close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Beitrge zur Kenntnis der Natriumspektra.

код для вставкиСкачать
& a
1910.
ANNALEN DER PHYSIK.
VIERTE FOLBE. BAND 31.
1. Beitrage xur Eemntnis der Natriwnspektra;
vom Eams Zickemdraht.
(Basler Habilitationsschrift.)
Erster Teil.
Neue Versuche.
Die auffallenden Lichterscheinungen, die beim Stromdurchgang durch Natriumdampf anlal3lich der Aufnahme der
Charakteristiken l) auftraten, veranlaflten mich zu einer eingehenden spektroskopischen Untersuchung dieser Emissionen.
So wurden folgende Entladungsformen studiert :
a) der Bogen zwischen Elektroden verschiedenen Materiales
im Dampfe;
b) die nicht kondensierte Entladung eines Induktoriums
mit oder ohne vorgelegte Funkenstrecke;
c) die kondensierte Entladung eines Induktoriums mit
Funkenstrecke und Selbstinduktion; mit oder ohne
Funkenstrecke ohne Selbstinduktion im Schwingungskreise.
Zu diesen Untersuchungen bediente ich mich wieder der
in oben erwahnter Abhandlung (im folgenden kurz als erste
Abhandlung bezeichnet) verwendeten Anordnung ; daselbst in
Fig. 1 wiedergegeben. Die eine der dort gezeichneten Elektroden wurde entbehrlich, da das l m lange Stahlrohr, dessen
Mitte die Natriumretorte umschlie6t, den einen Pol darstellte.
Auf die speziellen Anordnungen komme ich in jedem Falle
besonders zuriick.
Es wurde mit zwei Spektrographen gearbeitet: F u r das
aichtbare Gebiet diente ein mit zwei Flintprismen ausgeriistetes
groBes Spektrometer der Soci6t4 Genevoise, welches an Stelle
des Fernrohres eine Kamera tragt. Das ultraviolette Gebiet
1)
H. Zickendraht, Physik. Zeitschr. 9. p. 593. 1908.
Annalen der Physik. IV.Folge.
31.
16
234
f1.Zickendraht.
wurde mit einem Pulfrichschen Quarzspektrographenl) aufgenommen, der in liebenswurdiger Weise von der Firma Z e i s s
Hrn. Dr. H a l l a u e r in Base1 zum Zwecke yon Absorptionsmessungen an Schutzglasern uberlassen worden war. z,
a) Der B o g e n im Natriumdarnpfe.
Infolge der hohen Leitfahigkeit des Natriumdampfes , die
sich schon anlaBlich der Aufnahmen der Charakteristiken der
Glimmentladnng zeigte und die in letzter Zeit von S c h o t t 3 j
und F U c h t b a u e r 3 gemessen worden ist, gelingt es unter bestimmten VorsichtsniaWregeln leicht , im Dampfe einen verhaltnismal3ig stationaren Bogen brennend zu unterhalten. E s
wurde in das Stahlrohr eine axiale Elektrode eingeschoben,
die bis an die das Natriummetall enthaltende Retorte durch
eine Glasumhullung isoliert war. Es erwies sioh diese Isolation als dringend notwendig, da ein Abspriogen des Bogens
aus dem hocherhitzten zentralen Teile des Rohres in die vordern kalteren Partien und somit aus dem Dampfe heraus zu
vermeiden war. Diese Glasumhullung wurde naturlich durch
den Alkalimetalldampf in kurzer Zeit durch Reduktion des
Siliciums unter Braunfiirbung zerstiirt 5), in den Spektren sind
naturgemah die Si- und K-Linien aus diesem Glase stark
hervortretend. Yon der zentralen Elektrode ging nun der
Bogen entweder zu einer in der Mitte der Retorte eingeschraubten zweiten Elektrode uber, die also mit dem Stahlrohre leitend verljunden war (vgl. Fig. l), dann lag allerdings
zwischen Lichtquelle und Spalt des Spektrographen eine lange
Schicht dichten, absorbierenden Dampfes, oder ich erzeugte
den Bogen zwischen der Elektrode und dem Retortenfenster a ,
welches dem Spektrographen zugekehrt ist. Die Achsenelektrode (in Fig. 1 von rechts her kommend) durchsetzte dabei
die messingne mit Glas- oder Quarzfenster versehene Ver1) C. P u l f r i c h , Zeitschr. f. Instrumentenk. 14. p. 354. 1894;
L a w e , ibid. 26. p. 330. 1906.
2) Es sei gestattet, an dieser Stelle der Firma Zeiss, sowie Hm.
Dr. 0. H a l l s u e r meinen verbindlichsten Dank auszusprechen.
3) G. A. S c h o t t , Nature 76. p. 271 u. 461.
4) Gh. F u c h t b a u e r , Physik. Zeitschr. 10. p. 374. 1909.
5) Vgl. E. P r i n g s h e i m , Ann. d. Phys. 46. p. 436. 1892 11. a .
Beitrage zur Kenntnis der Natriumspektra,
235
schlufiplatte des Stahlrohres in einem durch Kautschukschlauch
gedichteten und isolierten Rohrchen ahnlich der in der ersten
Abhandlung in Fig. 2 dargestellten Weise; bei dieser Anorclnung wirkte zwischen Lichtquelle und Spektrograph nur noch
Stahlrohr
Fig. 1.
eine dunne Schicht weniger dichten Natriumdampfes absorbierend. Moglicherweise wird es so gelingen, die von Wood
in so groBer Gliederzahl in Absorption photographierte Hauptseriel) auch in Emission zu erhalten. Leider stand mir, als
ich mit dieser Disposition arbeitete , der Quarzspektrograph
nicht mehr zur Verfiigung, so daB ich mit erstgenannter Elektrodenstellung im Bogen die Hauptserie bloB bis n = 9 erhielt.
Ebensoweit kommt man aber mit Na-Salzen im Kohlebogen.
Elektrodenmaterialien waren Eisen, Kupfer, Messing und Magnesium.
Als Stromquelle diente das stadtische Dreileiternetz
(- 220 Volt, 0 Leiter, +220 Volt) und zwar mu6te das Rohr
wegen der Wasserkiihlung der beiden Enden stets am geerdeten Leiter liegen, wahrend die Achsenelektrode einmal rnit
dem positiven, das andere Ma1 mit dem negativen Pole verbunden werden konnte.
Bogencharakteristiken: Es moge zunachst einiges iiber
die Charakteristik des Bogens bemerkt werden. Urn ein Bild
von dem ungefiihren Verlaufe der charakteristischen Kurven
zu gewinnen, wurden rnit Hilfe von Prazisionsampkre- und
Voltmetern zusammengehorige Werte von StromstLrke und
Klemmenspannung abgelesen, welche folgende allgemeinen Verhaltnisse ergaben (Fig. 2):
Bei niedrigem Drucke (ca. 2 mm Hg) im kalten Rohre
zeigt die v, i-Kurve einen steilen Verlauf, ungefahr hyperbolische Krurnmung rnit relativ geringer Bogenleistung. Bei
1) R. W. W o o d , Physik. Zeitschr. 10. p. 88 u. 258. 1909.
16*
H. Zickendraht.
236
hoheren Drucken (68 mm Hg) steigt die Bogenleistung, die
Kurve flacht sich ab. Ent,sprechend der Leistung bewegt sich
auch die Elektrodentemperatur ; wahrend bei geringen Drucken
die Elektrizitatsleitung in der Hauptsache vom Gase ubernommen wird, in welchem die Elektroden sich befinden, und
Volt
30
20
Fig. 2.
somit das betreffende Gasspektrum dominiert , wobei sich die
Elektroden wenig erhitzen, findet bei hoheren Drucken und
somit hoherer Bogenleistung eine starke Erwarmung und Verdampfung der Elektroden statt, es muS sich daher mit steigendem Drucke das Spektrum des Elektrodenmateriales mehr
und mehr geltend machen. Hier ein Beispiel:
Bogen zwischen Eisenelektroden , die mit destilliertem
Natrium bedeckt sind. Stromstarke ca. 5,5 Amp., Klemmenspannung ca. 10 Volt. Kaltes Rohr.
Bei einem Drucke unter 0,lmm Hg brennt ein intensiv
orangegelber Bogen, der evakuierend wirkt und schlie6lich in
dem von ihm gesteigerten Vakuum erlischt. Das Spektrum
zeigt die Hauptserie des Natriums, jedoch keine Linien der
Nebenserien offenbar wegen zu geringer Dampfdichte des
Natriums, ferner die positiven Stickstoff banden der zweiten
Deslandreschen Gruppe (5000 bis 2800 A.-E.), eine andere
Aufnahme enthielt auch die negativen Kanten. [Auf das Stickstoffspektrum im Lichtbogen unter vermindertem Drucke macht
z. B. auch A. H a g e n b a c h aufmerksaml); er fand am posi1) A. Hagenbach, Archives de Genbve (4)26. p. 19. 1908; Physik.
Zeitschr. 10. p. 649. 1909.
Beitruge
ZUV
iienntnis der Nutriumspektru.
231
tiven Pole und im Elektrodenzwischenraume eines Kupferbogens hauptsachlich die positiven Stickstoff banden der ersten,
zweiten und dritten Deslandreschen Gruppe vor.] Augerdem sind die starksten Siliziumlinien, von der oben erwahnten
Glasisolation der Elektrode herriihrend, verzeichnet. Auffallenderweise sind keine Eisenlinien auf der Platte zu sehen.
Steigerung des Druckes auf 5 m m Hg durch LufteinlaB
bewirkt eine Trennung des Bogens in eine grunlichweii3e Hulle
um den negativen, eine gelbe Hiille um den positiven Pol.
Auf die einzelnen Partien des Bogens komme ich weiter unten
eingehend zuruck. Von dem unruhig brennenden Lichtbogen
gehen weiBe Nebel (Natriumoyxd?) aus. Im Spektrum erseheinen zahlreiche Eisenlinien, jedoch iiicht uberall die
starksten zuerst. Infolge steigender Dampfdichte und erhohter
Temperatur treten die starksten Linien der Natriumnebenserien auf.
Bei 13 mm Druck ist das ganze Eisenspektrum vorhanden.
Die negative Achsenelektrode umgibt sich mit der dem Eisenbogen charakteristischen blauen Hulle, die Stickstoffbanden
treten zuruck, urn bei 52 mm vollstandig zu verschwinden.
Im hocherhitzten Natriumrohre, bei groBer Dampfdichte,
werden, wie Fig. 3 zeigt, die Charakteristiken flach; immer
Fig. 3.
mit kleiner Bogenleistung bei niedrigem , groBerer Leistung
bei hoherem Drucke. Es findet hauptsachlich Siromleitung
und Leuchten des Natriumdampfes selbst statt, die Elektroden erhitzen sich weniger wie im ersten Falle, und verdampfen auch weniger, so daB ihr eigenes Spektrum gegen-
238
€L Zickendraht.
iiber den Natriumemissionen zurucktritt. SO erhielt ich z. B,
folgendes :
Bogen zwischen Kupferelektroden im hocherhitzten Natriumdampfe :
Bei einem Drucke von 7 mm, der im Verlaufe des Versuches auf 5 mm sank, brannte in der Retortenmitte ein instabiler Bogen, der haufig neu gezundet werden mu6te. Das
Spektrum dieser Entladung wies die Haupt- und Nebenserien
des Natriums in verhaltnismal3ig hoher Gliederzahl auf, daneben
zahlreiche Funkenlinien des Natriums wie sie E d e r und
V a l e n t a zum ersten Male im Spektrum des Funkens zwischen
Natriummetallelektroden in Wstsserstoff photographierten. l) Die
Siliziumlinien als Verunreinigung waren relativ schwach.
Indem durch LufteinlaS der Druck auf 9 m m gesteigert
wurde, trat eine allgemeine Anderung im Spektrum auf, indem die Natriumnebenserien an Intensitat verloren such die
Zahl der Funkenlinien abnahm dafur aber Kupferlinien erschienen und die Siliziumlinien verstarkt wurden.
Drucksteigerung auf 19 mm Hg verstarkte diese Gesamtanderung.
