun g
u ntersucht und es ist kein Grund einzusehen warum diese in Aus
n a h m e f älle n nicht auch n ach k ü rzeren Well e nlängen erfolgen sollt e
Vergleicht man die bis jetzt a uf de n elekt rischen E ffekt unter
suchten S e rienlinien h i nsichtlich Grö ß e und I n t e ns i t ät s di s s y mme t r i e
der Zerlegung mit ihren D r uc k ve r s c h i e bun ge n s o ergibt sich ein e
gute Übere instimmung zwischen de n hier und de n dort beobachtete n
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W e rten So zeichnet sich di e Dr uc k ve r s c h i e bun g de r
Li nien
di e Größ e und I nt e n s i t ät s di s sy mme t r i e ihre s elektrischen
un d
Effe kte s vor den entsprechend e n Linien anderer Elemente durch
ihren großen Wert aus ; das gleic h e gilt von allen Alkalien ge gen
über den meisten übrigen Elementen Einige Linien des Queck
silbers zeigen trotz de s großen Atomgewi chts dieses Elementes
ein e n beträchtlich en elektrischen E ffekt und demgemäß auch e in e
rel a tiv g roße Dr uc k ve r s c h i e b ung
Die meiste n der bis jetzt unters ucht en B ande nli ni e n unte rliegen
nicht in merkbarer Weise der Dr uc k ve r s c h i e bung ; dementsprechend
haben wir auch an einer Anzahl von B a nde nli ni e n des Stickstoffs
un d Wass e rstoffs keinen oder nur einen s ehr kleinen elektrischen
E ffekt festst ellen können
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länge betrifft so lauten die Angaben hi e rüber recht schwan kend
wie auch die e lektrische Zerlegung von Linien verschiedener
Serien recht verschieden sein kann Nur inn e rhalb einer und der
selben Serie soll di e Dr uc k ve r s c h i e bung in bestimmter Weise von
de r Wellenlänge abhängen nämlich mit diese r z usammen a h
nehme n Freilich l i egen h ierüber recht spärliche experimentelle
B e obachtungen vor ; immerhin erschie ne ein derartiger Zusammen
hang a uc h mit den Erfahrungen über den Effekt des elektr ischen
Feldes vert rägli ch E s nimmt n ämli ch die I nt e ns i t ät s di s s y mme t r i e
der elektrischen Komponenten einer Linie mit abnehmender Wellen
länge inn erhalb e iner Seri e ab
Freilich bringt uns gerade diese Seite der Dr uc k ve r s c h i e bung
von Spektrallinien zum B e wußtsein wie verwickelt diese E r
s c h e i nun g ist
Wenn sie wirklich was zum mindesten w ah r s c h e i n
li ch ist eine Begleiterscheinung der L i ni e n ve r h r e i t e r un g durch d ie
zwischenmolekula r en elektrischen Fel der ist dan n erscheint ihre
genaue theoretische Beschreibu ng ziemlich aussichtslos solange
wir f ü r eine Lin ie n i cht genau die Abhängigkeit ihrer elektrischen
Zerleg ung von der Feldstärke hinsichtlich Abstand und I nt e n s i t ät s
verhältnis der Komponenten auch für kleine Feldstärken kennen
un d auch über
die Struktur der wirksamen zw i s c h e nmole k u
laren elektrischen Kraft felder nicht unterrich t et sind
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Z e r le gung be we gt e r S e r i e nli ni e n dur c h
Ma gne t fe ld
ein
t r a ns ve r s a le s
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Eine ebenso ge istreiche wie wichtige
A
nwendun g der elek
88
tr is chen Zerlegung von Serie nli nien hat W W i e n ) auf G rund
r Überlegung gemacht E i n elektrisches Quant u m von der
Ladun g e und der Geschwindigkei t h erfährt in e i nem transversalen
magnetischen Fe ld von der Stär ke i p di e bekannte L o r e n t z s c h e
Be
Kraft e 59
die sowohl senkrecht zu 2
) wie zu b steht
w e gt sich also ein Kanalstrah l der Licht e mi ttierende Elektr onen
neben positi ven Quant e n enth ält durch ein t ran sversales M ag net
feld so wirkt von außen her a uf jedes ne g ative Quantum die
—
Kraft e Q
au f jedes positive Quantu m d i e Kra ft e
59
genau wi e wenn a uf de n Kanalstrahl e i n elektrisch es Feld von
=
zu
h
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recht
und
gelegt wäre Wenn
k
der Stärke 6
5
d ar um di e elektromagnetischen G esetze auch noch fü r e in i n d e r
Lichtemis sion begriffenes Elektron ge lten dann i st nach W i e n
di e selbe Zerleg ung von Serienlinien durch die Kra ft e Q 3
von
1
Seite eines trans versalen Magnetfeldes a uf e fn e n Kan alstrahl zu
er wart en wie von Seite des elektr i s c hen Feldes wenigstens fü r
den Sonderfall daß alle Ka na lst r ah le nt e i lc h e n welche dieselbe
S erienl inie emittieren d i e gleich e Gesch w in digke i t besitzen
Leider ist diese Voraussetzung in einem Kan a ls t r ah le nb ü nde l
nicht erfü llt vielmehr besitzen in ihm Teilchen welc he d ieselbe
Serienlinie emit tiere n eine stet ige Re i h e von Geschwin di gkeiten ;
sie sind darum in einem trans versalen Magnetfeld nicht a lle der
selben L o r e n t z s c h e n Kraft wie in einem elektrischen Feld von
5
der Stärke ( 5 unte rworfen sondern einer stetigen Reihe von Werten
D
d e r Kra ft e 62
B
e oba c htet man also sen krecht zur Achse dieser
)
z
Kraft die von den Kanalstrahlen emittierten Linien so erh äl t man
in ihrem Que r e ffe k t nicht wie im Falle des elektrischen Fe ldes ei ne
Zerl e gung fü r einen e inzigen Kr a ft w e r t sondern eine stetige Reihe
von Zerlegungen ; es werden sich demnach die p und die s Kom
n
o
e
n
t e n je zu einer verbre i ter t en Linie aneinanderrei hen
Doch
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muß der Streifen der p Komponenten e nt S p r e c h e n d dem größeren
Abstand der p Komponenten im elektrischen Feld eine gr ößere
Breite a ls der Strei fen der s Komponenten besit zen Zudem mu ß
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S t r ah le n ge s ch wi n di gke i t b A us ihr e m We rt un d de m von 3 k on nt e
Wi e n di e Bre i te de s p und s S t re ife ns ber e c h ne n , di e s ic h d e r
Th e orie ge mä ß e in s t e l le n mußt e , und konnt e s i e dann mi t de r b e
oba c h t e t e n Streif enb r eit e vergleich e n
Er erhie lt so di e i n T a
be lle XV mit gete ilt e n Z ah l en we rt e
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di e s e r Tabe ll e h e r vor g e h t
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Ve r t ra ue n i n di e Gült i gk e i t d e r
s o w ü r d e d as
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ein magneti s che s Feld zu zerle gen E s bie ten s ich dabei mehrere
Möglich k eiten für die Vereinig ung der magne ti s chen un d der elek
tri s chen Q uer un d L äng s e fle k t e So läßt s ich der magnetis che Quer
einmal b e i Z us ammenfallen und
un d der elek tri s che Que r e fle k t
einmal bei Kreuzung der Achs en der zwei Felder beobachten
Eine derartige Untersuchung bietet freilich große e xperimentelle
Schwierigkeiten ; immerhin i s t s i e nicht aus s icht s los E s kommen
fü r s i e z unäch s t n ur wenige inten s ive ru hende Serienlinien in Be
tracht s o die Heli umlinie 2 447 2 Ä F ü r ihre Unters uchung la s s en
1
s ich Erfo lg ver s prechende Methoden ) angeben
Gleich bei Mitteilung meiner ers ten Beob achtungen ü ber die
elekt ris che Zerlegung von Spektrallinien habe ich di e Vermutung
geäuß ert daß bei s olch en Unte rs uch ungen de s Ze em an E fle k t e s
bei denen die a ls Lichtquelle dienende po s itive Säule de s Gli mm
s tr ome s s enkrecht zum Magnet feld s tand neben der magnetis chen
Ze rlegung einer Serienlinie bereits eine ge ringe elektri s che Zer
legung s ich bemerkbar machte E s nimmt ja da s elektri s che Feld
in der po s itiven Säule in folge von deren Z us ammens chnü run g durch
da s ablenkende Magnetfeld ein en beträchtlichen We r t an
Dies e Vermutung hat wahrs cheinlich bereits eine Be s tätigung
ge fun den I s t s i e nämli ch richtig s o muß die magneti s che Zer
legung einer Linie der p os itiven S ä ule dann wenn di es e para llel
dem Feld s teh t rein und unges tört s ich ergeben dagegen dem
Aus s ehen und der Grö ße nach anders werden wenn die po s itive
S ä ule s enkrecht zum Magnetfeld ge s tellt wird Nun hat unterde s
2
F C r o z e ) ohne jene Vermutun g zu kennen folgen de Beobachtung
gemacht Er s tellte eine mit Wa s s ers toff ge fü llte G eißler Röhre
in einem Magnet feld einmal parallel zu des s en Achs e und erhielt
—
dann für eine Feld stärke von 9000 21 000 G a u ß die Linie H i n
ein normale s Z e e m a n Triplet zerlegt s owohl w a s den Kom
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lar i s a t i on un d da s I nt e n s i t ät s ve r h ält ni s de r Komponenten betri fft
A ls er indes die Röhre s enkr echt z ur Ach s e de s Magnetfelde s
s tellte
ents prach die Zerle gun g der Linie H nicht mehr einem
normalen Triplet Vielmehr erwies s ich die mittlere Komponente
(normal voll s tändig parallel dem Mag netfe ld s chwin gend) n icht mehr
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e n d 1 5 7, 1 06 1 , 1 91 3
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.
92
volls tändig polaris iert ; bei 1 4 5 00 G a u ß war ihre Inte ns ität
nahez u eben s o groß wie diejenige der s eitlichen Komponenten ; bei
1 9 400 G a u ß war s i e viel s chwäche r Z u de m war in di e s e m Falle
die Zerleg ung (Ab s tand der äußeren Komponenten) größer a ls die
A
L
5
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normale e s war n ämli c 22
1 05 1 0
a ls
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30 Ge s i c h t s p unk t e für de n s p e k t r a la na ly t i sc h e n Nac h we i s
Fe lde r auf de r S onne
e le k t r i s c h e r
.
.
Wie e s G E H a l e 1 908 g elungen i st mi t Hilf e de s Z e e
m a n E ffektes da s Vorkommen s tarker m ag netis cher Felder a uf
der Sonne nachz uwei s en s o wird e s vielleicht auch möglic h s ein
die elektri s che Zerlegung von L i nien zur Erkennung elektri s cher
Felder in der Sonnen atmo s phäre zu verwenden Und s elb s t wen n
s ich an den S onn e n li ni e n keine elektri s che Zerleg un g nachwei s en
las s en wü rde hätte die s e s negati ve Re s ultat einigen Wert in s o
a u s ihm folgern las s en w ü rde
fern
s ich
daß die Stärke
a ls
etwaiger elektri s cher Felder an gewi s s en Ste llen der S onne unter
halb ein e s gewi s s en Grenzwerte s liegen m uß der durch di e E mp
fin d li c h k e i t der angewandten optis chen Me t hoden gegeben wird
E s mag von Intere s s e s ein in die s er Hin s icht die Meinu ng der
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lernen
welchen
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in der ne ueren Zeit di e größ t e n Fort s chritte ver dank t
In e inem Brie f an mi ch vom 31 Dezember 1 9 1 3 hat Herr G E
H a l e folgende An s icht geäußert : I agree with the view s ug
ge s ted ou page 94 5 of your m os t interes ting paper that c on s i
de r a ble di fie r e n c e s of potenti a l may b e e xpected t o e xi s t in s un
s pots where I have ob s er ved magnetic fie ld s up to 4 5 00 ga u s s e s
B ut the high level of the hydrogen line s and the rapid decrea s e
caus e s them t o
upward in the inten s ity of the ma g netic fie ld
s how little i f any of the Z e e m a n e fie c t con s pic u o us ly s h own b y
—
For thi s reas on I am
low level line s of ir on and other metal s
e xtremely an io us t o learn what the S t a r k e fie c t may b e for
line s of iron titani um chromium van adi um nickel etc Their
vapors may lie low en ough to fall wi thin the s p ot s electric fie ld
a n d w e kn ow that a great n umber of their line s are re s olved or
greatly widene d by t h e magnetic fie ld due to the low lying elec
tric vort ex
H D e s l an d re s hat di e Ge s ichts p unkte für die S p e k t r a la n a
lytis che A ufs uch ung elektri s cher Felder zu An fang die s e s Jahre s
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dichte a uf den ele ktri s ch e n E ffekt von jener a uf dies en ges chlos se n
werden k ann so ge winn t die L i ni e n ve r h r e i t e r ung von ei ner neuen
E s ers chien da r um w ü n s c hen s w ert jene Ge
S e ite Bed e utu ng
s e t zmäß i g k e i t a uf e i n umfa s s e n dere s Be obachtun g s mat e rial zu b e
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Phys i kalis chen In s tt
ü ber n ommen ; mi t s einem E i nvers tändni s
te ile ich folgende bi s jetzt erhalt e ne Res ultate mit
W e n d t brachte die von i h m unters uchte Verbre it erung von
Serienlinien dadurch her vor daß er s owohl den Teildr u ck de s
Dampfes de s unter s u chen den Elemente s im leu chtende n Gas raum
ziemlich groß wählte wie au ch mit s ehr großer Stromdichte n äm
lich mit dem os zillat oris chen F un ken einer ziemli ch gro ßen Kapa
Gemäß der oben gegebenen Vors chrift den hin
zi t ät arbeitete
der Verbreite rung zu unters uchenden Lini en gleiche
s icht li ch
Schwärz ungen am O r t der s charfen Lini e zu erte i len machte er
für di e ein zelnen L i ni en einer Serie eine Re i h e von Au fnahmen
von vers ch i ede ner Beli chtungs dau er un d wählte a us ihnen fü r
den L i ni e nve r gle i c h diejenigen a us welche der o bigen Vors chrift
genü gten
Die Serien de s Was s ers toffs un d Lithium s gehören bekannt
lich zu der Gruppe der Dup le t s e r i e n We n d t unte r s u chte n un
ein weit e re s Beis piel von Dup le t s e r i e n näml i ch diejenige de s
Natriums und zwar a n folgenden L i nien Scharfe Haupts erie
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33025
s
charfe Neben s erie :
2544
25 94
2
.
diffu s e Neben s eri e : 2
B e is piel für die Neben s erie von Triplets unters u chte
=
=
m
m
2
We n d t die zwei ers ten Glieder (
3 nach Ry d b e rg)
der s charfen un d der diffus en Neben s erie de s Qu eck s ilbers ferner
die ers ten Glieder (m = 4 m = 5 un d m = 6 ) der s charfen und
der diffus en Neben s erie de s St rontium s
Nach We n d t geh orchen die untersu chten L i ni e nve r h r e i t e
r un g e n folgenden Ge s etzmäßigkeiten
Die Li nien der s charfen
Haupt un d Neben s erie werden beträchtlich weniger verbre itert
Sowohl
a ls di e g le i c h n umme r i g e n Linien der diffus en Neben s erie
in der s charfen Haupt und Neben s erie wie in der di ffus en Neben
s erie nimmt die Verbreiterung mit wach s ender Gli e d numme r zu
A ls
,
,
,
.