Schon hier mochte ich noch auf einige weitere Beobachtungen aiifmerksam machen, die uns spater noch intensiver beschaftigen werden; es ist dies einmal das Erscheinen
eines bei kleiner IXspersion kaum auflosbaren Spektrums von
3700-4610 A.-E., welches hier schon Andeutungen der Auflosbarkeit zeigte und ferner die Bildung eigenartiger Hijfe um die
unscharfe (erste) Natriumnebenserie diese HGfe nahmen an
Inten'sitat zu, wenn Luft ins Rohr eingelassen wurde, wahrend
die Linien selbst durch dieselbe Ursache schwacher und
scharfer wurden.
Im hocherhitzten Natriumdampfe verschwinden nach langerer
Einwirknng die Stickstoffbanden im Spektrum. Es ist das ein
Punkt, der in der Literatur mehrfach Gegenstand eifriger Diskussionen geworden ist. So bemerkt W i e d e m a n n 2 ) ein Verdrangen der Stickstoff- oder Wasserstoff linien durch das
}
}
}
}
1) J. M. E d e r u. E. V a l e n t a , Beitriige eur Yhotochemie und Spektralanalyse p. 109. 1. Teil. Wien 1904.
2) E. W i e d e m a n n , Wied. Ann. b. p. 500. 1878.
Beitraye zur Kenntais der Natriumspektra.
239
Natriumspektrum, wenn die Temperatur und mit ihr die
Ijichte der Dampfe stieg. Schon vor W i e d e m a n n hatte
A. S c h u s t e r l) die unrichtige Anschauung zu vertreten gesucht , reiner Stickstoff bestlBe nur ein Linienspektrum, die
Banden riihrten von verschiedenen Oxydationsstufen des Stickstoffs her und mugten, wenn der verfiigbare Sauerstoff durch
erhitztes Natrium gebunden wurde, ganz verschwinden. Bei
lang andauernder Einwirkung des Natriums auf den Stickstoff
i m Rohre verschwanden dann auch, wie bei meinen Versuchen
ebenfalls bei S c h u s t e r die kannelierten Banden, und schienen
die Anschauung S c h u s t e r s zu beweisen. Es gelang jedoch
S a l e t 2 ) der Nachweis, daS durch das Natrium sowohl der
Sauerstoff als auch der Stickstoff gebunden werden, so da6
das kannelierte Spektrum ein Charakteristikum des Stickstoffs
selbst bleibt. I m heiBen wie auch im kalten Rohre wirkten
Bogen- und Glimmentladung evakuierend. . I m kalten Rohre
wird das wohl der Oxydation des Natriums durch den Sauerstoff im Gasreste zuzuschreiben sein. Im hocherhitzten dichten
Dampfe , wo der Sauerstoff sicherlich nicht lange standhalten
kann [W a r b u r g 3 ) gibt als Kriterium fur das Verschwinden
der letzten Sauerstoffreste das Eintreten der orangegelben
Elektrolumineszenz], durfte eine Reaktion des Natriums mit
dern Stickstoff die Ursache der erwahnten Druckverminderung
sein.*) Die Natrium-Stickstoffverbindung wird auch von Z e h n der5) als rotbraune bis schwarze Substanz erwahnt, die unter
EinfluB der Glimmentladung speziell an der Kathode in
Natriumdampf vou ca. 300° bei Drucken uuter 1 mm Hg ent1) A. S c h u s t e r , Proc. Roy. SOC.20. p. 484. 1872.
2 ) G. S a l e t , Compt. rend. 82. p. 223. 1870.
3) E. Warburg, Wied. Ann. 40. p. 10. 1890.
4) Wenn ich in der ersten Abhandlung (Physik. Zeitschr. 9. p. 593.
1908) von den Charakteristiken Natriumdampf-hft spreche, so ist das
insoweit unrichtig, als der Luft in diesem Falle slimtlicher Sauerstoff
entzogen iet, aus diesem Grunde diirfte die Ahnlichkeit der Kurven fur
Luft und Stickstoff als Einbettungsgas zu erkltiren sein. Wabrend die
Reaktion des Natriums mit Sauerstoff schnell verliiuft, ist diejenige mit
Stickstoff jedenfalls bedeutend Iangsamer, und geschieht in der Hauptsache wohl erst unter dem Einflusse der elektrischen Entladung.
5) L. Z e h n d e r , Wied. Ann. 62. p. 56. 1894.
H. Zickendraht.
240
stand. K. Meyl) erbalt blauliches bis schwarzes Na,N reichlicher an der Kathode wie an der Anode seines Entladungsrohres. Auch von Natrium-Wasserstoffverbindungen finden
sich Angaben in der Literatur, so spricht 0. H. B a s y u i n 2 )
von einem durchscheinenden Niederschlag an den W anden
eines QefaBes , in welchem ein Natriumbogen in Wasserstoffatmosphare brannte. L i v e i n g und I> ewars) glauben sogar
eine Natrium-Eisenverbindung nachweisen zu kijnnen. Bei
meinen Versuchen zeigte sich beim Offnen des Rohres haulig
ein deutlicher Acetylengerucb, wahrscheinlich von Karbiden
des Natriums herruhrend, die mit den Petrolresten oder unter
EinfiuB der Kohleelektrode sich gebildet hatten. Ich erwahne
diese chemischen Einzelheiten hauptsachlich , um darauf aufmerksam zu machen, daS im Natriumdampfe selbst, besonders, wenn er von elektrischen Entladungen durchsetzt wird,
chemische Vorgange sich abspielen , welche ihrerseits als
Energiequellen bei der Lichtemission der einzelnen Teilchen
nicht zu vernachlassigen sind. MBglicherweise beeinflussen
diese Reaktionen auch die Leitfahigkeit des Dampfes in irgend
einer Weise.
Halt man die Temperatur des Dampfes sehr hod1 (Rotglut des Stahlrohres), dabei aber den Druck sehr niedrig, so
steigt (wie auch die Charakteristiken der Glimmentladung vermuten lassen) die Zundspannung des Bogens betracb tlich. Der
Lichtbogen setzt dann , wenn das Potential der Elektroden
langsam erhoht wird , plotzlich mit gro6en Stromstarken ein.
Unter dieser Stromstarke ist die Entladung instabil und kann
nur durch fortwahrendes Ziinden (durch Beruhrung hei beweglicher, oder den Funken einer Influenzmaschine bei fester
Elektrode) aufrecht erhalten werden. Da das Natrium in
kaltem Zustande bedeutende Mengen von Wasserstoff zu absorhieren vermag (nach W a r b u r g 4 ) absorbiert bei O o uiid
760 mm Druck ein Volumen Natrium 330 Volumen Wasserstoff),
so wird das Einbettungsgas des Dampfes immer mehr oder
weniger Wasserstoff enthalten. Von der Menge dieses Gases
1) K. Mey, Ann. d. Phys. 11. p. 127. 1903.
2) 0. H. B a s q u i n , Astrophys. Journ. 14. p. 1. 1901.
3) (f.D. L i v e i n g u.'J. D e w a r , Proc. Roy, SOC. 31. p. 482. 1879.
4) E. W a r b u r g , 1. e.
Beitrage
ZUT
Kenntnis der ilJatriumspektra.
241
aber ist die Hohe der Ziindspannung sehr abhtingig; wie in der
ersten Abhandlung gezeigt worden war, konnen bei der Aufnahme von Charakteristiken der Glimm- oder Bogenentladung
erst iibereinstimmende Werte erhalten werden, wenn samtlicher Wasserstoff aus dem Metalle ausgetrieben worden ist,
oder wenigstens die Zusammensetzung des Systems DampfEinbettungsgas einen stationaren Zustand erreicht hat.
Es sei hier gestattet, auf eine in der ersten Abhandlung
beobachtete Erscheinung zuriiekzukommen, deren schon in der
Literatur Erwahnung getan w i d Dortl) wurde am Thermoelemente, das in den Dampf eirgefiihrt worden war, ein Steigen
der Temperatur beobachtet, so oft das Vakuum im Rohre erhoht wurde. Dieselbe Beobachtung macht A. G e b h a r d t 2, an
Thermoelementen in Natriumdampf und erkliirt die lhcheinung
als Wirkung der bei der Ausdehnung des Dampfes und dem
Niederschlagen destillierten . Alkalimetalles auf dem Thermoelemente frei werdenden Kondensationswarme. Die folgende
Ubersicht moge die bis hierher gewonnenen Resultate zusammenfassen.
A. Bogen zwischen Metallelektroden unter niedrigem
Druck.
1. Hohes Vakuum: Stromleitung durch das Gas.
Grenzentladung zwischen Glimmlicht und Bogen.
Geringe Bogenleistung, entsprechend niedrige Elektrodentemperatur.
2. Mit steigendem Drucke erhohte Bogenleistung.
Hohere Elektrodentemperstur und -verdampfung.
Auftreten der Metallspektra des Elektrodenmaterials.
B. Bogen zwischen Metallelektroderi im gutleitenden
Dampfe des Alkalirnetalles.
1. Hohes Vakuum. Stromleitung fast ausschiieBlich
durch den Dampf. Charakteristische Spektra desselben. Funkenlinien des Alkalimetalles.
2. Mit steigendem Drucke Schwachung der Nebenserien. Hof bildung bei Luftzutritt um die diffuse
Nebenserie. Schwachung bis Verschwinden der
Funkenlinien.
1) 1. r. p. 595, Tab. IT.
2) A. G e b h a r d t , Diss. Erlangen 1904.
ff. Zickendraht.
242
Bis jetzt waren nur die allgemeinen Erscheinungen im
Bogen besprochen worden; ich wende mich nun zu den einzelnen
Teilen der Entladung, speziell zur Besprechung der schon oben
erwahnten Hullen um die Pole.
In allen Fallen, wo eine Trennung der Leuchterscheinung
an den Polen auftritt, ist der positive Pol, gleichviel ob Rohrwand oder Achsenelektrode von einer orangefarbenen Hulle,
der negative Pol von meist griinlichgelbem Lichte umgeben.
Bei geringen Drucken trennen sich beide Hiillen durch einen
Dunkelraum. Fig. 4 sol1 die einzelnen Teile schematisch
wiedergeben : Am negativen Pole, hier an der Achsenelektrode,
sitzt eine hellgelbe bis weiBlichgrune Schicht 1 , die in ihrer
Umgebung den Dampf zu griiner
Fluoreszenz 2 erregt. Hierauf
folgt der Dunkelraum 3 und
. . \Axenelek+rode (negativl
die orangegelbe Schicht 4 am
Fig. 4.
positiven Pole, hier an der
Rohrwand. Kehrt man die Pole
um , so sind dieselben Verhaltnisse in umgekehrter Reihenfolge sichtbar; das grunliche negative Licht, nun von dem
Natriurn- und Natriumoxydbeschlag der Rohrwand ausgehend,
gewinnt grogere Dimensionen und hohere Intensitat wie vorher.
Mit steigendem Drucke vereinigen sich beide Entladungen,
indem sich der Dunkelraum zusammenzieht, der Bogen bildet
ein breites hellorangefarbenes Band zwischen beiden Polen,
offenbar dehnt sich die positive Hiille bis nahe an den negativen Pol hin aus. Es fallt hier die groBe Ahnlichkeit der
ganzen Erscheinung (und ihre Veranderung mit dem Drucke)
mit dem Glimmstrome im Geisslerrohr auf. E s entsprachen
dann die Partien 1 dem negativen Glimmlichte, 3 dem dunklen
Zwischenraume und 4 der positiven Lichtsaule, und die Entstehung der Schichten ware etwa so zu denken, da5 von der
Kathode bei niedrigem Drucke langsame, aber au6erordentlich
dichte ElektronenstrGme, Kathodenstrahlen, ausgehen. Diese
Kathodenstrahlen werden im dichten Dnmpfe rasch zerstreut
und absorbiert und erregen so das negative Glimmlicht 1
(Fig. 4), aufierdem die Fluoreszenzzone 2 , auf die wir spBter
noch zuruckkommen werden. Im negativen Glimmlichte 1
'
Beitrage zur Kenntnis der Natriumspektra.
243
mu8 notwendig eine hohere elektrische Dissoziation l) der
Teilchen existieren wie in der positiven Lichtsaule 4 , weil,
wie auch die Versuche im Geisslerrohr zeigen, in der negativen Glimmschicht die Geschwindigkeit der stoBenden Elektronen bedeutend gro8er ist, wie in der positiven Lichtsaule.
Um dig spektrale Zusammensetzung des von den verschiedenen Teilen des Bogens ausgesandten Lichtes einzeln
studieren zu konnen, projizierte ich die zu untersuchende Partie
des hchtbogens auf den Spektrographenspalt.
Die negative Schicht lieferte die Haupt- und Nebenserien
des Natriums, die Nebenserien meist intensiver wie die Hauptserie. AuBerdem erhielt ich das schon oben erwahnte aus
vielen Linien bestehende Spektrum zwischen 3700 und 4800 A.-E.
nunmehr aufgelost. Am negativen Pole machte sich ferner
das Elektrodenmaterial i n vie1 hoherem Grade geltend wie am
positiven Pole, auch Bandengruppen erschienen auf der Platte.
Bei Magnesium als Achsenelektrode erschien z. B. die dritte
'Kohlebande (5165 und 5129) von der zweiten waren Spuren
zu sehen, ferner zwei Banden bei 4840 und 4800 die starken
Magnesiumtriplets (besonders intensiv das Triplet 3838/32/29)
endlich die Funkenlinie 4481 die i m Bogen in Wasserstoffatmosphlire erscheinL2)
In der positiven Lichtsaule erhielt ich haufig eine Verstarkung der Hauptserie gegeniiber den Nebenserien, es ist
aber nicht moglich, in den beiden Hauptteilen des Bogeus
eine deutlich ausgeprag te Trennung der Emissionen etwa im
L e n a r d schen Sinne 3, nachzuweisen. Wenn man annimmt,
daB die negative Glimmschicht wie auch die positive Lichtsaule beide dadurch zum Leuchten gebracht werden, da6 in
ilinen durch den StoB der von der Kathode herriihrenden
Elektronen (bzw. der unterwegs aus jhrem Atomverbande befreiten Elementarquanten) die Molekiile des Dampfes im Elektrodenzwischenraume zur Lichtemission erregt werden, so ist
es nicht verwunderlich, wenn die Spektra der negativen wie
der positiven Hiillen einander ahnlich sind; der einzige Unter1) Im Sinne einer Abspaltung von mehr oder woniger Elektronen
vom neutralen Atome.
2) Vgl. z.B. J. Hartmann u. G. Eberhard, Berl. Ber. p. 234. 1903.
3) P. L e n a r d , Ann. d. Phys. 11. p. 636. 1903; 17. p. 197. 1905.
244
H. Zickendraht.
schied kann in der schon erwahnten Tatsache hoherer elektrischer Dissoziation an der Kathode liegen ; wenn wir also
hiiufig eine Verstarkung der Nebenserien gegenuber der Hauptserie in der negativen Glimmschicht antreffen, so kann diese
Erscheinung durch die Annahme erklart werden, daB die Trager
der Nebenserien einen hoheren Grad elektrischer Dissoziation
besitzen wie die Trager der Hauptserie. Da es uns aber kaum
gelingen durfte, im Bogen groBere Partien bzw. Hullen zu
erzeugen, in welchen nur Atome vorkommen, die alle gleichvie1 Elementarquanta verloren haben, also alle gleiche elektrische Dissoziationsstufe besitzen, so diirfen wir auch keine
Schichten im Bogen erwarten, die nur die Hauptserie oder
nur die Nebenserien emittieren.
I n der negativen meist wei5lich-griinen Glimmschicht habe
ich die Nebenserien des Natriums bis zu hoher Glietlerzahl
verhaltnismaDig scharf erhalten. Im Kohlebogen, der in der
Bohrung eines Kalkblockes brannte, erhielten Liv e i n g und
D e w a r l) die Nebenserien bis zu dem Paare n = 9 3,welches
sie nicht mehr auflosen konnten und dem sie die mittlere
Wellenlange 4325 i.-E. gaben; weitere Dublets wurden als
schwache sehr diffuse Bander gesehen. Auch F. A. S a u n d e r s s )
vermag nicht weiter vorzudringen, weil im Bogen unter
Atmospharendruck die Linien der Nebenserien besonders der
diffusen ersten Nebenserien leicht einer auBerordentlichen Verbreiterung unterworfen sind. Die Ursache dieser Verbreiterung
scheint in verschiedenen, sich hier uberlagernden Erscheinungen
zu liegen. Zu der eigentlichen Verbreiterung, die ihren Grund
wohl in gesteigerter Dampfdichte und erhohtem auBeren Drucke
hat, kommt noch eine Hofbildung hinzu, ein Phiinomen, welches
nicht parallel der Verbreiterungserscheinung verlauft. Hier
ein Beispiel:
Bogen zwischen Kupferelektroden im dichten Natriumdampfe. Expositionszeit bei allen drei Aufnahmen je 5 Min.
Drucksteigerung durch LufteinlaB.
1) G. D. L i v e i n g u. J. D e w a r , Proc. Roy. SOC. 19. p. 398. 1879.
2) Die Ordnungsztlhlen hier und irn folgenden nach der Ritzschen
Bezeichnung.
3) F. A. S a u n d e r s , Astrophys. Journ. 20. p. 188. 1904.
Beitrage zur Kenntnis der Natriumspektra.
245
Das griine Paar n = 4 der ersten Nebenserie erscheint
bei 6 mm Druck zu einer einzigen Linie verbreitert und von
einem symmetrischen Hofe umgeben, dessen Intensitatskurve
etwa durch Fig. 5 a dargestellt wird. Mit steigendem Drucke,
c&
&b
568z.9 siaa,j
Druck ca 6 m m
Drock ca 9rnm
Oruck ca 19mm
Fig. 5.
also bei LufteinlaS, tritt eine Verscharfung und gleichzeitig
Schwachung der Linie selbst auf. Diesem Umstande mochte
ich weniger Gewicht beilegen, da durch den Luftzutritt eine
Oxydation des Dampfes und somit eine Verminderung der
momentanen Dampfdichte, moglicherweise auch eine Temperaturerniedrigung eintritt. Wichtig ist aber die bedeutende Zunahme an Intensitit, die der Hof in b bei 9 mm und c bei
19 m m Druck erftihrt. Wie man sieht, geht seine Intensitat
nicht parallel der Linienverbreiterung.
Ein weiteres Beispiel gibt Fig. 6 wieder.
II
DinAbso.
Fig. 6.
Hierbei herrschte im hocherhitzten Dampfe ein Druck
von ca. 30 mm Hg. Der Bogen zwischen Kupferelektroden
war au6erordentlich hell; man sieht auf der Reproduktion
des Originalnegatives (einer 14 fachen LinearvergroSerung) die
B-Linien als Absorptionslinien im Hofe des griinen Paares
2 46
IT. Zickendraht.
der ersten Nebenserie auftreten. Da6 die Linien n = 5 und
n = 6 auf der Platte keine Hofe zeigen, riihrt lediglich daher,
da6 diese Gegend das Minimum der Sensibilisierung der betreffenden Plattensorte l) darstellt. Bei n = 7 erscheint der
Hof wieder.
Damit man nun zu Nefizwecken eine hohere Scharfe der
Linen erzielen, und gleichzeitig die Intensitat der Hofe verringern kann, braucht man bl06 den Druck des Einbettungsgases herabzusetzen, oder die Dampfdichte des Natriums i n
geeigneter Weise zu verkleinern. Erstere Bedingung war im
Woo dschen Rohre leicht zu erfullen; als vorziigliches Mittel,
die Dampfdichte zu verkleinern, ohne die Temperatur des
Dampfes betrachtlich herabzusetzen, erwies sich die Anwendung
von Wasserstoff als Einbettungsgas. Schon L i v e i n g und
D e w a r 2, lassen Wasserstoff in den im Kalkblocke brennenden
Kohlebogen stromen und beobachten dabei ein Hellerwerden
des kontinuierlichen Spektrums, die Bogenleistung scheint zu
steigen und mit ihr auch die Temperatur der Elektroden,
ferner vermindert der Wasserstoff die Helligkeit der Spektrallinien der im Bogen verdampfenden Substanz. In weiteren
Publikationen sprechen sich die genannten Autoren noch deutlicher uber die Wirkung des Wasserstoffs als Einbettungsgas
BUS.
So sol1 die reduzierende Atmosphare des Wasserstoffs
die Oxydation des Metalldampfes verhindern, die Menge des
in der Volumeneinheit enthaltenen Alkalimetalldampfes aber
durch Rildung von Wasserstoffverbindungen herabsetzen, den
Dampf also ohne Temperaturerniedrigung verdiinnen. 3) Es
gelingt, auf dieser Annahme fuBend, das durch Linienverbreiterung scheinbar kontinuierliche Spektrum brennenden Nickelcarbonyls Ni(CO), aufzulBsen.*) Die gleichzeitige Anwendung
von Wasserstoff und vermindertem Drucke lieferte mir folgende
Resultate : Erzeugte ich den Lichtbogen zwischen einer
messingenen Achsenelektrode als Anode und der mit Natrium
und Natriumoxyd bedeckten Retortenwand als Kathode, so
erhielt ich offenbar unter Einwirkung des hocherhitzten Natrium1) A.G.F.A. Chrolnoisolarplnttrn.
2) G. D. L i v e i n g 11. J. D e w a r , Proc. Roy. SOC.28. p. 471. 1879.
3 ) G. D. L i v e i n g u. J. D e w a r , Cambr. Proc. 4. p. 256. 1882.
4) Cr. D. L i v e i n g u. J. D e w a r , Proc. Roy. SOC.62. p. 117. 1892.
Beitrage zur Kenntnis der iVatt.iumspektru.
"7
oxydes l) eine intensive Ausbildung der grunlich-wei8en negativen Hulle, welche starke Fluoreszenz des Dampfes erregte.
Projizierte ich den hellen negativen Pol auf den Spalt des
Spektrographen, so erhielt ich nnter einem Drucke von 26 m m Hg,
also nach reichlichem LufteinlaE, eine starke Verbreiterung der
Nebenserieu, insbasondere der diffusen Serie auBerdem einen
kontinuierlichen Grund bis gegen 3650 &-E. sich erstreckend.
In Fig. 7 ist ein Teil dieser Platte zwischen n = 7 und n = 8
,
Fig. 7.
der ersten Nebenserie i n 14 facher VergrijBerung wiedergegeben,
wobei ich noch speziell auf die mit * bezeichneten diffusen
Bander aufmerksam mache, weil diese bei jeder Linie der
diffusen Serie wiederkehrenden Gruppen von Wellenlangen
wahrscheinlich die oben angedeuteten eigenartigen Intensitatsverhaltnisse in den Hijfen verursachen. Fig. 8 gibt die unter
denselben elektrischen Verhaltnissen aufgenommene Gegend
n = 7 bis n = 8 wieder, jedoch mit dem Unterschiede, daB
nun Wasserstoff von ca. 5 mm Druck das Einbettungsgas
bildete. Hier sieht man die Linienverbreiterung abnehmen,
die Hofe und den kontinuierlichen Grund bis herab gegen
1) Mijglicherweise erleichtert das gliihende NaO als Wehneltkathode
den Austritt der Elektronen.
3650 .&-I&
sich in zalilreiche Linien auflijsen. Ein Teil der
Linien riihrt jedoch von den kannelierten Banden der durch
das weiBgriine negative Licht erregten Fluoreszenz des Natriumdampfes her. Diese Linien fehlen, wenn man das Spektrum
Fig. 8.
Fig. 9.
der positiven Lichtsaule des Bogens aufnimmt. Fig. 9 gibt
dieselbe Partie, wie Figg. 7 und 8 sie zeigen, wieder. Hier
ist die Intensitat der Nebenserien geringer als in der negativen
Hiille, sie erscheinen wenig verbreitert, so da8 ich in Tab. I11
eine Anzahl der Nebenserienlinien mit dem dort gegebenen
Spektrum mit mewen konnte. Fig. 10a zeigt das Spektrum,
Beitrage zur Kenntnis der Natriumspektra.
249
welches in der positiven Saule a m deutlichsten und scharfsten
auftrat , in ganzer Ausdehnung. Nach den vorhergehenden
Ausfuhrungen bin ich geneigt, dasselbe fur den aufgeliisten
blauen Teil des kontinuierlichen Grundes zu halten, im zweiten
Teile vorliegender Abhandlung sol1 noch eingehender davon
gevprochen werden.
I a?
a
t8
7
D
5
Fig. 10.