.
.
.
I nnerhalb eine s Triplets wird die z weite Komponente etwa s
stärker verbreitert a ls die dritte die er s te Komponente wieder
s tärk er a ls die zweite
,
.
27
Druc k ve r s c h i e bung
.
S p e k t r a lli ni e n
von
.
Wie W J H u m p hr e y s un d J F M o hl e r ) ge funden un d
andere Autoren be s täti g t haben vers chieb t s ich bei Erhöhung de s
Dr ucke s in einem Licht e mit tierenden Ga s raum der Ort größter
Inten s ität s e h r vieler Serienlinien um einen kleine n Betrag nach
längeren Wellen ; gleichzeitig hat wenigs ten s in weitaus den
mei sten Fällen eine Verbreiterung der vers chobenen Linien s tatt
Die s e Gleichzeitigkeit legt die Vermutung nahe daß die Dru ck
vers chie bung mit der L i ni e nve r h r e i t e r ung urs ächlich verknü p ft i s t
E s liegt auf der Hand daß die D o p p l e r s c h e Ver s chieb ung un d
Verbreiterung einer Linie infolge der thermis chen Bewegung der
G a s molekü le eine Vers chieb ung de s I nt e n si t ät s Höch s twerte s nicht
bewirken kann ; denn zwei Drittel der im Ga s vorkommenden Be
w e g ung s g r ö ß e von emitti e renden Molekü len s teht s enkrecht au f
de r Sehach s e d e s Beobachters un d die a us der Beweg ung in der
Sehach s e s ich ergebende Verbreiterung erfolgt s ymmetri s ch nach
d e n zwei Seiten einer Linie
Dagegen kann die s tetige Aneinanderreihung der Komponenten
einer Linie in folge ihrer von Atom zu Atom in einem A ggregat
vers chieden g r oßen Zerlegungen eine Ver s chieb ung der Wellenlänge
ihrer größten I nten s ität zur F olge haben Eine s olche Vers chieb ung
tritt nämlich dann ein wenn die lang bzw di e kurzwelligen
Komp onenten inten s iver s ind als die kurz bzw die langwelligen
Ko mp onente n und ei nen gleich großen od er s ogar einen kleineren
Ab s tand von der unze r le gt e n Linie haben ; i s t der Ab s tand größer
s o kann trot z gr ößerer I nten s ität di e Vers chieb ung nach der Seite
der inten s iveren Komponenten au s bleiben zudem darf di e Intens ität
eine r etwa am Ort der unze r le gt e n Li n ie er s cheinenden Komponente
nicht s ehr viel g röß er s ein a ls die Inten s ität einer s eitlichen Kom
onente
p
Die vors tehende n Voraus s etz ungen fü r eine Vers chi eb ung de s
Orte s größter I nten s ität einer Linie nach längeren Wellen s ind
n un von der e lektri s chen Zerlegung aller bi s jetzt unter s u chten
1
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e t a ll n e n
Sp k r
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der Sonnenatmo s phäre ein Grenzwert den e s nicht ü bers chreiten
kan n ohne daß eine s elb s tändige Strö mung s ich her s tellt un d s i e
mit wach s ender Stro ms tärke ver mindert Die s er Grenzwert de r
elekt ris chen F elds tärke kann in ers t er Annäherung proport i onal
dem Gas dr uck ge s etzt werden ; er wäch s t darum von den äußeren
Schichten weg nach den inneren S chichten der Sonnenatmo s phär e
zu an
In den unteren Schichten kann er in folge de s hier herr
s c h e n de n h ohen Dru cke s einen großen Wert anneh men
Wi r kennen
zwar für die Zu s ammen s etz ung und Temperatur der Dämp fe in
der S onne nat m 0sp h är e nicht die F unk e n s p annung e n a us den en s ich
jener Grenzwert berechnen ließe ; inde s werden s i e von den Funken
s pann ungen in der atm os phäri s chen L uft wenigs te ns
nicht um
eine Größenordn ung vers chieden s ei n In L uft von 1 Atmo s phäre
Druc k beträgt der Grenzwert der elektri s chen Feld s tärke ungef ähr
i
30000 Volt x c m
; k ommen al s o a uf der Sonne Ga s s chichten von
1 0 Atmo s phären Dru ck vor s o verm ag in ihnen di e elektri s ch e
1
F eld s tärke b i s zu 300000 Volt >< e m a nz uwach s en Damit i s t
zunäch s t die Möglichkeit nachgewie s en daß in den tie feren
Schichten der S onnenatmos phäre elektri s che Fel ds tärken s ich her
welche ein e merkliche Zerlegu ng der a n i h rem Orte
s t ellen
emittierten oder ab s orbierten Linien liefern
Eine elekt ri s che F eld s tärke auf der Sonne muß mit ei n er
viel s tärkeren elektri s chen Str ömung verb unden s ein als i n de r
Erdatmo s phäre Denn infolge der hohen Temperatur i s t die Ioni
Sie i s t wah rs chei nlich s o
s ation dort s e h r viel größer a ls hier
groß daß an de n mei sten Stellen der Sonnenatmos phäre di e elek
Ein Anwach s en der Feld
t r i s c h e Stroms tärke unge s ättigt i s t
s tärke in einem P unkte i s t dar um notwendig mit einem Anwa c h s en
der Strom s tärke verknü p ft Umgekehrt i s t aus dem Vorhanden
s ein ein er großen m agneti s chen Feld s t ärke a uf eine gro ße Stro m
s tärke un d a us die s er wieder a uf eine große elekt ri s c h e F eld stärke
Da eine elektr i s ch e Strö mung in der S onnen
zu
s chließen
at mo s phäre bes tändig S p a nnun gs di fle r en ze n unter Lei s tung elek
muß fall s ein e lek
so
t r i s c h e r Arbeit a us z ugleichen s ucht
tr i s che s F eld von beträchtlicher Stärke s i ch dauernd halten s oll
be s tändig minde s ten s ein elektro motoris cher Vorgang in der Sonnen
atm os phäre wirks am s ein welcher po s it ive und negative E le k t r i zi t ät s
mengen trennt un d in vers chiedene Sch ichten der Sonnenatmo s phäre
aus einander s chiebt Eine der a m mei s ten wirks amen e le k t r omot o
r i s c h e n Kräfte in der Son n enatmo s ph äre d ü r fte a u s de m Z u s ammen
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98
beachten s wert d aß nach d em S onne nr a n de zu Linie n verbreit e rt
un d n ach Rot zu ver s choben er s cheinen
E s i s t fo lgende De utun g
die s er B e obachtung möglich Die mei s ten Li nien s chwerer E le
mente werden durch ein s tarke s elektris ches F eld in eine p u n d
e ine s K omp onente zerlegt von denen je d e etwa s nach Rot i m
Vergleich zur un ze r le gt e n Linie ver s ch oben i s t inde s die p Kom
ponente etwa s weiter nach Rot a ls die s Komponente Wenn da s
allgemeine elektris che Feld in der S onne na t moS p h är e wie e s w a hr
ü berwiegend lotrecht s te ht s o nehmen wir be i m
s c h e i nli c h i s t
Blick a uf die Mitte der S onnen s cheibe n ur die un p ola r i s i e r t e n
wenig nach Rot vers chobenen s Komp onenten der vom Feld be e i n
flu ßt e n Linien wahr beim Blick nach dem Rande s ehen wir in de s
neben de n s Ko mponenten auch die weiter vers ch obenen p Ko m
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Th e or et i sc h e Unt er such unge n
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A ufgabe n de r Th e or i e i n de r
S p e k t ra lana ly s e
.
fle k t e s i s t fü r al le L inien der
Z
j a s ogar fü r gleichnami ge S erien vers chi ede ne r
s elben Serien
Elemente die s elbe ; dagegen i s t Art un d Größ e der elekt ri s chen
Zerleg ung von Linien ders elben Serie un d au ch fü r gleichnamige
Linien gleichnamiger Serien vers chieden Allein die s e r Vergleic h
läß t ah nen daß s i c h die The orie im Falle der elektr i s chen Zer
leg ung von Linien einer viel s chwi er i geren Aufgabe gegen ü ber
befindet a ls i m Falle de s Z e e m a n Effe kte s Daz u kommt noch
d a ß d urch da s Exp eriment bereit s mehrere Ge s etzmäßigkeiten un d
E i nze lzü g e der ne uen Er s chein ung a ufgedeckt w orden s ind welc he
der theoreti s chen Zus ammen fa s s ung in ein erklärende s Prinzip
h arren
S o nimmt i nnerhalb einer Serie die el e ktri s che Zerlegun g mi t
wach s ender Gli e dnumme r zu ; die Zahl an genäh ert gleich ints u
s iver K om ponente n wäch s t jeden fa ll s bei den ers t e n vier Serie n
gliedern mit s teigender G li e dn umme r Mi t wach s en dem At om
gewicht i nnerh alb einer Ve r t i k a lr e i h e de s periodi s chen S ys t ems
er s cheint die Zerleg ung vers chi ed e n groß ; von Vertikal zu Vertikal
reihe ändert s ich auch wah rs cheinlich mit dem chemi s ch e n Charakter
die elektri s ch e Zerlegun g We ni g s ten s fü r die äußeren und i nneren
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99
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der äu ßeren Komp onenten i s t bei kleiner Zer
leg ung ruhender Linien veränderlich mit der Feld stärke Der
I n t e n s i t ät s unt e r s c h i e d der äu ßeren Komponenten bewegter Linien
kehrt s ich mit der Felds tärke um
Gegenüber die s en Ergebni s s en welche das Experi ment in ver
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die e lektri s che Spektralanaly s e einen weitergehen den Einblick in
di e Atom s tru ktur ge s tatten wird a ls di e magneti s che Analy s e
Un d wenn die neu e Er s chein ung der Theorie a u ch eine viel
s chwierigere Aufgabe a ls der Z e e m an E ffekt s tellt s o lockt a u f
der anderen Seite die Be deutung de s Problem s zur Ü berwind ung
der Schwierigkeiten Denn du rch di e bi s her gewonnenen Re s ultate
hat die im ers ten Ab s chnit t geäußerte Vermutun g Wahr s cheinlich
koit gewonnen daß die elektri s c he Spektralanalys e unters tü tzt von
verwandten F ors chungen a uf die Kraftfelder gewi s s er Elektronen
im A t omi nn e r n oder vielleicht a uf de s s en Struktur Licht werfen
wird Jeden fal ls hat man da s Ge fühl und di e bis herigen theo
r e t i s c h e n Vers uche ü ber di e ne u e Er s chein ung be s tätigen die s d a ß
man ohne eine mehr oder minder be s timmte Annahme ü ber die
Atom s tru ktur zu ein em Vers tän dni s der elektris chen Zerlegung
von Serienlinien nicht gelangen wird
Die Schwierigkeit un d die Größe der ge s tellten Aufgabe mahnt
behuts am un d mit Aus dauer an ihre Lö s ung zu gehen
un s a uch
Vielleicht glü ckt e s in einem genialen Einfall den elementaren
Vorgang im A t omi nn e r n zu ers chauen a us dem die Mannigfa ltig
koit de r Ers cheinungen der elektri s chen Spektralanalys e zwangl os
fließt S olange inde s die s e gl ü ckliche Wendung nicht eintritt
m ü s s en wir ver s u chen Schritt f ür Schritt in der the oreti s chen E r
kenntnis vorwär t s zu kommen ; wir mü s s en e s dabei b e reits a ls
einen Erfolg betrachten wenn wir d urch die th e oretis che W ü rdigung
von experimentellen Res ultaten gewis s e denkbare An nahmen über
die Kräfte an den S e r i e n e le k t r on e n aus s chließen können
Und um von erkannten Abwegen un s a uf den richtigen Weg
mü s s en wir a us den Beobachtungen Fingerzeige fü r
zu finden
neu e Vors tell ungen ü ber Möglichkeiten der At oms truktur zu ge
w innen su chen Wenn die s e Vor s tell ungen a u ch z unäch s t vielleicht
ziemlich unbes timmt vielde utig und n i cht e i nwandfrei s ind s o darf
man ihnen die s nicht zum Vorw urf machen da s i e nur ein An fang zu
einer Entwickl ung s ein s ollen un d da s i e s ich d urch die e xp e r i me n
t ellen Unter s u ch ungen zu wel c hen di e in ihnen enthaltenen M ö g
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1 00
li c h k e i t e n an re gen
k e i t fü llen werden
s
ich s elb s t tö t e n oder mit lebe n der Wi r k li c h
.
I n di e s em Anfang der t heor e ti s chen En twickl ung fällt de m
Experiment die A ufgabe zu nicht durch planlo s e Schaffung von
B e ob a cht ungsmat e ri al die Verw ir r un g zu vergröß e rn s onde r n nach
de n Ge s icht s p unkt e n der Ry d b e r g s c h e n S e r i e nle h r e un d de s p e r i o
di s c h e n Sys te ms d er chemi s chen Element e Ge s etzm äßigk eiten der
elek tri s chen Sp ektralan aly s e in weitgehender Prü fung he raus
z uarbeiten un d auf je de An regung von the oretis cher Sei te e i n
z ugehen
,
,
.
32 Voi gt s e r s t e Th e or i e de r e le k t r i s c h e n Z e r le gung e i ne r Li ni e ,
i sot r op e s e las t i s c h e s Kr aftfe ld a m S e r i e ne le k t r on
.
.