Fig. 10b gibt die Kopie einer Aufnahme der Natriumnebenserien wieder, wie sie am negativen Pole des Lichtbogens
im Natriumdampfe erhalten werden. Die mit Natrium und
Natriumoxyd bedeckte Rohrwand bildete den negativen Pol,
dessen hellste Partie auf den Spalt projiziert wurde. Die
negative Hulle erregt dabei den Dampf zur Fluoreszenz, deren
Bandenspektrum man zwischen den Linien n = 5 und n = 6
der ersten Nebenserie deutlich erkennen kann. + P o l war
die messingene Achsenelektrode. Die Stromstarke betrug ungefahr 5 Amp., der Druck des Einbettungsgases 2-3 mm Hg,
das Rohr war nur ma6ig erhitzt. Die Messungsresultate sind
in Tab. I niedergelegt.
T a b e l l e I.
Die Nebenserien des Natriums.
~~
Ordnungszahl
I
Differenzen
1 N.-S 2. N.-S.
(Z.)
1. N.-S. 2. N.-S
I
(andere Beobachter)
~~
15
14
13
4177,2
(4180,2
4192,s
- .
17
Diff.
H. Zickendruht.
250
T a b e l l e I (Fortsetzung).
Ordnungszahl
i b
Differenzen
2. N.-S.
1. N.-H.
rl
(andere
3eobachter)
277
12
3,0
11
4249,5
(4252,6
371
4273,6
{4276,7
10
14287,7
\4290,8
9'5
9
8,5
1
3,1
4321,3
(4324,5
4341,4
{4344,7
3,3
4390,O
8
441 9,9
{4423,2
7'5
373
4493,8
{4497,7
7
6,5
I1
4541,7
(4545,l
374
Die erste Spalte der Tab. I gibt die Ordnungszahlen (in
der Ritzschen Numeriernng) der ersten und zweiten Nebenserie. Die zweite Spalte enthalt die von mir gemessenen
Wellenlangen in B.-E., deren Ermittelung mit Hilfe eines
groBen T o p f e r schen MeBmikroskopes und darauffolgender
graphischer Auswertung (in groi3em MaBstabe) geschah. Die
mikroskopische Messung wurde moglichst an den scharfsten
Spitzen der betreffenden Linien (vgl. die Fig. 8) ausgefiihrt,
d a die Verbreiterung eine asymmetrische ist; die hijchsten Ordnungszahlen werden jedoch schliei3lich etwas diffus, so da.6
Beitrage zur Kenntnis der Natriumspektra.
25 1
uber die Fehler folgende Tabelle den besten AufschluB geben
durfte.
T a b e l l e 11.
Obere Fehlergrenzen in Tab. I.
Die dritte Spalte gibt die Differenzen der Wellenlangen
der einzelnen Dublets ; wie man sieht, nehmen die Differenzen
(mit Ausnahme der hochsten Ordnungszahlen) regelmiiBig zu.
Einen Vergleich mit anderen Beobachtungen gibt die vierte
Spalte, in welcher die mit I) bezeichneten Werte der Arbeit
von L i v e i n g und Dewarl) entnommen sind. Die Wellenlangen n = 7 der ersten und n = 6,5 der zweiten Nebenserie
vergleiche ich mit den von K a y s e r und R u n g e a) gemessenen
Werten. Hierbei mochte ich folgendes bemerken: Die an
diffusen Linien gemachien Messungen ergeben groSere Werte
fiir 3. wie die meinigen. Dies hat wohl seinen Grund in der
nach groBeren Wellenlangen gerichteten asymmetrischen Verbreiterung der Liuien. Besonders grog ist der Unterschied
bei R = 7 (4494,3 und 4500,O der ersten Nebenserie). Die aus
der Reihe fallende Differenz der Wellenliingen (5,7 &,-E.)1iiBt
schon auf einen Irrtum schlieBen. (Liveing und D e w a r geben
hier 4494,5 und 4496,4, also eine zu kleine Differenz 1,9 k-E.).
Tab. I11 gibt die Messungsresultate, die an einer scharfen
Aufnahme des von der positiven Hiille emittierten Spektrums
gewonnen wurden. Am negativen Pole erscheint, wie schon
erwahnt, das Spektrum ebenfalls (vgl. Fig. Sa) dort eigneten
sich die Linien wegen ihrer Unscharfe wohl zur Reproduktion
in der Kopie, nicht aber zu Mefizwecken. Es wurde die orangefarbene Hiille der positiven Achsenelektrode bei ca. 2 mm
Druck auf den Spalt des Spektrographen projiziert.
1) G. D. Liveing u. J. D e w a r , Proc. Roy. SOC. 29. p. 398. 1879.
2) H . K a y s e r u. C. Runge, Anbang der Abh. d. preul. Akad. d.
Wiss. Berlin, Juli 1890 (Sitzungsber. 28. p. 555).
17 *
H. Zickendraht.
252
Tabelle 111.
Wellenlhge Intensitat
3848,O
3857,6
3883,O
3886,l
3905,O
3906,s
3908,7
3910,O
3913,3
3914,2
3916,4
3922,7
3925,O
3926,2
3932,O
3933,3
3934,5
3940,l
3940,9
3942,O
3944,s
3946,l
3949,8
3951,3
3953,2
3955,O
3956,3
3957,4
3962,l
3964,3
3965,2
3966,9
3968,7
3969,s
3970,s
3972,3
3978,4
3981,l
3981,s
3983,5
1
1 21"
1
121
<1
1.u
121
121
1
1
221
121
1
121
121
1
2
1
1
2
2
2
2
2
1
1
1
1
1
2
1
1
lU
1
1
1
3
2
2
2
3emerk.
Wellenlgnge
3987,6
3991,O
3992,O
3995,2
3996,l
3997,6
3998,4
4001,2
4001,6
4003,l
4003,s
4005,4
4006,7
4007,4
4008,6
4009,7
4011;3
4012,7
4013,3
4014,7
4019,5
4022,l
4023,2
4024,O
4024,6
4025,s
4027,3
4029,s
4035,7
4039,l
4044,2
4045,9
4047,3
4049,l
4050,O
4051,5
4058,9
4053,9
4056,5
4060,l
[ntensitgt
321
2
2
1
221
1
1
lu
3
1
1
1
2
2
1
2
2
2
2
2
321
321
1
1
1
1
321
2ud
321
321
10 21
1
10 21
1
1
1
1
2.u
Id
4
Beitrage
ZUT
Kenntnis der Natri?lmspektra.
253
Ta be l l e I11 (Fortsetzung).
--
Wellenliinge
Intensitat
4061,5
1
4062,7
1
4065,l
3d
4066,9
2
4068,O
2
4069,5
2 ad
4070,6
1
4071,8
2
2
4073,3
4074,7
1
4077,l
2
4078,2
221
4080,7
321
4083,9
321
4084,8
3
4086,l
4
4088,8
3
4094.3
1
Einige schwache Linien
4098,s
3u
4102,l
2
4103,7
2
4105,2
2
4107,O
1
4108,4
321
4108,9
321
4112,2
1
4113,6
1
4116,O
1
4117,O
1
4118,l
1
4119,9
221
4121,l
221
4122,4
221
4123,5
121
4124,s
321
41 26,6
lu
4128,l
22c
4128,O
221
4129,7
2u
3emerk.
Vellenlangi
4132,l
4133,5
4136,C
4138,5
4140,l
4141,2
4142,O
4145,5
4146,l
4149,3
4151,l
h i g e schv
4157,O
4157,8
4159,5
h i g e schv
4163,6
4164,5
h i g e scha
4169,4
Cinige schv
4173,5
4175,O
4175,s
4177,2
4178,6
4181,l
4183,7
4184,2
4186,6
4188,2
4189,4
4190,9
4193,2
4196,l
4198,3
4200,6
4202,2
4203,7
4205,O
Bemerk.
2%
2 21,
221
2
221
221
221
2
3
2d
121
he Liniei
1
2d
321
he Liniei
1
1
he Liniei
1
he Liniei
1
2
1
2
2 Zb
2
321
3%
2 21"
2u w
2
221
221
3
2
2
2
2
1
1. N.-S.?
1. N.-S.?
1. N.-S.?
1. N.-S.?
2. N.-S.?
2. N.-S.?
3. Zickendraht.
254
Ta be lle I11 (Fortsetzung).
1
Wellenlange Intensitiit
4207,O
4209,O
4211,O
4212,5
4214,9
4215,s
4217,7
4219,l
4220,9
4222,2
4222,9
4224,9
4226,7
4227,s
4230,2
4236,9
4231,s
4243,3
4247,l
4248,l
4250,l
4252,3
4254,9
4257,l
4260,O
4262,4
4264,s
4266,7
4268,l
4269,5
4271,l
4273,4
4276,s
4278,4
4282,3
4283,s
4285,9
321
321
2
2
2
1
2u
2
2
2
2
2
2
2
2 ur
2
3u
3 U"
3 ur
3 Ur
2 21
3~~
2
2
3 u"
2u
3
2
1
2u
221
421
4u
3
3
lu
2
I
Remerk.
I.
N.-S.?
1. N.-S.?
2. N.-S.?
2. N.-S.?
2. N.-8.
2. N.-S.
1.
1.
N.-S.
rj.-.s.
Nellenlilnge lntensitiit Bemerk.
4287,7
4289,2
4291,s
4293,4
4295,5
4301,9
4302,7
4306,O
4308,s
4310,l
4312,7
4314,6
4316,3
4318,l
4319,3
4321,2
4324,3
4325,6
4328,5
4331,O
4332,4
4335,5
4336,7
4339,s
4341,4
4343,4
4344,7
4348,3
4352,2
4354,4
4355,5
4358,5
4360,3
4362,3
4369,5
4370,4
4374,O
2
2u
2u
221
2. N.-S.
321
3
3
3
3
1t6
3 ur
1
1
321
lu
321
421
4u
2
3
3
3
3
3
2
2
3
2
2
1
1
2
2
3
2
2
3u
1. N.-S.
1. N . 3 .
2. N.-S.
2. N.-S.
1) Die aweite Linie dieses Dublets wird durch die sie umgebenden
unscharfen Linien verdeckt.
Beitrage z u r Kenntnis der Natriumspektra.
--
255
Tabelle 111 (Fortsetzung).
Wellenlilngc
ntensitiat
4379,9
4381,4
4382,3
4386,2
4387,3
4390,l
4393,5
4396,l
4399,l
4403,2
4405,O
4407,6
441 1,4
4413,3
4416,3
4419,9
4423,O
4426,s
4428,9
4431,O
4437,9
4439,5
4442,6
4445,5
4449,9
4451,5
4454,9
4456,4
4463,l
4465,5
4468,7
4473,5
4475,6
4477,6
4180,4
4482,4
4483,9
2 sehr schwa
4493,9
4497,5
Bemerk.
1
1
1
l u
1
624
7u
1
1. N.-S.
1.
N.-8.
1
3
3
3
324
3
2
3
4u
2. N . 4 .
2. N . 4 .
1
2
3
1
1u
2
2u
I d
2
2
2
2 u,,
2u
2 26
3
1
221
1
2
1U
1
a Linien
9U
1ou
1. N.-S.
I. N . 3 .
Wellenlange
4502,l
4510,7
4512,7
45 16,4
4520,s
4523,5
4526,2
4529,O
4534,s
4541,6
4545,l
4550,4
4554,6
4563,7
4565,9
4568,2
4572,5
4575,3
4578,8
4584,2
4590,l
4597,7
4600,2
4603,6
4605,5
4608,2
4611,l
4614,7
4617,5
4621,O
4629,5
4632,3
4633,8
4638,8
4643,6
4648,9
4654,8
4665,O
4669,l
4674,O
otensit8:
Bemerk.
1
2
1%
3 U
2
2
2
2%
2u
4
5u
221
321
2.
2.
N.4.
N.-S.
3u
1
2u
3 ur
1
1
2u
3u
3
2
2u
1
2u
2
2
2
3
3u
3 26
2%
3u
124
3u
lu
10 vbr
10 vbr
221
1. N.4.
I. N.-S.
H. Zickendraht.
256
T a b e l l e I11 (Fortsetzung).
Wellenlirnge lntensittit
4677,2
4681,O
4685,l
4687,7
4694,t
4697,7
lu
3
1
lu
2 1c
1 LL
1
Bemerk. Wellenlange [nteneitiit Bernerk.
4705,l
4710,l
4715,4
4725,3
4738,5
4144,4
2 .u,,
2u
2.u
2U
2u
2
Die Intensitaten der Linien sind durch die Zahlen 1-10
geschatzt (10 = stiirkste Linien). Die Abkurzungen neben den
Intensitatszahlen bedeuten u = unscharf, u, = unscharf nach
Rot verlaufend, u,, = unscharf nach Violett, d = doppelt (aber
bei der geringen Dispersion nicht mehr meBbar getrennt), endlich
vbr = verbreitert. Wo es anging, wurden die Linien der
Nebenserien mitgemessen, jedoch ist fur diese die Genauigkeit
keine so groBe wie in Tab. I, da oft auf verbreiterte Stellen
der Linien eingestellt werden muBte. Die Fehler in Tab. I11
konnen nur schatzungsweise angegeben werden, da sie verschiedenen Ursachen zuzuschreiben sind. J e nachdem die
zu messende Linie scharf oder diffus ist, sie in Gebieten groBerer
oder kleinerer Dispersion liegt, oder das Standardspektrum
(hier der Eisenbogen nach K a y s e r und R u n g e s Messungen)
besser oder weniger gut definierte Linien besitzt , schwauken
die gemessenen Werte. Eine Bestimmung der mittleren Fehler
ergab im Gebiete von 3900 A.-E. einen Fehler von &0,06 A.-E.
im Gebiete von 4600 A.-E. einen Fehler von f 0 , l A..-E. aus
den Abweichungen der mikroskopischen Messungen. In Anbetracht aller Fehlerquellen diirfte etwa f0,2 A.-E. die obere
Fehlergrenze darstellen. - Es moge noch bemerkt werden,
daB sich bei gesteigerter Intensitat der Lichterscheinung an
den Polen das gemessene Spektrum sowohl ins Gebiet kleinerer
als auch zu groBeren Wellenlangen ausdehnen labt, ich habe
mich bei den hier wiedergegebenen Resultaten lediglich an die
Aufnahme von groBter Schsirfe gehalten, bei der dann allerdings die beiderseitigen Fortsetzungen als zu lichtschwach fehlen.
Die Versuche mit Elektroden aus verschiedenen Metallen
wurden angestellt, um eventuell die von Wood gefundene
Beitrage zur Kenntnis der Natriumspektra.
257
Einzelerregung von Linienserien im Dampfe selbst nachzuweisen. Nun tritt aber bei hoher Natriumdampfdichte und
geringem Drucke das Spektrum der Elektroden so zuruck,
.daB, wenn schon die betreffende Fluoreszenz erregt worden
war, dennoch infolge der geringen Intensitat nichts davon
auf der Platte erschien, ich habe deshalb diesen Punkt nicht
weiter verfolgt.
b) E n t l a d u n g d e s Induktoriums durch d e n Natriumdampf.
Der Hauptunterschied gegeniiber dem Bogen liegt darin,
da6 durch die Glimmentladung eine groBe Partie des Natriumdampfes leuchtend, und damit die stark absorbierende dunkle
Schicht kurzer wird. Infolgedessen erscheint die Hauptserie
immer , wenngleich nicht in hoherer Gliederzahl, als sie bis
jetzt in Emission gemessen worden war. Von der evakuierenden Wirkung der Entladungen, die auch hier stark auftrat,
habe ich schon eingehend gesprochen. Die Unterschiede, welche
durch Anwendung von Kapazitaten und Selbstinduktion sowie
durch Vorschalten von Funkenstrecken in den Spektren hervorgerufen werden, beziehen sich hauptsachlich auf die Intensitaten der Serien. Das Spektrum, welches ich mit dem
P u l f r i c h schen Quarzspektrographen aufnahm, enthielt die
Funkenlinien des Natriums, wie sie E d e r und V a l e n t a l ) gegeben haben, und zwar gelang es mir, fast slmtliche der dort
angefuhrten Linien nachzuweisen. Die Intensitaten der Linien
sind im Glimmlicht jedoch andere wie im Funken in Wasserstoffatmosphare. Als Stromquelle diente ein Induktorium von
10 cm Funkenlange mit gewiihnlichem Hammerunterbrecher.
Als Verunreinigungen des Spektrums traten auf: die Funkenlinien dea Kaliums, des Kupfers (Zink?), ferner Silicium und
Calciumlinien vom Glasmantel der Achsenelektrode herruhrend,
endlich Stickstoff kanten und wahrscheinlich Quecksilberlinien.
1. Die nicht kondensierte Entladung ohne Funkenstrecke
bringt den Dampf bei sehr geringem Drucke (<0,l mm) zu
mat3ig hellem Leuchten in orangefarbenem Lichte. Wichtig
ist, da6 die Hauptserie vie1 intensiver auftritt, wie die Neben1) J. M. Eder u. E. Valenta, Beitrage z. Photochemie u. Spektralandyse 1. p. 109.
H. Zickendraht.
258
serien, welche schwach und in geringer Gliederzahl erscheinen.
Fast samtliche Funkenlinien wurden auf den Platten gefunden.
2. Die nicht kondensierte Entladung mit Funke (hier
etwa 7 mm lang). Es besteht auBer einer Schwiichung der
Helligkeit der Entladung kein prinzipieller Unterschied gegeniiber der erstgenannten Form des Stromdurchganges. Unter
sonst gleichen Umstanden (Expositionsdauer usw.) bemerkt man
eine Schwachung der Hauptserie gegeniiber der Intensitat bei
der funkenlosen Entladung, jedoch bleibt die Hauptserie immer
noch intensiver , wie die Nebenserien. Die Stickstoff handen
ziehen sich auf ihre Kanten zuriick.
3. Kondensierte Entladung ohne Funke. I n den sekundaren
Kreis wurden drei Leidener Flaschen (von j e 0,00216 Mikrof.
Kapazitat) parallel eingeschaltet. Die grobere Helligkeit der
orangefarbenen Entladung gestattete eine Reduktion der Expositionsdauer auf 15 Min., gegeniiber 60 Min. bei der nicht
kondensierten Entladung. Hier iiberwog die Hauptserie an
Intensitiit gegeniiber den Nebenserien. I m Spektrum der Entladung traten eine Anzahl Linien auf, die keiner der genannten
Verunreinigungen angehijrten und welche ich mit einigem Vorbehalte in Tab. I V zusammenstellen mochte. Sie wurden auch
T a b e l l e IV.
Wellenlilnge
Intensitiit
Wellenliinge
2531,5
2859,5
2865,O
2885,5
2900,5
1
2
2
2
3
2917,O
5
2945,5
2946,5
3015
3028
1
2
1
3
3045,5
3080
3115
3135
3148
3164
3174,5
3257,5
3259
,
Intensitat
2
3
<1*
4*
4
4
1
4
(1
* Vielleicht Stickstoffkanten?
in der nicht kondensierten Entladung ohne Funke gefunden,
der Funke schwachte viele derselben, oft bis auf Spuren, die
eben noch erkennbar waren. Auch im Bogen und Qlimmlicht
Beitrage zur Kenntnis der Natriumspektra.
259
in Wasserstoffatmosphare erschienen einige derselben. Ihre
Messung geschah durch direkten Vergleich am mitphotographierten Eisenbogen unter Zuhilfenahme des Atlasses von
B u i s s o n und F a b r y . Die Genauigkeit durfte 1-2 A.-E.
betragen.
Mtiglicherweise liegen hier noch einige weitere Funkenlinien des Natriums vor.
4. Kondensierte Entladung mit Funke. Wie schon unter 2.
bemerkt , schwiicht eine vorgelegte Funkenstrecke die Helligkeit der Entladung. Die Hauptwirkung war eine bedeutende
Verstirkung der Nebenserien gegenuber der Hauptserie.
5. EinfluB einer Selbstinduktion auf das Spektrum der
Entladung. Ans den drei oben erwahnten Leidener Flaschen
einer Funkenstrecke von 3 mm und einer Selbstinduktionsspule (von 0,00534 Henry) wurde ein Schwingungskreis gebildet, in welchen das Natriumrohr eingesohlossen wurde. Bei
sehr niedrigem Drucke (es leuchteten die Zuleitungen zu Pumpe
und Manometer) wurde bei ma6iger Dampfdichte des Natriums
das in Fig. 11 wiedergegebene Spektrum erhalten. Da das
39/5
N
4279
JV-
D
Fe
Licht der Kathode auf den Spalt projiziert wurde, so erhielt
ich die eigentiimlicben Banden in der Umgebung der D-Linien,
die Wood l) durch Erregung der Fluoreszenz durch Kathodenstrahlen erzeugte. Als einzige Verunreinigungen traten neben
dem violetten Kaliumpaare 4044 und 4047 die negativen Stick1) R. W. W o o d , Physik. Zeitschr. 9. p. 450. 1908; vgl. such
H. K a y s e r , Handb. d. Spektroskopie 4. p. 936.
260
€€.Zickendraht.
stoffkanten 3915 und 4279 auf. Die Nebenserien des Natriums
treten gegenuber der Hauptserie stark zuruck. Es sei noch
bemerkt, da6 die hier angegebene Versuchsanordnung nicht
die einzige MIiiglichkeit der Erzeugung der Kathodenfluoreszenz
eondern bloB einen gunstigen Fall darstellt. Auch ohne die
Selbstinduktion wurde das eigenartige Spektrum , wenn auch
schwach, beobachtet.
Wie beim Bogen, so sei auch hier eine gedrangte Ubersicht der Resultate gegeben:
1. Nicht kondensiertes Glimmlicht ohne Funke :
Hauptserie starker wie Nebenserien.
2. Nicht kondensiertes Glimmlicht mit Funke :
Hauptserie starker wie Nebenserien, jedoch Hauptserie gegenuber 1. geschwacht.
3. Kondensiertes Glimmlicht ohne Funke:
Hauptserie starker wie Nebenserien.
4. Kondensiertes Glimmlicht mit Funke:
Nebenserien starker wie Hauptserie.
5. Kondensiertes Glimmlicht mit Funke und Selbstinduktion:
Hauptserie starker wie Nebenserien , Kathodenfluoreszenz.
Z w e i t e r Teil.
Die Spektren des Natriume.
Es sol1 im folgenden versucht werden, das Wichtigste, was
iiber die einzelnen Serien bzw. Liniengruppen des Natriums
bekannt ist , in ubersichtlicher Weise zusammenzustellen und
mit den im ersten Teile gewonnenen Gesichtspunkten zu verbinden. Die Literaturangaben machen nicht auf Vollstandigkeit Anspruch, jedoch hoffe ich, keine wichtigen Arbeiten ubersehen zu haben. GroSere Zusammenstellungen alterer Literatur
findet man z. B. in der Spektralanalyse von J. L a n d a u e r
(Braunschweig 1896. p. 107) ferner in K a y s e r s Handbuch der
Spektroskopie.
Die Hauptserie, deren erstes Glied n = 2 die D-Linien
bilden, erscheint schon bei geringen Dampfdichten und ver-
Beitrage tur Aenntnis der Natriumspektra.
261
haltnismai8ig niedrigen Temperaturen. P r i n g s h e i m l) beobachtet das Erscheinen der Natriumlinien in einer kiihlen
Schwefelkohlenstoffflamme und miBt auch die Erscheinungstemperatur, leider nur in Skalenteilen einer willkiirlichen Skalas);
des ferneren bestimmt er die Eintrittstemperatur fiir die
D-Linien in Absorption und findet naheliegende Werte. Ich
habe im Juni 1907 fur das Erscheinen der D-Linien in Absorption die Temperatur 193O gemessen. F u c h t b a u e r s ) fand
1908 die Temperatur 190°. Obwohl die D-Linien allein langst
im Spektrum der Flamme bekannt waren, gelang es doch erst
im Jahre 1893 E d e r und Valenta'), die Hauptserie bis
n = 4 im Spektrum der Bunsenflamme zu photographieren ultd
so zu zeigen, ,,da8 das Licht der Natriumflamme, welches als
monochrom gilt, demzufolge nicht monochromatisch ist."