Mehr a ls zehn Jah re vor de r Be obachtung der elektr i s che n
1
Z e rle gung von Spektra lli nien h at W V o i gt ) aus gewis s e n A n
nahme n ü ber da s Kraft fe ld der Elektronen welche Spektra lli n ie n
e mi t t i er en eine Zerle g un g von Sp e k t r a lli n i e n durch ein elektri s ch e s
F e ld ge folger t Er hat z unä chs t gezei gt daß e i n i nne r a t omi s c h e s
Elekt ron s olange e s durch qua s i e la st i s c h e Kräft e an eine Gleic h
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tris chen Felde s keine A nde r ung s einer Frequenzen zeigen k a n n
Da nun in der Tat eine elektri s che Zerlegun g von Serien linien
s o hab e n wi r e s a ls e r wie s en zu betr achten
daß jede n
s t a tt h a t
fall s für eine Gleichgewicht s vers chie b ung eine s S e r i e n e le k t r on s w i e
di e rü ck
s i e ein s tarke s äu ßere s elektr i s che s Feld hervorbringt
treiben de Kra ft a uf da s S e r i e ne le k t r on nicht mehr re in qua si e le k
t r i s c h e r Nat ur s e i n kann
Nu n hat dann V o i gt an genommen
daß di e r ü cktreib e n de
Kraft auf ein Elektron n ur fü r kle ine Vers chieb ungen a us de r
Gleichgewichts lage qua si e la s t i s c h s e i daß s i e dagegen fü r ei ne n
größeren Ab s tand de s Elektron s von de r Gleichgewichts lage ra s cher
oder langs amer als die ers te Potenz d ie s e s Ab st ande s s ich ändere
Daz u hat er die Annahme gefü gt daß da s i nne r a t omi s c h e Kraft
feld de s Elektron s zentri s ch s ymmetri s ch s e i
Die a us die s en
?
Annahme n folgende The orie hat V o i gt k ü rzlich ) s o klar und
kurz darge s tellt daß hier der Wortlaut s einer Aus fü hrungen wie der
gegebe n s e i : I ch will hier z unächs t noch ei nmal kurz a uf de n
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Die Be obachtungen ü er elekt ri s che Doppelbrech ung ließ e n s Z
eine Be s chränkung a uf dies e Annäherung als genü gen d er s chein e n
Die Betrachtung eines einzelnen Elektron s unter den vorau s
ges etzten Um s tänden f ühr t hiernach f ür die Emis s ion l än g s d e r
Kraft linien zu Schwing ungen beliebiger A r t also unp ola r i s i e r t e n
mit den Frequenzen v, == v2 fü r die Emi s s ion n o r m a l daz u z u
einer Schwingung parallel E 0 mit der Fr equenz v3 und zu einer
Di e Abweichu ng e n
s olchen n ormal E o mit der Frequenz v
v2
dies er Fr equenzen von der ur s pr ünglichen v0 s ind proportional mit
E 3 u n d zwar gilt
.
.
.
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9)
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3
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Vergleichen wir da s vors tehende Re s ultat der V o i g t s c h e n
Theorie mit der Er fahr ung s o ergibt s ich folgende s I n s o fern
be s täti gen die Beobachtungen die Theorie als s ich die elektr is chen
Komp onenten a ls volls tändig polari s iert erweis en und die p Kom
o
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n
n
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e n wenig s ten s in der Gr ob ze r le g ung i m allge me inen einen
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—
größeren Ab s tan d von der unze r le gt e n Linie haben a ls di e s Kom
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m a l wie die The orie verlangt s ondern im allgemeinen klei ner i s t
wäre fü r den An fang weniger Gewicht zu legen I n d es be s teht
in einem P unkte ein un übe r br ü c k b arer Unters chied zwi s chen Theorie
un d Erfa hr ung
Während nämlich der Komp one nt e n abs t an d nach
der Theorie prop orti on a1 dem Q uadrat der Felds tärke s ein s ollte
i s t er bei den b i s jetzt un ters u chten Linien proportional d er ers ten
Potenz
Die s er Unter s chied muß uns zur Ablehn ung der Theorie fü hren
Sie mag w ohl einer Abän derung fähig s ein aber in der ers t e n
Form gibt s i e die Erfahrung nicht richtig wieder Gleichwohl i s t
jener The orie ein Wert beiz ume s s en Sie hat nämlich den Vorteil
in ihren Voraus s etzungen un d in ihrer D urch fü hrun g be s timmt
u n d d urch s ichtig zu s ein un d zu q uantitativ prü f baren Folgeru ngen
z u fü hren
Nachdem die s e in Wide rs pruch mit der Erfahrung g e
raten s ind können wir jeden fall s a ls ein Re s ultat die F es ts tellung
verzeichnen da ß da s ela s ti s che Potential eine s an eine i nne r a t omi
s che Gleichgewicht s lage geb undenen S e r i e n e le k t r on s nicht i s otrop i s t
.
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.
33 De ut ung de r Umk e h r ba r k e i t de s I nt e ns i t ät s unt e rs c h i e de s de r äuße r e n
Komp one nt e n e i ne r be we gt e n S e r ie nli ni e
.
.
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-
b
Wie oben ein gehe n d dargelegt w urde i s t di e langwellige p un d
Komponente einer ewegten W a s s e r s t ofl li ni e dann inten s iver a ls
,
‘
1 03
k urz w ellige Komponente wenn die Kanal s trahlen in der Rich
tung de s elektri s chen Felde s verlaufen Umgekehrt i st die kurz
we llige K omponente inten s i ver wenn d a s elektri s che Feld zu der
Ge s chwindigkeit der Kan al s trahlen g e ge ng e r i c h t e t i s t Z ur De utung
dies e r Er s chein un g habe ich die An nahme vorge s chlagen d aß die
n
e
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e
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f
Elektronen
welche
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der
in
die
Ge
chwindigk
it
richt
g
s
e
u
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n
j g
blickenden S eite de s At om s s i tze n zu in t en s i verer Li chtemi s s ion
durch den S t oß a u f r uhende Ga smolek ü le angeregt werden a ls di e
auf der e n tgegenge s et zte n A t oms e i t e s itzen den Elektrone n
Hat
s o ein Ka n a ls t r a h le nt e i lc h e n dank s einer Ge s chwi n digkeit zwei
S eiten s o k ann man dem elektri s chen Feld i n der Ach se de r z w ei
Seite n hintereinander zwei entgegenge s etzte Richtungen geben
di e
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.
.
Wenn d ann die größere Inten s ität da s eine Mal an der lang
welligen elektri s ch en Komponent e ers cheint da s andere Mal an
de r ku rzwelligen Komp onente s o liegt der Schl uß nahe da ß in
de m einen Fall die langwel lige Komponente auf der inten s iver
durch S toß a n gere gt en A t om s e i t e emittiert wird in de m anderen
F all die k urz w ellige Komponente
I s t die s richtig un d b er ü c k
si c h t i gt m a n daß die C e ntra der Serienli nien negati ve Elektronen
s ind s o e r gibt s ich die Folgerung da ß die Schwing ungs zahl eine s
E le k tron s durch d a s elektri s che Feld in folge s einer F or t s c h i e b un g
vom A t omz e n t r um vergrößert dagegen in folge der Annäheru n
an
g
da s A t omze nt r um verkleinert wird I n Fig 1 7 s i nd die s e Ub e r
legungen un d F olgerungen zeichneri s ch darge s tellt
,
,
,
,
.
,
,
,
,
.
.
.
1 04
Nun möc h t e i c h abe r a uf e in e S c h wi e r i g k e i t h i nwe i s e n , we l c h e
von mi r vor g es c h la g e ne De nt nn g de r I nt e ns i t ät s di s s y mme t r i e
di e
d e r e le k t r i s c h e n Korn p one nt e n e i ne r be w e g t e n S e r i e n lini e a lle i n
a uf Gr und de r Ke nnt n i s de r Gr obze r le g un g mi t s i c h zu b r i ng e n
sc h e i nt
Di e Folge r un g, da ß di e E le k t r onm , we lc h e a uf de n e n t
t
e
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g g
g e
e le k t r i s c h e n F e lde s li eg en
e nt ge g e ng e s e t zte An d e r unge n i h re r
S c h w i ng un gs za h le n e r fa h r e n, lä ß t s ch we r ve r s t e h e n, d a ß di e E l e k
t r on e n, we lc h e a uf e nt g e g e nge se t zt e n Se i t e n zum At o mze n t rum i n
a n de re n A c h s e n li e g e n , gl e i c h e gr o ße A n d e r ung s n de r S c h w i ng un g s
za h len d urch da s e le kt r i s ch e F e ld e r f ah r en
Un d wa s g es c hi e h t
mi t E l e k t r one n di e a u f A t omac h s e n se n kre ch t z ur Ac hs e de s
elektri s chen Fel de s liege n ? I s t di e E mi s s ion von Seite der Elek
t r on e n , di e a u f A t oma c h s e n ge ne i gt z ur F e lda c h s e li e gen , s e hr
gering ? Und welche Verhältni ss e s ind zu erwart en , wenn da s Atom
s c hon au ß e r halb de s elektr is che n Fe lde s ver s chiedene Ach s en be s it zt ?
In Ab s ch n i tt 38 s oll a uf Grun d de r F e i n ze r le g ung e i n Vers uch
‘
.
.
‚
.
Beantwort ung di e s er Fragen ge macht w erden
W V o i gt h at a a O von de r Umke h r barkeit der I nt e n s i t ät s
di s s y m met r ic der elektris ch zerlegte n W as s e r s t otf li n i e n folge nde
Erklärung vorges chlagen
Di e n a t ü r lich s te Deutun g de s Vorgange s i s t wohl die folgende
Di e Ele k t r one n welche an einer H—
Lin ie beteilig t s in d zerf allen
in zwei Gr up pen deren eine die na ch größere n di e andere die
nach k lei neren Frequenze n ver s chobe nen K omp o nent e n bedingt
Wirkt a uf da s Gas kei n e an de re Ri c h t ung s gr ö ße a ls E o s o ve r
te ilen s ich die vorhandenen Elektronen gleichmäßig auf di e beide n
Gruppen Nun i s t aber bei der S t a r k s c h e n Anordn ung a u ßer E o
n och eine we i te r e geri chte t e Gr öß e (minde s t e ns indirekt) wirk s a m
d a s i nhomogen e Feld li l jen s e its de r Kath ode da s di e Kan a l
s trah le n erre g t
Die se s Feld bedin gt nach de n be s chriebe nen Be ob a c ht ungen
offenbar eine Ri c h t u n g s e i ge n s c h a ft de r I onen der Kan als tra hlen
de r ar t daß e ine u n gl e i c h e Zahl von ihn en eine p o s i t iv e bzw
e i ne n e g a ti v e Seite i n die Richt un g der Kanal s tra h len w e n d et
oder de r
Je nachde m d a s Konde ns a t or fe ld mi t der
Richt ung i m I on zus a m me nf ällt i s t s eine Wi rkung bez d e r
Emi s s ion e i ne andere I m e inen F alle bewirkt da s Feld di e Ver
s c hieb un g der Z e r le gun g s k omp on e nt e n nach gr ö ß e r e n i m a nde ren
n ach k l e i n e re n We llenlängen ; di e ung leiche Z a hl d e r i m e i n e n
z ur
.
.
.
.
.
.
„
.
,
,
,
,
.
.
,
'’
.
,
.
,
.
,
.
.
,
.
,
1 06
hrung von E o se lb s t umkehr en Wi r kt
ommt die urs p rü ngliche B e vorzug ung der
Gelt ung : die Dis s ymme t r ic ver s chw in det
k
k
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E
o
z
s
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l
u
o
„
C Richtung ni c ht zu r
E
.
n r
-
“
.
34
Voi gt s
.
Th e or i e , di s sy mme t r i s c h e:
a m S e r i e ne le k t r on
zwe i t e
Kraft fe ld
e las t i s c h es
.
Gru nd d er vors t e henden Auffas s ung von dem Vorhanden
s ein einer Ach s e C grö ß t e r I n flue n zi e r ba r k e i t mit zwei Seiten in
1
bezug a uf da s A t omze nt r um hat V o i gt ) e in e neue Theorie der
Zerlegun g von S p ek trallinien durch e i n elektr is che s Feld ent
wickelt Er h at n ämlich mi t di e s er Auffas s ung wie oben b ereit s
mitgeteilt w urde die Annah m e verkn ü p ft da ß d a s qua s i e la s t i s c h e
Kraftfeld eine s S e r i e ne le k t r ons in bez ug a uf 0 di s s y mme t r i s c h i m
ü brigen rings um 0 von r ot a t or i s c h e r Sym met r ie s e i
A uf Grund
die s er bes timmten Voraus s etzunge n gelangt er zu f olgenden theo
r e t i s c h e n An s ätzen
Sind die E longationen eine s Elek t rons gegen ein Achs en
2
B C d urch a b c gegeben s o i s t di e ei n fach s te Fo rm )
s y s te m A
de s di s s y mme t r i s c h e n P o tential s gegeben d urch
A
uf
.
,
,
,
'
,
’
.
.
„
,
,
,
,
,
kleine Elongationen wie s i e eine Licht welle o hn e Ein
wirkung eine s äußeren F eldes gibt s ind die Glieder mit 7c und k ?
unmerklich ; hier verhält s ich d a s Med ium i s otrop un d be s itzt ei n e
Eigen frequenz v0 gegeben durch
F ür
,
,
,
Wirkt dagegen ein Feld E 0 parallel der fes ten Z Ach s e s o
0 in dem andern die
s tellt s ich i n einem Teil aller I onen di e
—
G Richtung in d ie Z Ach s e
Hiern ac h s ind fü r di e beiden Teile die Pot entiale
-
.
,
-
.
1
1
1 3)
mi t de n
werden
bez Vorzeichen zu benutzen
.
95 61 1 5
,
7023
3
die Bewegung s gl e ich unge n
un d
W V s g z s s r G s s P hy s
ch s P
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ch i ch i g
Gi d
i
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1)
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.
2) D e r A
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ot e n t a le
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,
,
G ö t t Na c h r 1 9 1 4
de n n e u e t e n H e r
o t e n t al
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di s s y m m e t r i s c h
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.
.
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Z e i t s c h r 1 5 , 1 23, 1 91 4)
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1 07
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F ür
1
=
2
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7c. (2 + n)
-
.
den Gle ichgew ichts z us tan d gilt
1 5)
90
Eo
oder bei kleine m
i
k
(
0,
.
eE
75260) 00
m
auch
eE o
76 50
7
6
F 2
-
Hiera us folgt daß fü r ein ruhendes Ga s in dem di e + Zeichen je
fü r die gleiche Anzahl I onen gelten di e elektri s che Erregung von
den E r g änzun gs gli e de r n de s P otentials u n a b h än g i g und s omit
prop ortional zur Feld s tärk e i st
F ü r Schwingungen innerhalb de s Felde s E o s etzen wir wie der
,
,
,
.
g7
1
g 7 g
I
=
betrachten
a ls klein neben
A n näherung bei Rü ck s icht auf ( 1 5)
un d
,
n
=
"
=
mg
1 6)
mn
Dies gibt al s o fü r
e rs ter Annäheru ng
un d 1 )
1 7)
vs =
Nun i st
s
vo
30
,
g
— k
( i
7
0
k
( j: 1 5
-
Dann gilt
.
ers ter
in
0
77.
die Frequenz
vs
,
für Q d agegen
vp
in
zu
(
1
1 k
:
in gleicher Ann äherung
00
omi t
E
-
1 8)
2
e
O
)
E
k
/
O
a
vp =
‚
vo
<
1
i
E
k
wobei da s obere Vorzeichen fü r di e ein e da s untere fü r d ie andere
Hälfte der vorhandenen Mole k ü le gilt E s ers cheint a ls naturgemäß
7c, un d k , als von gleichem Vorzeichen anz uneh men
I st k = k 2
da n n gilt
,
,
.
,
.
Vp
V0
=
2(Vs
v0
)
,
.
Die Beobachtungen z e igen ein Verhältnis ders elben Größenordn ung
Die verfolgte Vors tellun g ergibt s omit in ers ter Annäherung
di e Zerlegung der Spektrallinie fü r l o n g i t u d i n a l e Beobacht un g
in ein D u p l e t fü r tran s vers ale in ein Q u a d r u p l e t Die Ver
s chie b ungen s ind s ymmetri s ch in bez u g a uf die fe ldlos e Linie und
der Feld s tärke prop orti onal
Die vors tehen de neu e Theorie Vo i gt s lie fert die Abhängigkeit
.
,
.
“
.
1 08
von der Felds tär ke in Ü be rein s timm un g
mit der Erf ahrung ferner d a s Auftr eten lan g und kur zwelli ger Kom
e
n
t
n
u
f
den
zwei
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iner
Linie
en
lich
hat
nach
o
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e
u
l
d
n
e
n
z
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r
t
e
e
n
p
g
ihr wie e s auch z umei s t i n der Gr ob ze r le gun g tat s ächlich zutri fft die
l
ß
K
mponente
einen
o
e
n
L
i
a
s
Ab
s
tan
d
von
d
z
r
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t
n
u
n
l
r
e
e
p
g
grö ere
die s Komponente Uber die Abhängigkeit der Zerlegung von der
G li e dnumme r (vgl Ab s chnitt 1 6) hat s ich Herr V o i gt in ei n e m
Briefe an mich in folgender We i s e geäußert : „W a s die Formel
A2
angeht s o i s t di e Be gr ü n dung bis her ei ne unvollk om
k eE o
al
mene
Nach meiner Formel ( 1 8) i s t A r p i v
so
?
k
k,
e E o
A lp = + 2
Hierin kann für Serienlinien
kaum von
fi
anderen Din gen als von der Ordn ung s zahl abhängen
Die E r
fah r ung läßt da s Q uadrat z u
de s Komp
on e nt e nab s t a n de s
,
,
.
,
,
-
‚
-
.
.
,
.
,
.
.
.
.
“
.
35
.
S c h war zs c h i lds Th e or i e , Ne wt ons c h e : Kr aft fe ld
am
S e r i ene le k t ron
.
K S ch w ar z s ch i l d ) hat eine Theorie der elektris chen Zer
legun g von Spektrallinien a u f Grund der Annahme gegeben daß
die r ü cktreibende Kraft welcher ein li c h t s c h wi nge nde s Serien
elektron unterliegt dem N e w t o n s chen Ge s etz folgt
Man denke e i ne Spektrallinie erzeugt durch ein Elektron
da s unter der elektro s tati s chen Anzieh ung einer ruhenden p os itiven
Einheits ladung eine K e p l e r s che Bewegung be s chreib t Kommt
no ch ein ä ußere s elektri s ches Feld hinz u s o wirkt da s wi e die
Anziehung ei ner s ehr entfernten großen Elektrizität s menge Man
hat e s mit dem bekannten Problem de r An z i e h u n g n a c h z w e i
f e s t en Z e n t r e n zu t un ; mit der Speziali s ierun g daß d a s ein e
Zentrum s ehr weit abrü ckt
Da s Pro blem der Anzieh ung nach zwei fe s ten Zen tre n g e
hört z u den man kann s agen eben n och integrierbaren Die
Lö s ung fü hrt auf ellipti s che Inte g rale I ch hatte n ur die b e kannte n
Formeln zu s peziali s ieren a u f den Fall de s Abrü cken s de s einen
Zentrum s un d ferner die V oraus s etz ung einz ufü hren daß die von
dem entfernten Zentrum aus geü bte Kra ft d a s äußere e lekt ri s che
Feld klein i s t un d zwar s o klein daß man die Q ua drate die s er
Kr a ft du rchweg und ihre ers te P otenz ü berall da vernachläs s igen
darf w o s i e nicht d urch M ultiplikati on mit der wachs enden Zeit
etwa s Erhebliches au s macht n ach a s tron omi s chem S prachgebr au ch
1
.
,
,
,
.
„
,
.
,
.
,
“
.
„
.
,
.
,
,
,
,
1)
K
V r d D Ph y s
,
.
S c h war
zse
h i ld ,
e
b
.
.
.
.
Ge s
.
1 6 , 20, 1 91 4
.
110
Die vor s teh ende Abweichung zwis chen Th eorie un d Er fah r ung
i s t so g ro ß daß w i r zur Ablehn un g der Theor ie S c h w a r z s c h i l d s
kommen mü ss e n Dann abe r dü rfe n w i r a us der b e ob ac hte t en
e lekt ris c hen Ze rlegung der S e r ienlini en a uf Gr und di e s er T h e ori e
folge r n daß d a s S e r i e ne le k t r on b e i s ein en Lichts chwing un gen ni cht
einer rü ckt reibenden Kra ft unterliegt w elche umgekeh r t p r opor
t i on a l dem Q u adrat d e s Ab s tande s von e i n em po s itive n Ke r n i s t
,
.
,
.
36 Di e i nne r at omi s c h e und di e I i c ht s c h wi nge nde Ge s c h wi ndi gk e i t von
S e r i e ne le k t r one n , S c h wi e r i gk e i t für di e Li c h t quant e n und di e Li c h t
.
ze lle nh y p ot h e s e
.
Der Nachweis der W i e n s c h e n Zerlegung einer bewegten H
S erienlinie in einem tr a n s v e rs alen Ma gnetfeld d u rch die L o r e n t z
1
s che Kra ft e
ge s tattet einen Schlu ß ) auf di e obere Grenze der
Ges chwindig keit der in Lichtemi s s ion begriffen en S e r i e ne le k t r one n
E s s e i abge s ehen von der äu ßeren G e s chwindigkeit eine s Seri en
elektron s welche e s infolge der Bewegun g s eine s ganzen Atoms
be s itzt Die Ges chwin di gkeit welche e s in bez u g a uf die ü brigen
A t omt e i le oder a uf e i n fe s t mi t dem At om verb undene s Koordi
n a t e ns y s t e m be s itzen mag s e i in zwei Teile zerle g t eine
inner
a t omi s c h e
welche vielleicht de m S e r i e n e le k t r on auch bei A h
we s enheit von Lichts chwingungen eigentü mlich i s t un d eine licht
s chwingende
Ge s chwi ndigkeit
welche e s in folge von Licht
emi s s ion be s itzt
Die i nne r at omi s c h e n Ge s chwindigkeiten haben in einem licht
emit t ierenden Aggregat von Atom zu Atom alle möglichen Lagen
in bez ug auf die Ach s e eine s ä ußeren Magnetfelde s Die L o r e nt z
u
n
d
s che Kra ft e
i
mt
dar
m
alle
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Werte
an
n
m
u
Sa E
wü rde darum gemäß der W i e n s chen Zerlegung eine s tetige Ver
br e i t e r un g ein er S erienlinie d urch ein Magnet feld lie fern wenn
die L o r e n t z s c h e Kraft e b
e inen hinreichend großen Wert
annehmen könnte Nun aber l a s s en s ich s ogar die drei Z e e m a n
Komp onent en der roten W a s s e r s t ofi li ui e nach C r o z e deutlich e r
halten obwohl bei die s er Linie der elektri s che Effekt und s omit
die W i e n s c h e Zerleg ung verhältni s mäßig groß i s t E s muß als o
.
“
„
,
.
,
„
,
,
“
„
,
“
'
.
.
[ ]
-
,
[
.
’
,
1)
J S t rk
.
a
,
P hy
.
s.
Z ei t s c h r
.
1 5, 265, 1 91 4
.
111
die Zerlegung infolge einer etwaigen i nn e r a t omi s c h e n Ge s c h w i n
di gk e i t kleiner a ls ein Zehntel de s Ab s tande s der Z e e m a n Kom
m
t
ein
Die
er
beträ
in
eine
Feld
von
0
Ga
ß
0
s
3
0
o
n
e
n
s
0
t
e
n
u
g
p
Ä fü r E ; die Zerleg ung durch die L o r e n t z s c h e Kraft e
Ä Da die elek
i s t al s o in ein em s olchen Feld k leiner als
von 30000V olt >< cm
t r i s c h e Zerlegun g von H d urch ein F eld
i
B
5
=
Ä
u
7
n
z
t
i
h
r
u
d
i
tat
nd
beträ
etze
n
s
t
E
C
3
u
n
s
s
1
00
o
s
g
(
)
® c
A eine
berechnet s ich fü r eine elektri s che Zerleg ung von
0 8
D
un d von
oder
r
e s l st s o
Feld s tärke von 1 00 3
3
-
.
u
.
-
“
.
.
1
,
O
‘
°
3 fü r
3
©
kleiner als 1 und darum b kleiner a ls
3
3
6
A u s den Be obacht ung en von H 3 ergibt s ich ein
1 0 cm s e c
noch kleinerer Wert fü r die obere Grenze der i nne r at omi s c h e n
Ge s chwin digkeit de s S e r i e ne le k t r on s Gemäß der S pektrale n Ana
logie dü rfen wir da s f ür die S e r i e n e le k t r on e n de s Was s ers to ffs
a bgelei t ete Re s ultat a u f die ü brigen E lemente verallgemeinern un d
beha upten daß die Elektronen welche die Serienlinien im Sicht
b a ren un d Ultraviolett e mittieren keine i nne r at omi s c h e Ge s c h w i n
d i gk e i t be s itzen die größer i s t a ls 1 0 cm s e c
W a s die li c h t s c h w i ng e nde Ge s chwindi gkeit der S e r i e n e le k
t r on e n i n einem Magnetfeld betri fft s o nimmt die durch s i e b e
D
nicht
alle
möglichen
Lagen
di n gt e L o r e n t z s c h e Kraf t e ®
g
in bez ug a uf die Achs e der rü cktreibenden Kraft an s ondern b e
s itzt fü r Schwing ungen u m di e Ach s e von 9 i mmer die s elbe Ach s e
wie die r ü cktrei bende Kraft un d einen kon s tanten Wert der allein
von 9 u nd von der Schwing ung s zahl abhängt gemäß der bekannten
Theorie de s Z e e m a n E ffekte s Die L o r e n t z s c h e Kraft e
br i ngt demnach n icht eine Verbreiter un g s onde rn eine Zerlegun g
einer Serienlinie i n s charfe Komp onenten hervor
Im normalen Z e e m a n Triplet i s t die be obachtete Zerlegun g
einer Linie gen au s o groß wie die von der The orie ge for derte
da z u s ind die Komp onenten eben s o s charf wie di e unze r le gt e Lin ie
Die Theorie die s omi t in völliger Überein s timm ung mi t der E r
fa h r ung s teht i s t n un a uf die An nahme gegrü ndet daß die r ü ck
treibende Kraft au f die S e r i e n e le k t r one n rein qua s i e la s t i s c h i st
mit
-
.
,
l
.
.
,
,
,
6
-
,
l
.
,
[ ]
e
,
,
-
.
,
.
-
,
.
,
,
,
.
112
ab e r h aben wir ber eits oben fe s t ge s tellt daß si e für groß e
Vers chi e bunge n aus der Gl e ichge wi c ht s lag e nic ht mehr r e in quas i
elas tis ch s e in kann da s on s t kein e e le ktris che Zerlegung de r
Schwingungen de s S e r i e ne le k t r on s möglich wäre Wollen w i r beid e
Erfahrunge n die magneti s che und di e elektris che Zerlegung einer
Linie in t heoretis cher Hin s icht mite inan der ve re inbar finden s o
”
m ü s s en wir folgern daß die L o r e n t z s c h e Kraft e
folge
in
F
der li c h t s c h w i nge n de n Bewegung s o klein i s t daß die ge s amte
rü cktrei bende Kraft noch s o g ut wi e r e in q ua si e las t i s c h e r N atur
Jedenf all s muß die Verbreiterung der Z e em a n K omponente n
i st
in folge einer Abweich ung von der Annahme der qua s i e la s t i s c h e n
Kraft beträchtlich kleiner a ls ein Zehnte l de s Komp one nt e nab
eine
Feld
s tärke von 30000 Gau ß s e i n
Und
s t ande s s el b t f ür
s
hiera us folgt weiter wie o ben daß die li c h t s c h wi nge nde Ge s c h w i n
°
di g k e i t der S e r i e n e le k t r on e n beträchtlich kleiner a ls 1 0 cm s e c
s ein mu ß
Dies e Folgerung ü ber eine obere Grenze fü r die li c h t s c h w i n
gende Ge s chwindigkeit der S e r i e n e le k t r on e n s cheint mi r ein e ern s t
‘
h a fte Schwierigkeit ) f ü r die P l a n c k s c h e Lichtquantenhyp othe s e
mi t s ich zu bringen Gemäß die s er Hypothe s e g i bt ja ein einzelner
O s zi llator in einem einmaligen Vorgang von Lichtemi s s ion os zi lla
t or i s c h e Energie nach ganzen Viel fa chen von h n von s ich w o
2
=
b
6 ö 10
erg s e c da s P l a n c k s che Wirk ungs quant um n s e c
die Schwingung s za h l der emittierten Energie i st Die ein fach s te
Annahme ü ber den Urs pr ung der emittierten Energie i s t daß die s e
der kineti s chen Energie ent s tammt dank welch e r ein S e r i e ne le k t r on
E s läßt s ich dan n eine
u m s eine G leichgewicht s lage s chwingt
obere Grenze f ür di e Energie berechnen welche ein ein zelne s
S e r i e ne le k t r on a us s trahlen kann ; die s e Energie muß nämlich g e
1
6
2
m (1 0 ) se in
mäß der oben gewonnenen Folger ung klein er a ls
2
wo m die Ma s s e ei n e s Elektron s i s t Setzen wir di e s e r und gleich
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10
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Erg Nun kann aber n ach der P l an c k s chen Hypothe s e
55 1 0
der von einem einzeln en O s zillator aus ges tra hlte L i c h t be t r a g fü r
—
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eine Wellenlänge von
cm nicht kleiner als 6 5 1 0 E r g
s e in
Die s er Betrag i st s omit mehr denn 1 0000 mal größer a ls
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.