Bekannt war ferner schon seit langem das hohe Absorptionsvermogen des Dampfes fur die Wellenlangen der
Hauptserie; so konnte es WoodK)gelingen, die Hanptserie bis
zu dem Gliede n = 50 aufzunehmen, wahrend vorher n = 9
die letzte nachweisbare Linie gewesen war.G) Die infolge dieser
leicht eintretenden Absorption hiiufig erscheinende Selbstumkehr in der Hauptserie hat wohl auch den Irrtum M i c h e l s o n s veranlaBt, welcher die B-Linien beide doppelt sah. Von
L. J a n i c k i I ) , sowie von G e h r c k e und v. Baeyers) wurde
mittels des Stufengitters die Einheit der Linien Bl und Bz
erwiesen. L o c k y e r 4 beschreibt eigenartige Versuche, bei
welchen er die Elektrolumineszenzspektra des Natriumdampfes
beobachtet und unter bestimmten Versuchsbedingungen nur
die Nebenserien, nicht aber die Hauptserie erhalt, dann wieder
1) E. P r i n g s h e i m , Wied. Ann. 45. p. 428. 1892.
2) I n H. K a y s e r s Handb. d. Spektroskopie 2. p. 151 steht irrtumlicherweise 1350° statt 1350 Skt., ebenso 1060" statt 1060 Skt.
3) Ch. Fuchtbauer, Physik. Zeitschr. 10. p. 374. 1909.
4) J. M. Eder u. E. Valenta, Beitrage z. Photochemie u. Spektralanalyse 1. p. 87.
5) R. W. Wood, Physik. Zeitschr. 10. p. 88. u. 258. 1909.
6) I+. A. Saunders, Astrophys. Journ. 20. p. 188. 1904.
7) 1'. J a n i c k i , Ann. d. Phys. 19. p. 74. 1906; vgl. auch H. K a y s e r ,
Handbuch 2. p. 346.
8) E. Grehrcke u. O . v . B a e y e r , Ann. d. Phys. 20. p. 288. 1906.
9) N. L o c k y e r , Proc. Roy. SOC.29. p. 266. 1879.
262
H. Zickendraht.
die Hauptserie allein. Das letztere Ergebnis ist leichter erklarlich wie das erstere, wo wahrscheinlich die D-Linien, die
einzigen Glieder der Hauptserie, die L o c k y e r im Spektroskope
sah, in Absorption erschienen, etwa wie ich es im ersten Teile
beschrieben habe (vgl. Fig. 6). L o c k y e r verwendet dort die
nicht kondensierte Entladung des Induktoriums ohne Funkenstrecke, eine Erregungsform, die jedoch, wie ich zeigte, die
Hauptserie nicht schwacht , sondern gegenuber den Nebenserien sogar verstlrkt.
Eine weitere Eigenschaft, die fur die Hauptserie spezifisch
ist, bei den Nebenserien bis jetzt nicht beobachtet wurde, ist
die anomale Dispersion, die K u n d t l) zum ersten Male am
Natriumdampfe auffand, nachdem er das Phanomen schon
theoretisch vorausgesehen hatte. Die Erscheinung wurde von
vielen Forschern eingehend studiert z), am schiinsten von Woods),
dem wir deutliche Aufnahmen und viele zahlenmafiige Angaben verdanken. In seiner Dissertation behandelt I?. Schon4)
dasselbe Thema und gibt auf Grund seiner Dispersionsbestimmung unter anderem einen Vergleich zwischen den
Dampfdichten des Natriums im Vakuumrohr und im Bogen.
Auch er findet die anomale Dispersion auf die Hauptserie
beschriinkt.
Die Trager der Hauptserie sind haufig Gegenstand eifrigster
Diskussionen geworden. Eine kritische Zusammenstellung iiber
diese Fragen gibt H. A n e r b a c h (daselbst auch viele Literaturangaben). Auf die Anschauungen L e n a r d s 6, mufi ich wegen
der Wichtigkeit hier nBher eingehen. Gestiitzt auf Versuche,
bei denen eine mit Na versehene Alkoholflamme sich im elektrischen Felde neutral verhielt, schlofi L e n a r d auf neutrale
Erreger der Hauptserie, er wies ferner auf Partien im Bogen
hin, welche nur die Hauptserie, andere, welche nur die Nebenserien emittieren sollten. Gegen diese Ansicht wendet sich
1) A. K u n d t , Wied. Ann. 10. p. 321. 1880.
2) Ausfiihrliche Literatur H. H a y s e r s Handb. 4. p. 554.
3) R. W. Wood, Physik. Zeitschr. 3. p. 230. 1902; 6. p. 751. 1904.
4) F. SchSn, 1naug;Diss. Jena 1907; Zeitschr. f. wiss. Phot. 6.
p. 349. 1907.
5) H. A u e r b a c h , Zeitschr. f. wiss. Phot. 7. p. 30. 1909.
6) P. L e n a r d , Ann. d. Phys. 9. p. 642. 1902; 17. p. 197. 1905.
Beitrage zur Kenntnis der Natriumspektra.
263
nun S t a r k l), welcher, gestutzt auf Beobachtungen im Glimmstrome, am Quecksilberlichtbogen und hauptsachlich am Dopplereffekt in Kanalstrahlen 2, die Linienserien der Alkalien dem
positiven Atomion zuschreibt. Ein Umstand, der zugunsten
von S t a r k s Auffassung spricht, ist der von F i i c h t b a u e r 3 )
gefuhrte Nachweis des Auftretens von Ionisation des Dampfes
gemeinsam mit dem Erscheinen der D -Linien in Absorption.
Was meine Versuche in Hinsicht auf die Emissionszentra ergeben haben, ist schon im ersten Teile gelegentlich der Be.
sprechung der einzelnen Partien des Bogens unter niedrigem
Drucke, insbesondere bei der Beschreibung der positiven Lichthulle, niedergelegt worden und zwar im Sinne einer Bestatigung
der Anschauungen, die K a y s e r 4 ) auf Grund der Versuche
.von Li-Fo-Ki gewann. Die Versuche mit den Entladungen
des Induktoriums durch den Dampf haben gezeigt, daB alle
Faktoren , welche eine Erhohung des Potentials zwischen den
Elektroden bewirken, wie z. B. das Vorschalten einer Funkenstrecke, eine Schwachung der Hauptserie zur Folge haben.
Wenn durch die sohneller bewegten Elektronen, die von der
Kathode ausgehen, mehr neutrale Aggregate gesprengt werden
oder jedenfalls eine htihere elektrische Divsoziation im Dampfe
hervorgerufen wird, so gibt sich das im Spektrum als Schwachung
der Hauptserie zugunsten der Nebenserien xu erkennen. Mehr
vermogen meine Untersuchungen iiber diesen Punkt bis jetzt
nicht auszusagen. Kaliihn e 6, erhielt iibrigens im Glimmstrome
(Hochspannungsakkumulator oder Induktoriumj im Natriumdampfe die Hauptserie stark, sowie einige Glieder der Nebenserien, dasselbe fjberwiegen der Hauptserie gegenuber den
Nebenserien hatten auch S t a r k und S i e g l an den Kanalstrahlen bemerkt.
SchlieBlich weise ich auf den Rydberg-Ritzschen zusammenhang der scharfen Nebenserie mit der Hauptserie hint
wonach das Glied n = 2 der Hauptserie und n = 1,5 der
1) J. Stark, Ann. d. Phys. 29. p. 316. 1909.
2) J. S t a r k u. K. S i e g l , Ann. d. Phys. 21. p. 457. 1906.
3) Chr. F u c h t b a u e r , 1. c.
4) H. K a y s e r , Zeitschr. f. wissensch. Photographie 6. p. 181. 1907;
6. p. 68. 1908.
5) A. KalBhne, Wied. Ann. 65. p. 815. 1898.
264
H. Zickendraht.
scharfen Nebenserie identisch (B-Linien) sind und den gemeinsamen Anfang beider Serien darstellen.')
Die Nebenserien, die diffuse (erste) und die scharfe (zweite),
erscheinen erst bei erhohter Temperatur. An einem besonders
konstruierten Brenner mit 20 Offnungen konnte G o u y 7 unter
Anwendung seines ,,Zerstaubers" die Linien n = 4 , n = 5 der
ersten, und die Linie n = 4,5 der zweiten Nebenserie im blauen
inneren Konus der Flamme nachweisen. Die Geblaseflamme,
urn deren Verwendung in der Spektroskopie sich H a r t l e y 3 )
so sehr verdient gemacht hat, und mit welcher neben G o u p ) ,
d e W a t t e v i l l e 6 ) und A u e r b a c h 6 ) arbeiteten, gab ebenso wie
Funken nach festen Salzen') oder Losungen derselben8) nur
wenige Glieder der Nebenserien. I m Bogen erscheinen sie
leicht , aber dort mit steigender Ordnungszahl immer diffuser,
so daB eine Messung nur bis n = 9 moglich war. I n Tab. I
habe ich meine Messungen an beiden Nebenserien zusammengestellt, die durch Anwendung von hohem Vakuum und unter
EinfluB von Wasserstoff als Einbettungsgas moglich wurden.
Die Serien sind dadurch bis auf die Glieder n = 15 (erste
Nebenserie) und 12,5 (zweite Nebenserie) vervollstandigt. Nach
der Seite grogerer Wellen erganzten A b n e y 9 die erste Nebenserie um das Glied n = 3, H. Becquerel'O) die zweite Nebenserie um das Glied 2,5, wodurch alle Glieder mit grogen
Wellenlangen gegeben waren, indem, wie R i tz1I) zeigte, das
Glied n = 2 der ersten Nebenserie fehlt und somit keine zugehiirige Hauptserie existiert.
Das Absorptionsvermogen des Natriumdampfes fur die
Frequenzen der Nebenserien ist ein auberordentlich geringes.
1) JV. R i t z , Ann. d. Phys. 12. p. 264. 1903.
2) A. G o uy , Ann. de chim. et phys. 18. p. 1. 1819; vgl. such
F. L e d e r , Ann. d. Phys. 24. p. 310. 1907.
3) W. N. H a r t l e y , Phil. Trans. 185. p. 161. 1894.
4) A. Gouy, Compt. rend. 86. p. 439. 1877.
5) Ch. d e W a t t e v i l l e , Compt. rend. 136. p. 1329. 1902.
6) H . A u e r b a c h , 1. c.
7) N. Lockyer, Phil. Trans. 168. p, 253 u. 639. 1873.
8) W. N. H a r t l e y , Phil. Trans. 175. p. 49. 1894.
9) W.A b n e y , Proc. Roy. SOC. 32. p. 443. 1881.
10) H. B e c q u e r e l , Compt. rend. 99. p. 374. 1884.
11) W.R i t z , Physik. Zeitschr. 9. 244. 1908.
Beitraye zur Kenntnis der NatYizmspeRt4-a.
265
Nur unter Anwendung sehr groBer Dampfdichten gelang es
L i v e i n g und Dewarl), die Selbstumkehr der diffusen Serie
bis n = 6 , sowie der scharfen bis n = 3,5 zu erhalten. I n
W o o d s Tabellen des Absorptionsspektrums
fehlen nach
Lenard3) die Nebenserien vollstandig, moglicherweise wegen
zu geringer Dichte des Dampfes. Nach Berechnungen von
I?. Sch6n4) so11 die Dichte des Dampfes im Bogen etwa das
6Ofache der Dichte im Rohre bei 644O betragen. Rowlands)
gibt im Sonnenspektrum mit Sicherheit nur die Glieder n = 4
(erste Nebenserie) und n = 3,5 (zweite Nebenserie), also die
Dublets zu beiden Seiten der D-Linien an.
Wenn auch anomale Dispersion bei den Nebenserien zu
erwarten ist, so ist sie doch bis jetzt nicht nachgewiesen
worden.
Als Trager der Nebenserien setzen die meisten Physiker
ionisierte Metallatome voraus. Wahrend bei L e n a r d dadurch
eine Gegeniiberstellung der Nebenserien zu der Hauptserie
resultiert, erscheint bei S t a r k und andern derselbe Trager
fur Haupt- und Nebenserien verantwortlich. Die R y d b e r g R i t z sche Auffassung von der Zusammengehorigkeit der Hauptserie uiid der zweiten Nebenserie, die mathematisch wohl begriindet ist, steht nun doch in einem gewissen Gegensatze zu
den experimen tellen Ergebnissen. Man vergleiche den groBen
Unterschied in der Absorption, die Temperaturen, die zur Erzeugung der Hauptserie gegeniiber den Nebenserien notwendig
sind, ferner den Umstand , der bei meinen Versuchen zutage
trat, daB namlich mit einer Verstarkung oder Schwachung der
Hauptserie nie ein Parallelgehen der scharfen Nebenserie zu
beobachten war. Ich habe gezeigt, daB eine Erhohung des
Entladungspotentials eine Verstarkung beider Nebenserien zugleich zur Folge hatte, auch im Bogen erschienen die Nebenserien kraftiger an Stellen groBerer Elektronengeschwindigkeit,
also hoherer elektrischer Dissoziation. Die Traiger der Neben1) G.D. L i v e i n g u. R. D e w a r , Proc. Roy. SOC. 29. p. 402. 1879.