1 14
einem elementaren Vorgang auße rh alb d es zwi s chen
molekularen Kra ftfelde s emittiert werden groß i s t i m Ve r hältni s
z u de r Zahl von Wellenlän gen welche währe n d der S t o ß ze it eine s
Kan a ls t r a h le n t e i lc h e ns a us ges t rahlt werden
Di e Gr öß e nor dn ung
die s er S toßzeit läßt s ich indes be rech nen Setzen wir nämlich di e
lin e are Au s dehnun g de s zwis che nmolekularen elek tris chen Kraft
felde s gleich 5 1 0
cm di e Ge s chwindi g k eit von Kana ls trahle n
welche n och Lic htemi s s ion a nreg en können gleich 5 1 0 c m s e c
s o werden innerhalb des zwi s che nmolek ularen Kr aftfe lde s in e i ne r
5
cm
s e c minde s ten s 1 0 Wellenlänge n von 3 1 0
S toßzeit von 1 0
Länge emittiert Sehr viel größer muß al s o di e Zah l der a ußer
h a lb de s Kra ftfelde s emittierten Wellenlängen s e in
Nun hat A E in s t e i n im An s chluß an die P l a n c k s che Licht
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ihm dar in ge folgt
daß die Lichte nergie u n d s omit di e von einem
Atom in einem elementaren Emi s s ion s vorgang aus ge s trah lte Energi e
bei ihrer Fortp flan z ung in einem kon s t ant bleibenden Vol ume n
bei k on s tanter Dichte konzent riert bleibt Wenn demn ach ei ne
s olche E i n s t e i n sc he L i c h t ze lle e xi s t i ert s o mu ß s i e im F a lle von
Serienlinien mehr a ls 1 000 Wel lenlängen in der Ach s e de r Fort
n
fl
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s
ein
p
g
g
Z u der gle i chen Folgerun g fü h r t eine a ndere Ers chein un g
Wie oben in Ab s chnitt 9 erwähnt wurde vermögen Kanals trahlen
beim Auftr e ffen a u f Salze von Alkalien un d alka li s che n Erden da s
Metallatom in de n angrenzende n Ga s rau m herau s z uwerfen un d e s
d abei zu Li c htemi s s i on anz uregen Während die heraus geworfenen
Me tallatome im Ga s raum vorwärts fliegen s trahlen s i e die durch
S toß ü b e rnommene o s zill a tori s che Energ i e a us Nun läßt s ich ein e
un t e re Grenze fü r die Zeitda uer der elementaren E mi s s ion d urch
e i n e i nzelnes At om a u f Grund folgender Angaben berechnen
An
den Serienlinien welche von den h e r a us fli e g e nde n Metallatomen
läßt s ich keine D o p p l e r s c h e Verbreiterun g
e mittiert werden
in folge e iner Ge s chwindigkeit beobacht en welch e größer a ls
1 0 cm s e c
wäre ; die s ließ s ich an Lithium un d Ca lc i umli ni e n
fe s ts tellen
Die Strecke bi s zu welcher di e Lichtemi s s ion de r
vor w är t s fli e g e n de n Metallatome merklich i s t
k ann bei Lithium
me hr a ls
cm betragen Hiera us b e rechnet s ich die Zeitdauer de r
se c
elementare n E mis s io n der roten L i t h i umli ni e zu mehr a ls
Innerhalb die s er Zeit werden von dem einze lnen L i Atom meh r
a ls 1 0 Wellenlängen de r Serienlinie 1 6 1 04 Ä an einan de r g erei h t
A t om i u
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115
x
F olge r ung da ß E i n s t e i n s ch e L i ch t ze lle n w e nn s i e
ü berh aupt e i s t i e r en i n de r Ac h se i hr e r For t p fla nz ung die A u s
deh n ung ei ne r Reih e von s e hr vie len W e lle nlä nge n h aben mü s s en
e rei t s H A L o r e n tz ) a uf Grund eine r Bes p rec hung de r
i st
Inte r fer enzer s chein ung e n ge k ommen ; e r ze i gte zud em da ß eine
E i n s t e i n s c h e L i c h t ze lle wenn s i e e i s tie r t a uch s e nk rec h t zur
Ach s e ihre r F ort p flanz ung eine Aus de hn ung h a ben muß welch e
I c h h ielt frü h e r
s e h r gro ß i s t im Ve r hältni s zu i h r e r Wellenl än ge
di e L o r e n t z s c h e B e wei s fü hrung ni c h t für zwingend w eil mi r
e in e we c h s els e itige Kr a ft w irkung zw is c h e n E i n s t e i n s c h e n Li c h t
Na ch de m ich ab e r auf einem anderen
ze lle n möglic h e r s c hi e n
Wege zu ders elben Folgerung wi e H A L o r e n t z gek o mme n bin
s timm e i c h s e i n en Aus fü hr ungen zu Un d a l E x peri men talp hys iker
We nn eine E i n s t e in s ch e
s c h lie ße i c h d a ran folgen de s Be k e nntnis
6
L i c h t ze
mehr a ls 1 0 We llenlängen lan g und breit i st dann ve r
li e r t s i e für mi ch ge gen üb e r de r fr üheren vi e le r p r obt e n Vo r s t e ll ung
von d e r Aus breit ung e iner Lichtwe lle jed en ans ch a ulich e n un d
h e uris ti sc he n Wert dann b i rg t s i e S c hwie rigk ei t e n i n s i c h di e
e ben s o gro ß s ind wie d iejen i ge n de r E rk lärun g ge wis s e r E r sc h e i
Unter die s en Um
h ungen zu deren De utung s i e er funden w urde
s tänden ver w er fe ich die E i n s t e i n s che L i c h t ze lle n h y p ot h e s e un d
bi n de r Ans icht daß diejenigen Ers c hei nungen we lch e ich frü her
mi t die se r Hy p ot hese zu de ut e n ve r s uchte in an derer We is e zu
e r k lären s i nd
U n d a ls einer der ers ten Anh änger der P l a n c k s ch e n Q uanten
h yp o t hes e möchte i c h mi r i h r gegen ü ber folgendes B ekenntni s s r
laube n I n mehreren Fällen s cheint mi r dies e Hypothe s e in einen
Dar um
s ch w er lö s a r en W i d ers pruc h mi t de r E r fahrung zu s tehen
mißtraue i c h de n Anwe ndunge n welch e i c h von de r Pl a n c k s c hen
Hypoth e s e zur De ut ung einiger Ers chein ungen gemacht h a b e
E ine ders elben da s Auft reten mehrerer Ge s c h w i n di gk e i t s i nt e r
’
valle ) in de r bew e gten Intens itä t ei ner Serienlinie der Kanal
s tr a h l en i s t s icher an de r s a ls auf Gr und d e r P l a n c k sc h en Hyp o
t he s e zu de ut e n und von de m A uft r ete n e i n es S c h we llenwerte s
de r kinet i s che n E nergie e i n e s K anal ode r Kat h oden s trahl s be i d e r
E miss i on eine r Eigen frequen z durch ein Atom wird weiter unten
eine Deutung ohne di e Q uantenhyp oth e s e gegeben
1) H A
r t P h s Z t h l l 349 1 91 0
2) V gl J S t rk Di A t m i
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de r Pla nc k s c h e n Li c ht qua nt e nh y p ot h e s e
un
Rut h e rfor ds c h e n A t ommode lls be di e ne n
.
E R u th e r f o r d ) hat a us dem Vorkommen einer s ehr große n
Ablenk ung eine s a Strahl s d urch ein einzige s von i h m ge s toßenes
Ato m die Folgerung gez ogen daß die chemis chen Atome eine n
po s itiven Kern enthalten der e i nen s ehr kleinen D urchme s s er un d
eine s ehr große Ma s s e im Vergleich z u ein e m negativen Elektro n
be s itzt ; um de n p os iti ven Kern s oll e n negative E lektronen deren
Ge s amtladung gleich der Kernlad ung i s t a uf ge s chlo s s enen Bahnen
S 0 s oll da s Was s ers toffatom aus einem p os itiven Kern
k rei s en
von der elektris chen Einhe its lad un g und e inem einzi gen ihn um
kreis enden negativen Elektron be s te hen
Die s e s Ru t h e r f o r d s c h e Atommodell i s t von mehreren For
s chern mit der Pl an c k s che n Q uantenhypothe s e in Z us ammenhan g
gebracht worden nach welcher ein elementarer O s zillat or z B e i n
Wa s s ers to ffatom L i chtenergie nur i n ganzen Viel fachen de s Pr o
duk t e s a u s P l a n c k s c h e m Wirk ung s quantum un d S c h w i n g ung s
3
zahl aus s trahlen kann In s be s ondere hat N B o h r ) eine a uf
die s en Hypothe s en aufgebaute Theorie der E mis s ion von Serien
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Wohl m an che r Phys ike r wi rd zögern zum Z we ck der Deutung
d er s e r i e nh aft e n Ordnung de r Eigenfre quenzen e i ne s Atom s ao
viele den er probte n e lekt rody n a mi s c hen Ge s etze n wi ders prechende
Hypothe s en in Ka uf zu ne hme n E r wird lieber jen e se r i e nh a ft e
Or dn ung weiter a ls vorlä ufig unerklärt verzeichnen
S e hen wir von der Wi e d e rgab e der s c hwie r igen und wenig
durc h si chtigen Dis k us s ion de r B o h r s chen Th e orie für den F all
ei n e s ele k trisc he n F e lde s ab und be s prechen s ogleich di e F olge
r un g e n di e B o h r ü ber die ele k tr i s che Z e rleg ung der Wa s s e r s to ff
l inien a us s ein er The orie gez ogen hat Die s e e r gi bt zun ächst i n
Über e in stimmung mi t de r Erf ahrun g den Komp one nt e nab st a nd pro
portion a l der F el ds t ärke wie S c h w a r z s c hi l d s und Vo i gt s zweite
Theor ie Bemerken s w ert un d schein bar gü ns tig fü r die Bew ertun g
der The orie i s t weiter die Überein s timmun g zwis chen de m a us
der Theo r ie s ich erge benden Ab s tand de r äuß eren a omp one nt e n
un d dem wir k lich be oba c hteten Ab s tan d de r Größe nordn un g nach
S 0 b e t r äg t der b erechnete A bs t a n d fü r H7 bei 1 3000Volt >< c m
A n ac h mi r un d K i r s c hb a u m
der
be
obacht e te Ab s tand
2
A n a ch W i l s a r (in Wirklichke it w ohl noch et w as g r öß e r vgl
—
Ab s chnitt
Auch di e Abhängigkeit de s Abs tande s de r p Kom
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ange nähe r ter Über ei n s timmun g mi t der Beobachtung w ieder Sein e
F orm el fü r die s e n Ab s tand i s t nämli ch für We llenlängen un d
f ür di e R y d b e r g s c h e Nume rie r ung de r S e r i e n gli e de r a bge än dert
fol ge nde s
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4]
1
kon s tant Berechnet man de n Wert die s e s Au s d r u cke s a uf Gr un d
der von mir und Ki r s ch b a um mitgete ilten Me s s unge n s o erhält
man abge s ehen von einem gemein s amen Prop or t ion ali täts fa k t or
die Werte: 29 für H 29 fü r H5 33 für H7 33 für B 6 un d 33 für H
Der Übere in s timm ung zwi s c hen de r Theorie un d de r Be oba c h
tung in den vors tehenden zwei Pun k ten dü rfte inde ss e n k e ine e n t
s
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119
heiden d e Bedeutung beiz umes s e n s ein Die Gr ö ße der ele k t ris ch en
Zerle gung der W a s s e r s t oflü ni en gibt nämlich auc h die S c h w a r z
s c h i l d s c h e Theorie der Ordn un g nach in Ü berein s timmung mit
der Beobac htung un d i s t trotzdem zu ve r werfe n Und was di e
Bezie h un g zwi s chen Komp o n e nt e n ab s t and un d Gli e dn umme r be
t r i flt s o i s t s i e wahr s cheinlich allein de s w egen ohne Rü cks icht
au f die h y p otheti sc h e n Grun dlagen der B o hr s chen Theorie richtig
wei l i n i h r eine Proport ion a lität zwi s c he n Komp on e nt e n ab s t an d
1
l
—
vorkommt
un d der B a l m e r Ry db e r g s c h e n Differenz
2
m
4
1
(
)
Daß e in e Bezie hung zwis chen die s er Differen z un d der el e ktr i s chen
Zer legung b e stehe w a r von vor nherein a uf Grund der Eige nart der
Zerlegungen der aufeinander folgend en S e r i e ngli e de r zu ve rmuten ;
s o h a be ich ohn e die B o h r s che Theorie zu kennen e s a ls not
w en di g bezeichnet den Komp one nt e n ab s t a n d in ein e Be zieh ung
zur Gli e dnumm e r zu brin gen
Die damit geke nn zeichn e te quanti tative Übereins timmung
zwis chen der B o h r s chen Theo r ie und de r Erfahrung ve r li e rt ihre
Bedeutung völlig d adurch daß di e Theorie we s entliche Z ü ge der
—
elekt ri s chen Zerlegun g de r H Serienlinien qualit ativ nicht r icht ig
Ers ten s hat B o h r bi s jetzt noch
w iederz u geben vermag
n i c ht aus s ein e r Theorie da s A uftre ten der beobachte t e n s e nk
rec ht zum F eld s chwingenden Kompo n enten ableiten können s on
dern e r h oü t s i e ers t von e i ner genaueren Unters u chung Somit
s teh t a uch die t heor et is c he Ableit ung der im L än g s e ffe k t a uft r e
tenden unp ola r i s i e r t e n Komp onente n aus Z w e i te ns fehlt auch
no c h di e E r klär ung de s A uft reten s der inner en p un d s Komponenten
bei H y un d H 3 in de r Gr obze r le gung un d noch viel weniger verm ag
die B o h r s che Theorie ei ne Erk lärung von dem Ur s prung der z ahl
reich en inneren Komponenten in der F e i nze r le gung zu geben
Dritten s
un d die s er P un kt allein mach t di e B o h r s che Theorie
bes teht ein unlö sb ar er Widers pruch zwi s chen ihr
unannehmbar
un d de r
Er fahrung hin s ic h t lich der Z e rlegungen aufeinan der
folgender S e r i e n g li e de r
Gemäß der Theorie bleibt s ich die Geo
—
me t r i e der Be w egung de s ein e n ein zi ge n in H At ome an g e nomm e
n e n Elektron s in de s s en a ufeinander folgenden Ab s tänden un d fü r
die Emi s s ion der aufeinanderfolgenden Serienlinien ähnlich Dere n
elektri s ch e Zerlegunge n mü ßten als o abge s ehen vom Komponenten
ab s tand di e s elben s ein s owohl w a s die Zahl a ls auch da s I nt e n s i t ät s
verhältni s der p und s Komponenten be t r i flt In Wirklic hkeit s i n d
sc
.
”
.
’
,
,
,
,
.
,
,
,
,
.
n
,
.
.
,
.
,
.
-
.
.
.
,
,
,
'
-
.
1 20
—
H Serie
aber die Zerlegungen der Glieder der
s icht c harakteri s tis ch voneinander ver s chieden
in
beiderlei Hin
.
"
38 Z ur De ut ung de r Z e r le gung von I I -Li ni e n, 2ah l de r S e r i e ne le k t r one n
i m Wass e r s t offat om
.
.
Wer von dem Wa s s ers toffatom eine Einfachheit der Str u ktur
erwartet deren Vers tändnis dem men s chlichen Gehirn keine
Schwieri gkeit bereitet un d deren mathematis che Dars tellung i h m
leicht i st wer bereit s fü r da s eine oder andere Atommodell
einge no mmen i s t der wird mit Unbehagen a uf di e elektris che
—
F e i n ze r le gun g der H Serienlinien de s W a s s e r s t otfe s blicken un d
v ielleicht den Ver s u ch machen
s eine i h m bereit s liebgewordene
Idee h i nter der Wolke einer unbe s timmten Hypothes e zu ve r
s tecken
S o i s t in die s er Hin s icht folgende Hypothe s e zu e r
warten : Die beobachtete F e i n ze r le g ung i s t au ch unter Annahme
eine s einzigen S e r i e n e le k t r on s möglich ; durch da s elektri s che Feld
mögen eben die Schwin gungen eine s einzigen Elektron s in eine
Rei h e von E i n ze ls c h w i n gun ge n zerlegt werden
Zwar d ürfte man vergeblich a uf eine eingehende Begrü ndung
die s er Hyp othe s e warten ; aber da heutz utage s o manche my st e
r i ös e
theoreti s che Abh andl ungen Gläubige finden s o mag auch
manchem jene h yp othetis che Wolke gen ü gen um an gewi ss en
theoreti s chen Entwickl ungen fe s tz uhalten W e r inde s di e Tat
s achen vergleichend un d ohne Voreingenommenheit i n s Auge faßt
der erkennt die Unmöglichk eit der Hypothes e von einem einzigen
S e r i e ne le k t r on i m Wa s s er s to ffatom
Wäre nämlich n ur e i n S e r i e n e le k t r on i m W a s s ers toffatom vor
handen un d w ü rden s eine Schwingungen durch da s äu ßer e elek
t r i s c h e Feld in die zahlreichen Kom p onenten der F e i nze r le g ung
aufgelö s t s o m ü ßte die Zahl der Komponenten un d ihr I nt e ns i t ät s
—
verhältnis für die aufeinanderfolgenden Glieder der H S e rie di e
—
s el be s ein ; in Wirklichkeit unter s cheid e n s ich die H Serienlin ien
s owohl i n d er Grob
wie in der F e i nze r le gun g c harakteri s tis ch
voneinander
Und wer die s er Tat s ache noch nicht volle Beweis kraft zu
erkennen will kann s ich wenig s ten s folgender Ü berlegun g nicht
vers chließen Wenn die Schwingungen ei n e s S e r i e ne le k t r ons im
Wa s s ers toffatom alle in durch die Wirkung de s äußeren elektris chen
Felde s in eine Reihe ver s ch i edener Frequenzen von gewi s s em
I nt e n s i t ät s ve r h ält ni s zerlegt werden s o muß die dabei auftretende
,
,
,
,
.
.
,
,
.
,
.
,
.
„
,
.
,
1 22
jen e m Ab sc hnitt di e Sch w i er i gk ei t e r w ähnt welche ein e de r
arti ge Auffas s ung mit s ich zu br ingen s ch ien s olan ge nur di e
—
Gr ob ze r le g un g de r H Serie n linien bek a n nt war E s lie g t nämlic h
n a he anzune hme n d aß außer den z w ei E le ktrone n auf einer Ach s e
in Fig 1 7 noch weitere Ele ktrone n a uf an dere n Ac h s en vor
k ommen wel ch e gegen di e F e ldac h s e gen e igt s ind
Wär e die s
de r Fall so h ätte man bei dem d ama li ge n S t a n d der E rfah r un g
n oc h mehr elektr is c h e Komp onenten bei de n H Li nien erwarte n
dü r fen als di e Gr obze r le g ung ergeben hat t e Ja s elb s t bei A n
n e h me von n ur zwei S e r i e n e le k t r one n a uf einer A t om a c h s e ergab
s ich eine Schwierigkeit ; d ie s e r A t om a c h s e mußte man d oc h zum
mind e s ten Schwi ngungen um die F e lda c h s e zuge st ehen und hiera us
w a r ein e Verbreiterung der wenig en Komp one nte n der Gr obze r
legun g zu erwar ten Nun hatt e n s ich die s e zwar in de r Tat nich t
—
s ch ar f erge en be s
s be i de n H Linien ; aber i c h mußte da
onder
mal s noch mit der Möglichkeit r ec hnen d a ß die U n s chär fe de r
elektr i s chen Komponenten fü r mäßig s tarke F elder von ein er ge
ri ngen Schwankung der Felds tärke währ end de r lan ge n Belichtung
herr ühr e
Nachdem aber nunmehr die F e i nze r le gung der H un d H e Linien
gelunge n i s t nachdem s ich ihre elektri s c h e n Komponenten fü r
s
r
ä
l
e
f
s
r
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o
ß
F
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b
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der
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tig
e
s
s
s
e
s
n
g
g
Kon s ta nthaltung de r Felds tärke hera us holen ließen biete t s ich
von s elb s t ei n e Be h ebung der obigen Schwierigkeiten in de r F olg e
rung daß die elektri s chen A t oma c h s e n i n eine m s ehr s tarken
ele ktr i s chen F eld ein e n ur w enig von de s s en Ach s e ab w eic h ende
Ein s te llung erf ahren und daß dann die Ko mponente n de r auf
vers chieden en A t oma c h s e n liegenden S e r i e n e le k t r on e n s c harf e r
s cheinen
Ver folgt man dies e n Gedankengang s o ko mmt man bei der
—
Z uordnung der p un d s Komponenten zu e i nem me rk wü rdi ge n
Re s ultat das s ich am s chnell s ten an de r Hand e iner Zeichnung
klar machen läßt
Gemäß F i g 1 8 s eien im unges tör t en Atom zwölf Elektronen
a uf einem Krei s in gleich en Ab s tänden an geordnet ; s i e s o lle n alle
gleichart ig se in al s o gleiche Frequenzen bes itzen Und zw ar s ollen
di e radi a len Schw in gungen ein e i nten s ivere Lichte mi s s ion lie fe rn
a ls die daz u s enkrechte n Schwing un gen ein Verh ältni s das ze i c h
D urch
n e r i s c h durc h die Länge de r Doppelp feile d a rge s tellt s e i
ein elekt r is che s Fel d wird ei ne der artige Anordn ung gleic h ar tiger
in
,
,
.
,
.
,
.
,
-
,
,
.
b
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,
‚
,
.
.
-
,
,
,
,
.
,
,
.
.
.
,
,
,
.
1 23
lektronen ge ände r t ihre Mitt elp unkte möge n z B wi e i n Fig 1 9
a ngen äh e r t a uf ein e E ll ip s e a us e inan de rge zerr t we rden
E s n e hme n
dann di e a uf en t gegenges e tzt e n _
S e ite n ei ne r A t omac h se liegen den
E le ktronen entgegenge s et zt e A n de r ung en ihrer Fre que n zen an
(lang un d kur z welli ge Komp onente glei c h er N umme r ) und in fo lge
E
,
.
.
.
.
‚
ß
e
"
”
Fig
.
18
.
f e / oa c / ve
’
Fi g 1 9
.
.
der von Ach s e zu Ach s e veränd e r te n Ste llung der p un d de r
s S chwingun g en
in bez ug auf die A t omac h s e än dert s ich die
Inte ns i t ät der p und der s Kompon e nte n i n ges etz mäß i ger Wei s e
—
von auße n n ach innen un d zw ar ni mmt diejenige der p Kom
e
d
s
ß
von
a
en
n
a
ch
inn
e
n
ab
d
i
e
jenig
e
r
Komp
o
n
u
n
n
t
e
e
o
p
-
-
,
-
,
n e n t e n zu
.
1 24
Wollten wir da s vors tehende Bild da s vielleicht für E n och
am genaue s ten zutrifft a uf eine andere Serienlinie anw enden s o
s t ü nden un s we nn wi r ohne Begr ü n dung nur dem Spiel der Ph an
ta s i c folgten zwei Wege ofle n Entwe der könnten wir für je d e
Serienlinie einen konzentri s chen E le k t r one nr i ng von c h ar ak t e
r i st i s c h e r
Zahl und Anordnung der S e r i en e le k t r one n an nehme n
Oder wir könnten un s mit einem E le k t r one nr i ng begn ü gen un d
annehmen daß die s er an vers chiedenen Gle i c h ge wi c h t s for me n de s
chemi s chen Atom s für vers chiedene Energieinhalte teilnimmt un d
in die s en vers chiedene Serienlinien lie fert Um un s nicht a uf eine
ein s eitige Auffa s sun g fe s t z ulegen wird e s gut s ein die zweite
Möglichkeit eingehend zu erörtern Die s s oll im folgen d en A h
s chnitt ge s chehen
Zuvor s e i inde s auf Grund der bis h er ge
w onne ne n Ande ut ungen ü ber da s Vor k oni me n mehrerer Serien
elektronen in ein er be s ti mmten Anordnung innerhalb eine s einzelnen
Atoms ein e Bemerkun g zu de m Vergleich de s H H e un d L i A t oms
in di e s er Hin s icht gemacht
Beim Vergleich der elektri s ch en F e i nze r le g ung e n der Lini e n
der diffus en Neben s erie de s Wa s s ers to ffs mit den gle i c h numme r i g e n
Linien der diffus en Neben s erie de s Heli um s I un d Helium s II fällt
zwar z unäch s t die Symmetrie der Zerleg ung bei Was s er s to ff
gegen ü ber d er Di s s ymmetri c be i Heli um i ns Auge ; bei näherem
Zu s ehen kann man i nde s eine gewi s s e Verwandts chaft der Zer
legun gen hin s ichtlich der Zahl un d Lage der inten s iveren Komp one n
ten für je eine H un d die gleichnamige H e Linie erkennen Dies e
Erkenntnis legt die Vermutun g na h e da ß di e Ge ometrie der A n
ordn un g der S e r i e ne le k t r one n de s Helium s a us der Ge ometr ie de s
Wa s s ers to ffatoms d urch eine Deform ation erhalten wird
Einem Chemiker mag die Fes ts tellung der Tats ache in A h
s chnitt 20 be frem d en
daß die Dynamik der S e r i e n e le k t r one n de s
Lithium s derjenigen de s Helium s n äher s teht a ls derjenigen de s
Wa s s er s toffs ; denn in ihrem chemi s chen Verhalten s tehen Wa s s er
s t ofl un d Lithium einander näher a ls dem Heli um
Inde s i st zu
bedenken o der auch a us jener Tats ache zu folgern daß die Serien
elektronen einen A t omt e i l aus machen der s ich nur wenig an den
chemis chen Verbind ungen der Oberfl ächen vers chiedener Ato me
beteiligt F ü r die C h arakt eri s tik der elek tri s chen O b e r fläc h en
s truktur eine s chemi s chen At oms s i n d Elektr onen anderer A r t
di e von mi r als Valen zelekt ronen beze ichnet w ur den
ma ß
gebend
u
,
,
,
,
'
,
.
.
,
.
,
,
.
.
c
.
-
.
,
.
,
'
.
,
,
.
,
,
.