2) R. W.W o o d , Astrophys. Journ. 18. p. 105. 1903.
3) P.Lenard, Ann. d. Phps. 17. p. 228. 1905.
4) F.S c h S n , 1. c.
5) H. A. R o w l a n d , A preliminary table of Solar Spektrum wave
lengths. Chicago 1898.
Annalen der Phyaik. IT.Folge. 31.
18
26 6
If. Zickendraht.
serien mussen somit einer hoheren elektrischen Dissoziationsstufe entsprechen wie die Trager der Hauptserie. Einen Unterschied zwischen diffuser und scharfer Nebenserie vermag ich
jedoch in dieser Hinsicht bis jetzt noch nicht anzugeben.
Die Andeutung weiterer Nebenserien gab wohl L e c o q
d e B o i s b a u d r a u , welcher eine Linie des spater von L i v e i n g
und D e w a r l) als Dublet gesehenen und gemessenen Paares
5675/70 erkannte. K a y s e r und Rungea) fiigten dieses Paar,
welches nur bei hoher Dampfdichte erscheint, ihrem Natriumspektrum bei, ohne jedoch die Zugehtirigkeit zu einer Serie
nachneisen zu kijnnen, sie vermuten aher eine dritte Nebenserie. Von L e n a r d 3 ) wurde ein zweites Glied dieser neuen
Serie gesehen, und bald darauf von K o n e n und H a g e n bach"), sowie von S a u n d e r s 5 ) eine geniigende Anzahl Linien
photographiert und gemessen, so dal3 Ritz6) die Serie als von
der ersten Nebenserie ableitbar, berechnen konnte. I n der
zitierten Abhandlung von R i t z werden, a19 zur ersten diffusen
Nebenserie gehorig, berechnet: zwei Nebenserien im Ultraroten,
von welchen einige Linien von P as c h e n gemessen wurden,
sodann die dritte Nebenserie (das Glied 5675170 als n = 4 enthaltend) und die vierte Nebenserie. Die dritte Nebenserie
schlieBt sich so dicht an die erste an, daB ihre Linien nur
sehr schwer beobachtbar sind. Bei meinen Aufnahmen ware
die Verbreiterung der ersten Nebenserie kein Hindernis fur
die Beobachtung der betreffenden Linien gewesen, ich erhielt
jedoch nur das Glied n = 4 und dies nur zuweilen, offenbar
wegen zu geringer Dampfdichte. Moglicherweise enthalt meine
Tab. I11 einige Glieder (von n = 'I an), die der vierten Nebenserie angehijren, jedoch mu8 ich die Entscheidung als noch
zu unsicher, auf spater versparen. Zur zweiten Nebenserie
gehijren nach R i t z vier im Ultrarot liegende Serien, von
welchen einzelne Wellenlangen in den Arbeiten von P a s c h e n
I) G. I
). L i v e i n g u. J. D e w a r , Proc. Roy. SOC.29. p. 398. 1879.
2) H.K a y e e r u. C. R u n g e , Uber die Spektren der Elemente.
3) P.L e n a r d , Ann. d. Phys. 11. p. 636. 1903.
4) H. K o n e n u. A. H a g e n b a c h , Physik. Zeitschr. 4. p. 592.
1903.
5) F. A. S a u n d e r s , Astrophys. Journ. 20. p. 188. 1904.
6) W. R i t z , Physik. Zeitschr. 9. p. 521. 1908.
B e i t r a p zur Kenntnis der A’atriumspektra.
267
und M 011l) gegeben worden sind. Der Vollstandigkeit halber
erwahne ich hier eine Reihe von Messungen im ultraroten
Spektrum des Natriums, welche viele der schon bekannten
Linien aufs neue konstatieren, daneben aber auch solche anfiihren, die nicht von R i t z’ Formeln aufgenommen werden.
Es sind dies die Arbeiten von Snow2)(1892), Lewiss) (1895),
L e h m a n n 9 (1901), H e r m a n n K, (1904) und C o b 1en t z 6, (1905).
Uber spezielle Eigenschaften dieser Nebenserien ist noch
wenig bekannt; hijchstens, daf3 die bekannte Verbreiterung nach
kiirzeren Wellenlangen bei der dritten Nebenserie zu erwahnen
wgre, welcher Umstand S t o n e y 7, zu eigenartigen theoretischen
Spekulationen fuhrte.
Der ko.tztinuierliche Gruizd des Natriumspektrums ist wohl
zum ersten Male von F i z e a u s ) beobachtet worden und zwar
beim Verbrennen metallischen Natriums.
Die eingehende
historische Darstellung L e n a r d s g, erspart eine Wiederholung
an dieser Stelle. Nach GouylO) und L e n a r d decken sich
zwei Erscheinungen : der kontinuierliche Grund selbst , dessen
Intensitatsmaximum im Blauvioletten liegt und die spektralen
Hofe der Hauptserienlinien. Schon von G o u y und in letzter
Zeit von einem Schiiler L e n a r d s l l ) ist die Intensitat des spektralen Hofes der B-Linien einer genauen Untersuchung unterzogen worden. Die Intensitiitskurve zeigt ein nach Rot zu
asymmetrisches Maximum in der Umgebung der B-Linien.
Die Ausdehnung des kontinuierlichen Grundes bis ins Ultraviolett zeigten E d e r und Valenta12), ich habe bei der Grenz1) W. J. H. Moll, Diss. Utrecht 1907.
2) B. W . S n o w , Wied. Ann. 47. p. 208. 1892.
3) E. P . L e w i s , Aatroph. Journ. 2. p. 1. 1895.
4) H. L e h m a n n , Diss. Freiburg i. B. 1901.
5) H. H e r m a n n , Diss. Tiibingen 1904.
6) W. C o b l e n t z , Investigations on infrared spectra, Publ. by the
Carnegic Inst. 1905.
7) G. J. S t o n e y , Phil. Mag. 33. p. 503. 1892; vgl. auch H. K a y s e r ,
Handb. 2. p.523 u. 566.
8) A. H. L. F i z e a u , Compt. rend. 64. p. 493. 1862.
9) P . L e n a r d , Ann. d. Phys. 17. p. 208. 1905.
10) A. G o u y , Ann. de chim. et de phys. 18. p. 1. 1879.
11) F. L e d e r , Ann. d. Phys. 24. p. 305. 1907.
12) J. M. E d e r u. E. V a l e n t a , Beitriige zur Photochemie u. Spektralanalyse 1. p. 87.
18*
268
H. Zickendraht.
entladung zwischen Bogen und Glimmlicht auf zwei Platten
ein nicht aufgelostes (kontinuierliches?) Spektrum bis herab zu
2300 k.-E. erhalten, in welchem die Hauptserie in Absorption
erschien, maglicherweise lag hier eine sehr intensive Ausbildung des kontinuierlichen Grundes vor. l) Nach der Auffassung
von G o u y soll der blaue Teil des Grundes von Natriumoxydbanden herriihren, eine Anschauung, die auch Voge12) gelegentlich des Grundes bei Kalium, der dem Kaliumoxyd zuzuschreiben sei, ausgesprochen hat. I n Hinbiick auf die
reduzierende Wasserstoffatmosphare, die nach E d e r und
V a l e n t a keinen EinfluB auf die Ausbildung des Grundes
haben soll, erscheint diese Ansicht zweifelhaft,. B a s q u i n S j
macht auf eine Reihe von Linien zwischen 3SOO und 5000A. E.
aufmerksam, die er beim Bogen in Wasserstoff zwischen fester
Kupfer- und rotierender Natriumelektrode erhielt, und welche
er als Banden einer Natrium-Wasserstoffverbindung aufzufassen geneigt ist. Vergleichen wir mit diesen und meinen
im ersten Teile dargestellten Ergebnissen die Ansichten
L e n a r d s , so ergeben sich einige Abweichungen, die hier erortert werden mogen: Zunachst definiert L e n a r d 3 die beiden
Grenzen des kontinuierlichen Grundes: 1. nach Rot zu als die
Stelle , ,,wo die Nebenserienlinien , welche mit verminderter
Brechbarkeit an Scharfe und zugleich an Abstand zunehmen,
nicht mehr ineinander VerflieBen." Dieser Ort ist bei Natriurn
im Bogen unter Atmospharendruck etwa durch die Wellenlange 4500 A. - E. gegeben (nach G o u y s Intensitatskurve
ca. 5000 b.-E.); 2. nach Violett als die gemeinsame Kante
der Nebenserienlinien, also bei Natrium ungefahr die Wellenlange 4100i%.-E. Wenn nun E d e r und V a l e n t a eine Ausdehnung des kontinuierlichen Grundes bis ins Ultraviolett
nachweisen, so ist dieser Umstand nach L e n a r d offenbar nur
durch die spektralen Hofe der Hauptserienlinien zu erklaren.
1) Es kann sich jedoch auch um die nicht aufgelSste dritte D e s landresche Gruppe im Stickstoffspektrumhandelu. Vgl. e. B. A. H a g e n ba c h, Physik. Zeitschr. 10. p. 652. 1909.
2) H. W. V o g e l , Prakt. Spektralanalyse ird. Stoffe 1. p. 144. Berlin
1889.
3) 0. H. B a sq u in , Astrophys. Journ. 14. p. 1. 1901.
4) P. L e na r d , 1. c. p. 220.
Beitrage
ZUT
Kenntnis der Natriumspektra.
269
huf Grund der im ersten Teile dargelegten Untersuchungen
glaube ich nun den kontinuierlichen Grund zwischen 3850
und 4750 A.-E. als durch Verbreiterung des in Tab. 111 wiedergegebenen Spektrums entstanden, annehmen zu diirfen. Wie
Fig. 7 und 8 und noch deutlicher die Originalplatten zeigen,
kann durch Anwendung gesteigerten Vakuums und Wasserstoff als Einbettungsgas der anfanglich kontinuierliche Grund
aufgelost werden; umgekehrt bewirkte erhohter Druck durch
LufteiulaB ein ZusammenflieSen der sich verbreiternden Linien.
Die Entscheidung, ob Natriumoxydbanden oder andere Verbindungsspektra des Natriums vorliegen, mu8 vorlaufig dahingestellt bleiben; jedenfalls aber kann ich die Ansicht L e n a r d s ,
daB der kontinuierliche Grund durch Verbreiterung und Hofbildung der Nebenserienlinien entstehe, nicht teilen , obwohl,
wie ich 'gezeigt habe, die den kontinuierlichen Grund (bei
ihrer Verbreiterung) bildenden Linien die eigenartige Intensitatsverteilung in den Hafen der diffusen Nebenserie bewirken.
Das Absorptionsvermogen des Natriumdampfes fur die
Wellenlangen des kontinuierlichen Grundes ist jedenfalls sehr
gering. Weder G o u y l) noch L e n a r d a ) vermogen irgend
welche Absorption nachzuweisen. Bei sehr hohen Dampfdichten
1a8t der Dampf schliefilich nur noch violettes und ultraviolettes Licht hindurch, so da6 dann auch diese Frequenzen
absorbiert werden wurden.
Als Trager des kontinuierlichen Grundes nimmt L e n ar d ,
gemas der von ihm vertretenen Anschauung, dieselben Emis.
sionszentra an, wie er sie fiir die erste Nebenserie vermutet,
also Natriumatome, welche j e ein Elektron verloren haben.
Erweist sich jedoch der kontinuierliche Grund als von Verbindungen des Natriums herruhrend, so werden wahracheinlich
groBere Komplexe an Stelle der L e n a r d schen ,,unbeschwerten
elektrolytischen Ionen" treten.
Die Linien des Funkenspektrums, welche sich bis jetzt
noch keiner Einordnung in Serien unterwerfen liehen, sind
von E d e r und Valenta3) zuerst photographiert und gemessen
1) A. Gouy, 1. c.
2) P. Lenard, 1. c.
3) J. M. Eder u. E. V a l e n t a , Beitrage zur Photochemie u. Spektralanalyse 1. p. 109.