1 26
b
s
E mi ss i o n g e r ac h t werde n , s o mu ß zunäch st Ionis i er ung e i n
t reten un d darum mu ß di e kine t i sc h e E nergie de s S t r a h le n t e i l
chens oberh a lb eine s be s timmt en Schwellenwert e s lieg en , der i n
e rs te r Linie dur ch den Vorgang der I oni s ierun g be s ti mmt wird
Die E i gens chwing un gen eine s Se r i e ne le k t r ons um eine bereits
vorhan dene Gleichgewicht s lag e in einer At omform k önne n dur ch
beliebig k leine Kräft e von au ße n , z B durch s toßen de At ome ode r
Lichts c hwing ungen angeregt werden I s t dagege n die einer
S erie nli ni e z u geordnet e Atomf orm n och nicht vorh a nden und s oll
di e S e r ienlinie d ur ch den S t oß e ines Teilchen s zur E mi ss ion g e
b racht werden , so mu ß die kineti s che Energie de s s toß en d en Teil
chens oberhalb eines gewis s e n Schwellenw e rt6 s liege n, wei l durch
den S toß z unäch s t die Arbeit zur Verwandlung der vorhan dene n
Ato mform in die ne ue Atomform de r b e trachteten Serien linie g e
leis tet werden muß Bei der Übe rfüh rung in die ne ue Gleich
a
l
e
r
i
k
M
mag
a
s
l
eine
n
gewi
ehrbetr
g
h
t
a
d
S
e
n
r
n
s
n
e
e
w
s
e
t
o
e
i
se
c
g
g
von E nergie ü be rneh men un d ihn da nach i n S ch wi ngungen um
s eine Gleichgewicht s lage a us s tra h len
E s k ann hi er nicht der O r t se i n , die vors te he nden F olge
r ung e n ü ber das Auft reten von Sch wel lenwerten für die Verwan d
lung von kine t is cher Energie s t oßen der Teilchen in S t r ahlung a n
d e n darü ber b i s jetzt vorliegenden Erfahr ungen ein gehend zu
p r ü fen Auch s e i von d er Be s prechun g der Folger ungen ü ber di e
E nergien der Valenzelektronen fü r ve r s chiedene Gleichg ewichts
f ormen eines chemi s chen Atom s abge s ehen Der Punkt , a u f de n
e s hie r an k o mmt , i s t di e Wirk un g eines ele k tri s c h e n Felde s a u f
e i n S e r i e n e le k t r on fü r s eine La gen r elativ zum A t omze nt r um in
d e n aufe in anderfolge n de n Glei chgewichts formen
Die vers chiedenen Gleich gewichts formen eines ne utralen Atoms
o der po s itiven A t omi ons unter s cheiden s ich zwei fello s durc h ihren
E nergieinhalt E s lie gt folgende Annah m e n ah e : Bei der Uber
f ü hrung a us der Gleichgewicht s form für eine b es timmte S e r ien
li nie in die Form für die nächs te höher e Gli e dnumme r der S er ie n
linie muß Arbeit a uf das Atom gelei st et werden und d abei rü ckt
d a s S e r i e n e le k t r on weiter vom A t omze nt r um fort Bei F or t sc h i e
b ung de s S e r i e ne le k t r on s vom A t omze nt r um w ü rde de mnac h s eine
Freque nz in Ube r e i ns t i mmun g mi t der in Ab s chnitt 33 ge geb e ne n
De utung z unehmen Und a us der Z unahme der Zer leg ung beim
Übergang zu einer h öheren G li e dnumme r wäre dann ein b e
s t i mmt e r Schl uß a uf das r ü cktreibende Kra ft feld d es Elektro ns z u
zur
.
.
.
.
'
.
.
.
.
.
.
.
.
1 27
i hen we nn w i r zunä ch s t für die e le k tr is c he Zer le gun g eine r
ei nzelne n S e rie nlinie ei ne z utreffende The orie bes äße n
Die vor s tehenden Überl e gun gen s ind ih re r Unbe s timmthe it
w ege n ge wiß recht unbe frie dig end
Inde s s ch eint di e Hy pothese
de s Vorko mme ns m ehre re r s t abiler Gleic hgew i c hts forme n ei n e s
Atoms o d er A t omi ons einen be a c h t e n s werten ne ue n the oreti s ch en
und e p e r imen te llen G e s ichts p un k t zu b r ing en fü r
di e Unte r
anch un g de r a ufe in anderfolgenden Gliede r ein e r S e r i e
Und um
gek ehr t r egt ger a de die merkwü rdige s p r ungw eise Änder ung der
e lektri s c he n Z er legung einer S eri enlin ie mit s pringe nde r Glie d
numme r zu jen er o der e ine r ähnliche n Hypothe s e an
z e
,
.
.
x
.
.
i
4 0 D e i nne r at omi s c he di e le kt r i s c h e
.
Wi r k ung
.
Wenn die Kraft de s elektri s chen Feldes in einem R aump unkt
fü r e i ne e ndlic he Lad ung E gleich E E i s t s o hat s i e fü r ein
posi tive s oder n egative s einwer tiges I on (Ges amtladung des frei
be w eglich e n T eilch e ns gleic h e) i n dem be tr ac hte ten Raump unkt
de n We r t e
Dies h a t die experimentelle Unters u c h ung de r
Kath od en un d Kanals trahlen mi t Sicherh eit fe s t s t e llen l as s en
We nn indes ein Elektron i m Inne rn ode r an de r Ober fl äche
ein e s Atoms i n der Nähe anderer elektris cher Q uanten s ic h be
fin det s o i s t w en i g s ten s nach den Erfahr unge n ü be r die Di
elektrizitä t zu e rwart e n daß nunmehr die elektri s che Kra ft au f
e i n so lc h e s Elekt r on in einem endlichen Felde von der Stär ke 6
nicht me hr gleich e 6 i s t s onde rn im allgeme inen du rch di e Wirkung
be nachba rt er Q ua nten de s se lben Atoms verkleine rt ers c heint Ge
mäß den Vor s tell ung en die wir von den di elekt ri sc hen E r s c h e i n un
h
d
a
s
e
r
s
gebildet
h
ben
w
ird
lic
endlich
elekt
i
che
F
eld
e
n
a
n
ä
m
g
di e Na c h ba r qu ant e n im A t om relativ zu dem betr achte t e n Elektron
vers ch ieben und in folge diese r Ve rsc hieb ung wird s ich an dem
O r t de s Elektron s in der Ach s e de s äu ßeren F e lde s eine Felds tär ke
(E i eins tellen welche s ich über die Stärke (E de s ä u ße ren Felde s
lagert S etzen wir g a — s o w ird di e wirk s a me ele kt ris che Kra ft
o
r
V
n
h
Je
ac
dem
au f das b etr ach t e t e Elektron gle ich e E (1
)
Z e ic h e n von
b e de ut et die Feld w irkung (i n d uz ie rte Felds t ärk e
in folge der Ver s chieb ung der Na c h ba r qua nt e n ein e Schwäch un g
od er eine S t är kung de s äußeren F elde s am Orte d e s be tr a c htet en
Elektr on s
Wä hr e nd d e r Z e e m a n E ffekt wie be reits erwäh nt w urde
für ent s prechende Linien ver s chiedener Eleme n te n a c h Art und
,
.
,
,
.
,
'
,
,
r
.
x
x
.
2c
x
.
-
,
,
1 28
Größe
der s elbe i s t unters ch e iden s ich die elektri s chen Zerlegungen
ent s prechender Linien vers chiedener Elemente vor allem hin s icht
lich de s Abs tande s der äußeren K omponenten Und zwar nimmt
wie bereits der Vergleich von Was s ers to ff Lithium und Helium
leh r t die Zerlegung mit wach s endem Atomgewicht ab E s liegt
nahe dies e Ers ch ein ung a us dem A uftre t en der eben g e k e nnze i c h
neten i nn e r at om i s c h e n ind uzierten Feld s t ärke 6; zu erklären un d
s omit in den ange f ü hrten Fällen x ein negative s Vorzeichen zu
z uordnen Zweif ell os n immt die Zahl der i nn e r at omi s c h e n Q uanten
der chemi s c h e n Elemente zu mit s teigendem Atomgewicht A u s
die s em Grunde dü rfen wir j eden falls fü r die Elemente einer
Ve r t i k a lr e i h e de s periodi s chen Sy s tem s ei ne Z unahme der indu
zierten i nne r a t omi s c h e n Felds tärke mit s teigendem Atomgewicht
er warte n
Inde s wäre e s voreilig wenn wir die i nne r at omi s c h e B i alek
t r i zi t ät n ur von der Zahl der Q u anten eine s Atom s abhängen
la s s en w ollten Denn da s Feld welche s e i n i nne r a t omi s c h e s Q uantu m
an dem Orte eine s S e r i e n e le k t r ons hervorbringt hän gt nicht
allein a b von s einer relat iven Lage zum S e r i e ne le k t r on s ondern
a uch von der Größe s einer Ver s chieb ung Je größer die s e i s t
de s to s tärker wird a uch da s durch s i e bedin gte Feld am Ort e de s
S e r i e n e le k t r on s s ein Wir m ü s s en al s o mit de r Möglichkeit rechnen
daß gewi s s e i nne r a t omi s c h e Q uanten in s on derheit gewis s e Elek
t r one n in folge i hrer be s onderen Bindungs art einer viel s tärkeren
i nne r a t omi s c h e n dielektri s chen Wirkung f ähig s ind a ls i nn e r at o
mi s che Elektronen anderer Art Eine s olche Ü berlegung wird
a u ch d u rch die Er fahr ungen ü ber die a u ß e r at om i s c h e dielektri s che
Wirkung chemi s ch e r M ol e kü le in Aggregaten gerecht fertigt Di e
a u ße r a t omi s c h e Di e le k t r i zi t ät der chemi s ch e n Atome wird nämlic h
für lang s am veränderliche ä u ßere elektri s che Felder b i s in die
Nähe ihrer ultravi oletten Eigen frequenzen nicht durch die Größe
de s At omgewichte s s ondern in ers ter Linie d urch die chemi s che
Eigenart der Molekü le be s timmt Und die s e lä ßt s ich wie ich
die s an zahlreichen Ste llen wahrs cheinlich machte a us dem Vor
k ommen von s ogen annten leicht vers chiebbaren ja s ogar a bt r e nn
1
baren Valenzelektronen ) an d e r A t omob e r fläc h e de ute n
Z ugun s ten der vor s tehenden Auflas s ung s pricht au ch di e
T a t s ache daß gewi s s e Linien de s Queck s ilbers bei 20000Volt >< c m
f
1 ) J S t rk J h b d R d u E l 5 1 24 1 908 ; 1 1 1 94 1 91 4 ; Z t h
ph s Ch m 8 6 51 1 91 3
,
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x
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1
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a
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.
e
.
a
,
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r
.
.
.
a
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.
.
,
,
,
,
sc
r.
.
1 30
volls tän dig p olaris iert oder gegen die unze r le gt e n Linien in merk
w ürdiger Wei s e vers choben Die s er k lafle n de Unters ch ie d zwis chen
den zwei Linienart en kehrt a uch bei der ele ktri s che n Zerlegung
wieder Während die Serienlinien de s Was s er s toffs s ymmetri s ch
in zahlreiche Komp onenten von großem Ab s tand zerlegt w erd en
zeigen s eine B a n de n li n i e n entweder keine merkliche oder n ur eine
geringe Zerlegung un d die s e i s t z udem völlig di s s y mme t r i s c h
A uf Grund dies e s Unters chiede s liegt a uf de r Han d daß die
Zentren der Ba nde ns c h w i ng unge n in einem anderen i nne r at omi s c h e n
Kra ft feld s ich befinden als die Zentren der S e r i e n s c h w i ng un ge n
Gemäß einer von mir s eit Jahren ver tretenen An s chauung s ind
die Z e nt r a der Serienlinien negative Elektr onen welche a ls nu
abtrennbare Be s tandte i le im A t omi nn e r n liegen die Z e nt r a der
B a n de nli ni en d agegen ab trennbare Elektronen welche an der
A t omob e r flä c h e liege n d di e chemi s che Z us ammenbindung ver
s c hi e de ne r Atome bewirken
Wenn ich nun a uch den Banden und den Serienlinie n in
die s er Weis e vers chiedene Z e nt r a z uwies s o habe ich doch von
Anfang mit der Möglichkeit eine s Z us ammenhanges zwis chen den
Schwing ungen der Valenz un d der S e r i e ne le k t r one n gerechnet
S o s e i n ur folgende Stelle aus mei n e m B uch ü ber die element a re
Strahlung angefü h rt : Ins ofern die Struktur de s Banden s pe k trum s
abweicht von derjenigen de s S e r i e n s p e k t r ums läßt s ich ber eit s
a uf Gr und die s er Tat s ache die Folgerung ziehen daß der Banden
os zillator
eine andere Struktur und D ynamik a ls der Serien
o s zillator be s itzt
Trotz di e s er Vers ch iedenheit mögen inde s die
zwei O s zillatoren innerhalb des s elben Atoms mitein ander gekoppelt
s e i n un d di e Sy s teme i h rer Eigen f r equenzen wech s el s eitig b e e i n
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In Aus arbeitung dies er allgemeinen Idee möchte ich n un h i er
a uf einen möglichen Z u s ammenhang zwi s chen dem Ban den un d de m
S e r i e n s p e k t r um hinweis en Ich habe die Hypothe s e vorge s chlagen
daß die Ban de ns p e k t r e n die abtrennbaren Valenzelektronen a ls
Zentren haben un d bei deren Schwing ungen um ih re Gleichgewichts
lage in Ab s orption oder Emi s s ion ers chei nen An die s er Hypo
the s e möchte ich auch jetzt noch fe s thalten s i e indes in folge nder
Wei s e erweitern Außer dem Fall daß die Emi s s ion und A h
s orption der B a n de ns p e k t r e n unmittelbar an Schwing ungen der
Valenzelektronen gekn üp ft i s t un d die s e s elb s t a ls Zentren h a t
mag e s Fälle g e ben in denen di e Ba n de n Sp e k t r e n nur mitt elbar
.
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1 31
d er L ag e o der Bewegun g de r Valenzelektron e n zus ammen
hängen a ls Zentren vielmehr S e r i e n e le k t r one n h aben dere n
Schwin gungen durch da s Kraft fe ld von Valenzelek tronen aus der
Anordnung de s Serien in dasjenige de s Banden s pektrums ü ber
ü
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s
ind
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E h e die s e Idee weiter verfolgt w ird s e i hier ein fr ü herer
Zus atz zu der obigen Hypothe s e b e s eitigt Ich habe nämlich mit
dies er die P l a n c k s c he Quantenhypothes e verkn ü p ft un d an
genommen daß die potentielle Energie we lche e i n partiell od e r
total abgetrennte s Valenzelektr on in bezug a uf s eine Bi n dungs
s telle be s itzt
bei der Anlagerung a u f den Stellen groß er Be
s c h le uni g ung der möglichen A n la g e r un g s b e w e g un ge n in Pl a n c k
s chen Lichtqu anten aus ge s trahlt wird
Nachdem mi r gegen die
P l a n c k s che H ypothe s e Bedenken aufge sti egen s in d möchte ich
die Annahme e i ner qua nt e nh a ft e n Lichtemi s s ion durch ei nzelne
Valenzelekt ronen fallen la s s en Unberü hrt von d ie s er E i n s c h r än
kun g möchte ich meine ur s prüngliche Hyp othe s e la s s en daß die
pot entie lle Energie der Valen zelektronen bei ihrer Wiederanlage
rung in Form von Lichtenergie in einem Ban den s pektrum aus
ge s trahlt werden kann
Kehren wir nun zu der E rweiterung der obigen Hypot h es e
ü ber die Zentren der B an de n li ni e n z urü ck nämlich zu dem Fall
daß s ich S e r i e ne le k t r one n an ihrer Emi s s ion b e teiligen j a ihre
unmittelbaren Zentren s ind
E s i s t klar daß die F or t n ah me eine s
Valen zelektron s von e ine m Atom da s Kra ft feld an den z urü ck
bleibende n S e r i e n e le k t r one n ändern wi rd ; ein Teil der bei der
Abtrennun g e i nes Valenzelektron s geleis teten Arbeit m u ß s omit
in pote ntielle Energie an den z urü ckbleibenden S e r i e ne le k t r one n
verwandelt werden W ährend der Anlagerung de s Valenzelektr on s
mögen die S e r i e n e le k t r on e n die s e an ihnen au fge s peicherte Energie
bei der Rü ck k ehr in ihre Gleich gewicht s lagen i m neutr alen Atom
in Form von Lichtenergie auss trahlen Ja e s i s t s ogar der Fall
denkbar daß s i e dank einer be s onderen Koppelung dem s chwingend
s ich an lager nden Valenzelektron Energie entziehen und dan n an
s i c h a us s trahlen
Die s i s t die energetis che Seite einer mögliche n Teilnahme von
S e r i e n e le k t r on e n an der E mi s s i on ein e s B a n de n S p e k t r ums
Wa s
die dynamis che Seite betrifft s o können w i r zwei Fälle zur E r
le i c h t e r un g de s Vers tän dnis s e s unters cheiden
Einmal mag da s
Valenzelektron in ers te r Annäher ung a ls ruhend in einer Gleich
mi t
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9
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1 32
betrachtet werden ; für eine jede A r t von Bind ung
de s Valenzelektron s z B beim Sauer s t off im ein zwei oder drei
a t omi g e n M olek ü l
die s es Elemente s werden dann die Serien
elektron e n in einem anderen Kraftfeld von Seite de s Va le nze le k
tron s s tehen un d dar um für jede Bindungs art e i n charakteri s ti s che s
Banden s pektrum lie fern Der zvve i t e der Wirklichkeit mehr ent
s prechende aber viel mehr verwickelte Fall i s t der
daß e i n Va
le n ze le k t r on glei c hzeitig mit benachbarten S e r i e n e le k t r on e n S c h w i n
gungen um e i ne Gleichgewichts lage a us fü hrt und daß dank d e s
individuellen Zu s ammenhange s eine Koppelung der Schwingungen
der zwei Elektronen s t a t t h a t
Die s e unbe s ti mmten Er w ägungen von Möglichkeiten haben
gewiß nichts Be friedigendes an s ich un d meine ur s prü ngliche
Hypoth e s e welche aus s chließlich in den Valenzelektronen di e
Zentren der Ba nde n s p e k t r e n s a h hatte zweifello s den Vorzu g der
Klarheit und Einfachheit eben s o zweifell os i s t s i e aber zu ein
fach a ls daß s i e die Wirklichkeit gena u wiedergeben könnte
Scho n wenn wir unabt r e n nba r e s c h w i n gung s fäh i ge S e r i e ne le k t r on e n
neben abtrennbaren Valenzelektronen im chemi s chen Atom a n
nehmen mü s s en wir eine wech s els eitige Be e i nflußung der zwei
E le k t r on e n a r t e n als möglich ja a ls wahrs cheinlich z ula s s en Und
dies er E i nfluß i s t ja auch bereits e xperimentell fe s tge s tellt ; e s
ändert s ich nämlich wie in Ab s chnitt 4 dargelegt w urde da s
S e r i e n s p e k t r um eine s Atom s in folge der A n de r un g der Zahl der
a uf ihm s itzenden Valenzelektronen
Wenn a ls erwie s en gelten darf daß die im Sichtbaren un d
nahen Ultravi olett liegenden S e r i e ns p e k t r e n der chemi s chen Ele
mente ihren po s itiven A t omi one n eigentü mlich s ind s o s tellt s ich
von s elb s t die Frage nach dem Spektru m der S e r i e ne le k t r one n i m
neutralen Atom Bi s her kam a ls Antwort a uf di e s e Frage die
Verm utung in Betracht daß e s im Ultraviolet t liege Nach A uf
fin dun g der elekt ri s chen Zerlegung von Serienlinien kommt die
Möglichkeit in Betracht daß da s Spektrum der S e r i e ne le k t r on e n
im ne utralen Atom ein Ban den s pektrum i s t da s durch die elek
t r i s c h e Zerlegung eine s S e r i e n s p e k t r um s im elektri s chen Felde
e i ne s ang elagert en Valenzelektron s ent s tanden i s t
Wenn die s e Auffa ss ung nicht einer e xperimentellen Prü fung
f ähig wäre s o hätte ich s i e hier gar nicht erwähnt
Da inde s
gerade di e Unters u chung eine s Banden s pektrum s in einem s tarken
elektris chen Feld eine Ents cheidung ge s tatten wir d s o s eien die
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1 34
gleich e (E ge wor den D a durc h e r fährt das elektr i s che F e ld de s
Valenzelektron s am Orte der S e r i e ne le k t r on e n eine Ä n derung un d
zwar wird hier die elektri s c he Feld s tärke fü r ein e geringe Fort
s chieb ung de s Valenzelektr on s angenähert allein durc h des s en Fel d
be s timm t s ein als o allein durc h de n Ab s tan d de s Vale nzele k tron s
von s einer Gleichge wicht s lage
Die Einwirkung e i ne s äußeren elektr i s chen Felde s a uf di e
Ba n d e nli ni e n de s H Atom s wird darum nicht eine unmittelb a r e wi e
bei den Serienlinien de s H A t omi ons s ein s ondern e rs t eine Folge der
Wirkung a uf da s Vale nzelektron Und in s ofe rn die Bande nli ni e n
bereits elektri s che Komponenten von Serienlinien dar s te llen wir d
die Einwi rk ung de s äußeren Felde s lediglich eine Ein s t e llung de r
Ach s en der H Atome au f die F e lda c h s e un d eine Än derung de r
elekt ris chen Felds tärke de s Valen zelek tron s am Or t e der S er ien
elektronen bede ute n E s s eien hier lediglich die F olgen di e s e r
—
A n de r ung der Valenzelektr on Feld s tär ke nicht diej e nigen de r E i n
s tell ung der A t om a c h s e n be s pr o chen
Die Abnahme der Valenzelektron F elds tärke infolge der Her
s t e ll un g eine s ä ußeren Fe lde s mu ß fü r
diejenigen Bande nli ni e n
w e lche kurzwellige Kompon e nten von Serienlinien s ind e ine Ver
s chieb ung nach län geren W ellen fü r s olche Ba n de nli n i e n welch e
langwellige Komp onenten s ind eine Vers chieb ung nach kü rzere n
Wellen zur Folge haben Nun h aben wir in der Tat dera r tig e
ein s eiti ge Vers chieb ungen von Bande n li ni e n durch ein elektr is c h e s
Feld beobachtet ; inde s war s i e wenig sten s s chein bar mi t eine r
Z erle g ung der s S chwingun g in zwei Komp onenten begleit e t eine
E r s chein ung welche nicht in die vors te hende allerdings a u ß e r
orde ntlich verein facht e Auffas s ung h i ne i nzup aß e n s cheint
Weiter i st z u erwarten daß ge wis s e Bande n li ni e n in folge der
A n de r ung der Valenzelektr on Felds tärke du rch e i n äu ßere s Fe l d
bei entgegenge s etzte r Vers chieb ung zu dauerndem Z us ammenfa llen
gebracht werden s o daß mit s t eigender Stärk e de s äußeren Felde s
die Zah l der Bande nli ni e n verkleinert wird Nun haben wir zwa r
in der Tat ein derartige s Z us ammen falle n von Ba nde n li ni e n unter
der Wirkun g eines äußeren Felde s beobachtet ; e s s teht in des noch
die Unters uch ung a us ob die s es Zus ammen fallen bei weitere m
S teigen der Felds tärke andauert Die S uche nach einer wech s e l
s eitigen
Beein flus s ung benachba r te r Ban de nli ni e n i m elektr is chen
Fel d dü rft e i ntere s s ante Res ultate ergeben
Was di e Abh ängigkeit der Zerleg un g oder Vers chieb ung von
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1 35
von der Feld s tärke b e tr ifft s o i s t nach d er hier e n t
wickelten Auffas s ung zu erwarten daß di es e Zerlegung i m all
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äu ßeren Feldes erfol gt ; da s i e j a durch di e A nde r ung de s i nh omo
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Bei de n b i s jetzt unter
v e r w i c k e lt e r e n Ge s etz vor s ich gehen
s u chten Ba n de n li ni e n i s t die s in der Tat der F all
En dlich s e i n oc h e i n Wort ü ber die Einwirkung eine s Ma gnet
Wie a us de r hier entwickelten
f elde s a uf Ba n de nli ni e n verloren
A u ffa s s ung ü ber d en Urs p r u ng de s Ba n d ens p e k t ru ms ohn e weitere s
hervo rgeht i s t ein gr oßer Unters chied z wi s chen dem Verha lten
der B anden un d demjenigen der Serie nlinien im Magnetfeld zu
erw arten Jene s te llen j a elektris che Kompone nten der Serien
linie n dar ; die Schwi ngungen der Zentren der B an de n li n i e n e r
fo lg e n a l s o i m ma gnetis chen Feld gleichzeitig i n de m elektri s chen
V a le n ze le k t r on fe ld
Die Kra ftgleichung für die Schwingung de s
Elektron s einer Ba nde nli ni e i s t d arum um da s Glied für di e elek
triache Kraft ver s chieden von de r Kraftgleichung für die S c h w i n
gung de s Elektron s einer Serienlini e ; ei ner B an de nli ni e s in d im
allgemeinen nicht 3 F reiheits grade eigentü mlich wie einer Serien
linie welche im Ma gnetfeld das normale voll s tändig polari s ierte
Triplet lie fert In der Tat i s t wie bereit s erwähnt w urde da s
Verh a lte n der Bande nli ni e n im Magnetfeld ein w e s entlich a nderes
a ls d a sj enige der Serienlinien
Wenn nun auch die bis her gewonnene Erf ahrung der obigen
Auffas sung von einem Z us ammenhang de s Bauden un d Serien
o
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s
s
s
nicht
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liegt doch a uch noch kein ent
_pektr m
s cheidender Bewei s zu ihren G un s ten vor
Da s i e aber immerhin
a ls mögli c h ers chei nt un d intere s s ante Au s b li cke e r ö fin e t
s o wollte
ich s i e hier mitteilen um die experimentelle und theoreti s che
Fors chun g zu ihrer Bearbeitung anz urege n
B an de nli ni
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VI I
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Li t e r at ur der
e lek
t r i sch e n Sp e k t r alanaly se
.
N B o h r O n the e fle c t of electric and m a gnetic fie lds ou s pectral
line s Phil Mag 27 S 5 06 1 91 4
H D e s l a n d r e s S ur la recherche e xp er i me nt a le d un champ elec
trique s olaire C R 158 S 1 1 37 1 9 1 4
A G a r b a s s o Sopra i l fen omeno di Stark L O S urdo Rend d
Linc 22 s 635 1 9 1 3
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1 36
A
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Theore ti s ches ü ber da s elektri s che Analogon de s
Zeeman Phänomen s Phys Z e i t s c h r | 5 S 1 23 1 9 1 4
Z us atz zu mei ner Arbeit „Theoreti s ch e s über da s elektris ch e
Analogon de s Zeeman Phänomens Phys Z e i t s c h r 15 S 31 0
G a r b a s äo ,
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1 91 4
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Über ein Modell zur Erk lär ung der Lichtemi s s ion
Phys Z e i t s c h r 15 S 1 23
Ü be r ein M odell zur Erklärung der Lichtemi s s i on I I
Phy s
Z e i t s c h r 15 S 1 98 1 9 1 4
Ein Modell zur Erklärung der Lichtemi s s ion III Ph ys Zeit
s ohr 1 5 S 344 1 9 1 4
Z ur T h eorie de r elektri s chen Aufs paltung der W a s s e r s t offse r i e
Ve r h d D Phy s Ge s I ß S 4 31 1 9 1 4
F P a s ch e n u W Ge r l a c h Z ur Frage n ach dem elektr is chen
Ph ys Z e i t s c h r 15 S 489 1 9 1 4
A n alogon zum Z e e m a n e fle k t
L P u c c i a n t i La de compo s izione della riga ro s s a dell idrogeno
nel primo s trato cato dico Rend d Linc 23 S 329 1 91 4
C onfronto tra la s comp os izione cat odica della p r ima e della
s econda riga della s erie di Balmer
Ren d d Linc 23 S 331
Ge h
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1 91 4
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P S al et et M i l l o c h a u S ur le s pectre de la c hromos phere C
R 158 s 1 000 1 9 1 4
K S ch w ar z s c h il d Bemerkung zur Aufs paltung der Spektral
li n ien im elektri s chen Feld Ve r h d D Phys G e s 16 S 20
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1 91 4
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R S e e l ig e r Mode m s An s chauungen ü ber die Ents tehung der
Spektrallinien und der S e r i e nsp e k t r e n Die Nat ur wi s s 2 He ft
.
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12
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1 3, 1 9 1 4
.
J S t a r k Beobachtungen ü ber de n Effekt de s elektris chen Felde s
a u f Spektrallinien
Ber Berl Akad d Wi s s 47 S 932 1 9 1 3;
abgedruckt i d A nn d Phys 43 S 96 5 1 9 1 4
Beobachtung de r Zerlegung von Spektrallinien durch ein elek
tri s che s Feld Die Nat ur wi s s I S 1 1 82 1 91 3
Weitere Re s ultate ü ber den Effekt de s elektri s chen Felde s a uf
Spektrallinien Die Na t ur w i s s 2 S 1 45 1 91 4
Bemerkung zu einer Mitteil ung de s Herrn A L O S u r d o
Phys Z e i t s c h r | 5 S 21 5 1 91 4
Über die i nn e r a t omi s c h e un d di e li c h t s c h wi ng e n de Ge s c h wi n
P hy s Z e i t s c h r 15 S 265 1 9 1 4
di g k e i t der S e r i e n e le k t r on e n
Schwierigkeiten fü r die Lichtquantenhyp othe s e im Falle der
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1 38
Wa rb u rg Bemerkungen zu der A ufs paltung der Spektrallinien
im elektris chen Feld Ve r h d D Phys Ge s 1 5 S 1 259 1 9 1 3
W W i e n Ü be r eine von der elektromagne ti s chen Theo r ie ge
forderte Einwirk ung de s magneti s chen Felde s a uf die von
Was s ers to ff kanals trahlen aus ge s andten Spektrallinien Ber
Berl Akad d Wi s s 48 S 7 0 1 9 1 4
H W i l s a r Beobachtungen ü ber die Ab h ä n gigkeit de s S t a r k
E fle k t e s von der Spann ung Feldrichtung un d We llenl änge
Göt t Na c h r 1 9 1 4 S
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