270
H. Zickendraht.
worden. Bekanntlich ist iiamentlich in theoretischer Beziehung
der Unterschied zwischen Bogen- und Funkenspektren ein viel
umstrittenes Gebiet, an dieser Stelle kann ich nur einige
neuere Arbeiten erwahnen und die im Natriumiiampfe gewonnenen Beobachtungen .mit denselben vergleichen. Die Temperaturfrage durfte wohl heute in spektraler Hinsicht als gelBst zu betrachten sein, ein viel wichtigeres Moment sind Spannung und Stromstarke der Entladung, in welcher ,,Funkenlinien" auftreten. Crew1), der sich eingehend mit der Frage
befaBt hat, macht das rasche Andern einer hohen elektromotorischen Kraft im Bogen zur Conditio sine qua non fur
das Auftreten der Funkenlinien. In der Tat erhielt ich im
Bogen die gro8te Anzahl von Funkenlinien? wenn die thermischen und Druckverhaltnisse im Dampfe eine hohe Ziindspannung des Bogens verlangten. Wie ich im ersten Teile
anliifllich der Charakteristiken des Bogens beschrieb , war im
instabilen haufig neu geziindeten Bogen die gro43te Zahl von
Funkenlinien zu erwarten. Eine Atmosphare von Wasserstoff
muBte durch ihre Erhohung der Ziindspannung auch das Erscheinen der Funkenlinien begunstigen ; auf diesem Wege habe
ich, mit Ausnahme einiger vori E d e r und V a l e n t a mit der
kleinsten Intensitatszahl angefuhrten Linien, samtliche Funkenlinien des Natriums im Bogen erhslten konnen. An anderer
Stellez) schreibt Crew: ,,All lines in the arc spectrum, which
arc affected by hydrogen, whether enhanced or diminished
belong to the spark spectrum also.Li H a r t m a n n und E b e r h a r ds) bemerken eine Abnahme der Intensitit der Funkenlinien unter zwei verschiedenen Einflussen, bei zunehmender
Stromstarke und bei steigender Dampfdichte. Es scheint mir
in Anbetracht der fallenden Charakteristik beides auf dasselbe
Resultat herauszukommen. Bei kleinen Stromstarken im Bogen
herrscht eine hijhere Klemmenspannung zwischen den Elektroden, jede Schwankung der Stromstiirke, die j a im Bogen
unvermeidlich , wird an dieser Stelle der Charakteristik viel
hoheren Spannungsanderungen entsprechen, wie bei groflen
1) H. C r e w , Astrophys. Journ. 20. p. 274. 1904.
2) H. Crew, Astrophys. Journ. 12. p. 167. 1900.
3) J. I i a r t m a n n u. G. Eberhard, Berl. Ber. 1903. p. 234.
Beitrage zur Kenntnis der Natriumspektra.
271
Stromstarken, und daher gemaB Crews Anschauungen die
Funkenlinien begunstigen. Die zunehmende Verdampfung des
Elektrodenmateriales steigert die Leitfahigkeit der durchstrijmten Qasstrecke, setzt infolgedessen die Potentialdiff erenz
an ihren Enden herab und benachteiligt damit die Funkenlinien in ihrem Entstehen. Nach King]) wird mit sinkender
Dampfdichte das Bogenspektrum dem Funkenspektrum ahnlicher.
Die Absorption der ultravioletten Funkenlinien ist meines
Wissens noch nicht nachgewiesen. W o o d erhielt im Ultraviolett blo3 die Hauptserie in Absorption. Lenard2) bringt
den hohen lichtelektrischen Effekt des festen Metalles in Beziehung zu dem ultravioletten Funkenspektrum, und erwartet
beim festen Metalle auBer selektiver Absorption der Nebenserien bzw. des kontinuierlichen Grundes (den L e n a r d ja aus
den Nebenserien durch Verbreiterung ableitet) auch eine solche
im Ultraviolett. Newtha) und Dudley4) priiften das von
diinnen Schichten des Metalles durchgelassene Licht , wobei
N e w t b eine griinblaue, D u d 1ey eine braungelbe Farbung angibt. Ich glaube, da3 bei dunnen Schichten, die durch Kondensation des Dampfes entstanden sind und somit eher ein
Feld nebeneinanderliegender feiner Tropfchen als eine zusammenhangende Masse darstellen, nicht unmittelbar angegeben
werden kann, ob das von der Schicht durchgelassene Licht
der niedergeschlagenen Substanz selbst eigentiimlich ist, oder
durch Beugungsphanomene an den kleinen Trijpfchen beeinflufit wird. Der SchluB von photoelektrischem Effekt auf die
Absorption scheint mir beim Dampfe des Natriums wenigstens
folgender: In der vorlaufigen Mitteilung 6, zeigte ich, welch
hohen lichtelektrischen Effekt die Strahlung des Kohlebogens
nach Passieren der dicken glasernen VerschluBplatte des Rohres
auf den Dampf ausubte. E l s t e r und G e i t e l wiesen nach,
daB bei den Alkalien auch die sichtbaren Strahlen noch starke
1) A. S.K i n g , Astrophys. Journ. 18. p. 129. 1903.
2) P. L e n a r d , 1. c.
3) G. S.N e w t h , Nature 47. p. 55. 1892; vgl. nuch H . K ays e r ,
Handb. 3. p. 333.
4) W. L. D u d l e y , Chem. News. 66. p. 163. 1892.
5) H. Zickendrnht, Verh. d. Basler Naturf.-Ges. 19. p. 225. 1908.
272
H. ZicR en draht.
lichtelektrische Wirkung ausiiben, so daB es nahe liegt, die
Arbeit, welche zur Befreiung lichtelektrischer Elementarquanta
im Dampfe notwendig ist, als aus der Strahlung von 4500A.-E.
bis gegen das Rot hin entstammend zu denken, welche im
dichten Dampfe absorbiert wird. l)
Als Trager der Funkenlinien vermutet L e n a r d positive
Metallatome. Die Bedingungen , unter welchen die Funkenlinien erscheinen, lassen bis jetzt noch beine weiteren Schliisse
iiber ihre Emissionszentren zu.
Das Bbsorptionsbundenspektl.um des Natriumdampfes ist
zum ervten Male von M i t s c h e r l i c h z ) am nichtleuchtenden
Dampfe beobachtet worden. Seither haben sich viele Forscher
mit demselben Probleme beschaftigt, ich nenne in chronologischer Folge R o s c o e und Schusters), welche schon 1874
eine Tafel der kannelierten Banden veroffentlichten) dann
Lockyer4) (1874 und 1875), L i v e i n g und I)ewar5) (1878),
Pringsheim') (1892) und in neuester Zeit in mustergiiltigster
Weise Wood.7) Es sei hier nur hervorgehoben, da8 das Absorptionsspektrum, das ganze sichtbare Gebiet des Spektrums
umfassend, aus ungefahr 6000 Linien besteht, einerseits erstreckt sich das Absorptionsspektrum noch weit ins Ultrarot,
wahrend im Ultravioletten bloB die Hauptserie und die sie
begleitenden kannellierten Banden (beidseitig der Wellenlangen
n = 3 und n = 4 der Hauptserie bereits nachgewiesen) erscheinen. Im dichten Dampfe lassen die breiten Absorptionslinien nur schmale Zwischenraume , wie Emissionslinien aussehend, frei, so daB das Absorptionsspektrum einen eigenartigen
Anblick gewahrt.
1) R. W. W o o d , Physik. Zeitschr. 9. p. 450. 1908; vgl. ttuch E.
Miiller, Verh. d. Deutsch. Phys. Ges. 11. p. 72. 1909.
2) A. M i t s c h e r l i c h , Pogg. Ann. 116. p. 499. 1862.
3) H. E. R o s c o e u. A. S c h u s t e r , Proc. Roy. SOC. 22. p.362. 18'14.
4) N . L o c k y e r , Proc. Roy. SOC.22, pp. 371, 374, 378. 1874; N.
L o c k y e r u. A. R o b e r t s , ibid. 23. p. 344. 1875.
5) G. D. L i v e i n g u. J. D e w a r , Proc. Roy. SOC. 27. p. 132. 1878.
6) E . P r i n g s h e i m , Wied. Ann. 45. p. 428. 1892.
7) R. W. W o o d , Proc.Roy.Soc. 69. p. 157. 1901; R. W. W o o d n .
J. H. Moore, Astrophys. Journ. 18. p. 94. 1903; vgl. auch H. K a y s e r ,
Handb. 3. p. 333.; Phpsik. Zeitschr. 9. p. 450. 1908; 10. p. 88 u. 258.
1909.
Beitrage zur Kenntnis der Natriumspektra.
273
Die Zentra, welche einen Teil des aufierordentlich komplizierten Absorptionsspektrums zustande kommen lassen., sind
vermutlich Aggregate mehrerer Molekiile. l) Die Resultate,
welche Wood durch Beobachtung der magnetischen Drehung
der Polarisationsebene einzelner im kannelierten Absorptionsspektrum enthaltenen Serien gewann, lassen jedoch fur diese
Serien andere Trager vermuten. Es ist hier iiicht der Ort,
auf diese Erscheinungen einzugehen , ich erwahne bloB die
Vermutung W o o d s
aus dem Vorhandensein von Rechtsund Linksdrehung einzelner Serien auf negative und positive
Elektronen im Dampfe schlieBen zu konnen.
Die W o o d schen Entdeckungen liefern wertvolle Beitrage
zur Erkenntnis des Baues der Molekiile und der SchwingungsmSglichkeiten , welche dem System von Elementarquanten, die
das Molelriil darstellen, gegeben sind. Mit der Entdeckung
der Resonanzspektren drang Woo d tiefer in die Systeme ein
und lehrte, die einzelnen Serien aus der Gesamtheit herauszugreifen. Durch Erregung mit einem Kathodenstrahlenbiindel,
also dem Strome negativer Elektronen allein, erhielt er das
eigenartige Spektrum zu beiden Seiten der B-Linien, uber
welches mir zum Schlusse noch eine Bemerkung gestattet sei.
Es tritt dabei ein Strom negativer Elektronen aus einem
schlecht leitenden hohen Vakuum in ein gut leitendes Medium,
den Dampf des Alkalimetalles, ein, und auf der andern Seite
wieder heraus. Der dichte Dampf ist wegen seiner langsamen
Diffusion verhaltnisma6ig gut gegeniiber dem iibrigen Raume
abgegrenzt, so daB W o o d yon einem hellgriinen Flecken an
der Eintrittsstelle und einem orangegelben Lichtflecke beim
Verlassen des Dampfes durch das Kathodenstrahlenbiindel
spricht. Es fallt mir dabei die Analogie mit der Striktionskathode und -anode in einer verengerten Geisslerrohre auf.
Die Eintrittsstelle in den gutleitenden Dampf stellt eine virtuelle Kathode dar ; im Bogen war, wie ich zeigen konnte, die
Hiille der Kathode ebenfalls griiugelb, die Stelle aber, wo die
Kathodenst.rahlen den Dampf verlassen, entspricht einer Anode
1) H. E a y s e r , Handb. 3. p. 108.
2) R. W. W o o d , Pbyeik. Zeitschr. 9. p. 124. 1908.
3) Vgl. H. K a y s e r , Handb. 4. p. 917.
2 74
H. Zickendraht. Beitrage zur Kenntnis der Natriumspektra.
analog meiner positiven (orangegelben) Lichthiille im Bogen.
Wir hatten somit bei getrennter Untersuchung der beiden
Lichtflecke ahnliches zu erwarten, wie ich es fur den Bogen
und seine Teile erhielt. Mit einem Taschenspektroskope glaube
ich auch im Bogen am negativen Pole das Spektrum der Kathodenfluoreszenz zuweilen beobachtet zu haben.
Es ist mir eine angenehme Pflicht, an dieser Stelle dem
Leiter unseres Institutes Ern. Prof. Dr. Aug. H a g e n b a c h
fur das freundliche Interesse, das er meinen Untersuchungen
jederzeit entgegenbrachte, sowie fur die gutige Uberlassung
der experimentellen Hilfsmittel meinen herzlichsten Dank auszusprechen.
B a s e l , Physik. Inst. d. Univ., November 1909.
(Eingegangen 18. November 1909.)
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
2 059 Кб
Теги
kenntniss, beitrge, natriumspektra, der, zur
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа