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Bemerkung zu Hrn. G. Jaffs vorstehender Arbeit ДZur Theorie der VakuumentladungФ

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5. Bemerkuwg xu Hrn. G. Craj’fks voretehemder
Arbe&t: ,,Zw TiieorZe der Paktiurnmtlndung~c;
von. J . E. L i l i e n f e l d .
Die letxten Untersuchungen Hrn. Jaffe s veranlassen mich,
in kurzen Worten meine Meinung dariiber niederzulegen, wie
der gegenwartige Stand der Frage nach einer Ableitung meiner
Versuchsergebnisse aus gewohnten Vorstellungen ist.
Bereita in meinen alteren Arbeiten und seither mehrmals
wiederholt, ist die Aufmerksamkeit darauf gelenkt worden, daB
eines der hervorragendsten Merkmale des vou mir uutersuchten
Entladungsgebildes das Bestehen einer ungeordneten Elektronenhewegung ist, welche einen ganz erheblich hoheren Energieiimsatz bewirkt, 81s die geordnete Bewegung des Stromtransportes. Ferner, da6 diese ungeordnete Bewegnng ursachlich
mit dem Vorhandensein positiver Ladungen zusammenhangt.
In Hrii. J a f f 6 s erster Arbeit wurde - im direkten Gegens a t z zu diesen Merkmalen - die Vorstellung eingefiihrt, daS
keine andere Bewegung auI3er der geordneten, stromtransportierenden besteht. Dessenungeachtet konnte Hr. Jaf f6 Formeln
errechnen, welche die beobachteten Kurvenformen gut wiedergaben - erklirlicherweise lieferte aber die erste Arbeit Hrn.
JaffC!s im allgemeinen ein Bild, welches dem tatsachlicheu
Yachbestand in mancher Hinsicht widersprach.
In der vorstehenden zweiten Arbeit strebt Hr. J a f f 4 es
an, das Vorhandensein der ungeordneten Elektronenbewegung
in seine Betrachtungen einzubeziehea. Auch von ihm wird
diese Bewegung in ursachlichen Zusammenhang mit dem Restehen positiver Ladungen gebracht. Und zwar geht Hr. J a f f 6
urspriinglich von der Annahme aus, daB die Ursache des uugeordneten Zustandes im Polzrmcn der Strombahn liege llnd
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J. h. Lilienfeld.
durch die StoBionisation der Gasreste gegeben sei.l) Diese
letztere phvsikalische Vorstellung wird aber von Hrn. J e f f 6
bei der Diskussion seiner Rechnungsergebnisse - sofern dau
von mir untersuchte Druckgebiet in Betracht kommt - als
unhaltbar erkannt und verlassen.2)
Nun meint aber Hr. J a f f 6 , die von ihm errechneten Formeln hatten einen weiteren Gultigkeitsbereich als die physikalische Vorstellung, die den Ansatzen zugrunde lag. Und zwar
daf3 die Formeln Giiltigkeit haben f i r eine jede Entladungsform, welche eine ungeordnete Bewegung mit sich fuhrt. Es
sei deshalb zulSig, nachdem die Formeln einmal da seien,
eine vollig abweichende physikalische Vorstellung einzufuhren.
Als solche wird nicht - wae ja an sich mbglich ware - die
von mir seit Jahren wiederholt in Vorsohlag gebrachte herangezogen, namlich die Annahme eines neuartigen Dissoziationsvorganges im Volumen der Entladungsbahn. Es wird vielmehr
in kurzen Worten - freilich zunachst nur a h Moglichkeit ermahnt, da0 die ungeordnete Bewegung ursachlich dadurch
bedingt sei, daB die mittlere freie Weglange der Elektronen
im wesentlichen dnrch die Rohrweih gegeben ist. Soweit ich
es verstehe, liegt der Vorstellung der ElektronenstoB gegen
die Glaswand und die Bildung sekundarer Elektronen unter
gleichzeitigem Entstehen positiver Ladungen zugrunde, wogegen
irgendwelche ionisationsahnliche Vorgange im Volumen quantitativ nicht ins Gewicht fallen sollen.
Die Erteilung der Rolle eines Tragers oder Verrnittlers
cler StoSionisation an die Begrenzung der Entladungsbahn hat
augenscheinlich den Vorzug, die von mir experimentell gel) Die Rechnung wird uuter der Annahme durchgefahrt, da6 die
Geschwindigkeit der Elektronen im Felde groB gegen die thermische
sei. Es scheint mir keineswegs erwiesen zu sein, da6 dies fur mein
Entladungsgebilde zutrifft. Die Erorterung hieriiber mag aber bis zur
Ausfihrung einer von rnir beabsiehtigten experimentellen Untersuchung
znriickgestellt bleiben.
2) Wesenegleiche Uberlegungen fiihrten mich bereits vor mehr als
zehn Jahren zu der gleichen Schlu6folgerung: ich meinte damale, da6
selbst unter der Beriicksichtigung der Bildung mehrwertiger Ionen und
der Zunahme ihres Aktionsradius bei den geringsten el-reichbaren Gasdichten von der Stoflionisation bei Erkllrung der Erscheinungen unbedingt sbzusehen sei.
Biwitwiung zu Hrn. G. -fitffis vorsithender drbeit.
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fundene Unabhiingigkeit der Erscheinungen von der Gasdichtc
verstandlich zu machen. Solch ein entscheidender EiufluS der
Maumbegrenzung ist aber meiner Ansicht nach riur unter ganz
tesonderen dnnahmew uber die Eigenart der Glasaand geeignet,
die tatsiichlich ganz hervorragende Stabilitiit meiner Entladungsform gedanklich ableitbar zu machen. Werden besondere Annahmen nicht getroffen, dann wird wohl eine jede geordnetere
Entladungsform wahrscheinlicher und stabiler spill jeder andereii
gegeniiber, bei welcher die ungeordnete Bewegung in hohereni
MaBe uberwiegt. Es wird also letzten Endes ein geradlinig
von Kakhode zur Anode durchgehendes Kathodenstrahlbuiidel
als die stabilste aller Entladnogsformen bestehen bleiben. Iu
der Tat bildet sich stets an der Ubergangsstelle in die zylindrische Entladungsbahn ein Striktionskathodenstrahl,dessen geordnete Bewegung sonderbarerweise sich im weiteren Verlaufe
verliert. Fraglos ist ein physikalischer Grund fur eine derartige Bevorzugung ungeordneter Beweguogen vom Gesichtspunkte der ausschlaggebenden Holle der Glaswand nicht ohne
Einfiihrung besonderer Voraussetzungen einzusehen.
Es muBte algo erst Gtersucht werden, ob unter Einfiihrung
besonderer Annahmen uber das Verhalten der Glaswande dem
ElektronenstoB gegenuber - und welcher? - eine einwandfreie Ableitung siimtlicher charakteristischer Merkmale der Erscheinung mijglich ist. Abhangigkeit der Charakteristik von
der Glasart - z. B. ob Quarz oder Bleiglas - stiinde zu erwarten. Es ware also nicht lediglich Gedankenarbeit, sonderri
anch eine experimentelle, das ta~sachlichePorhandtnsein der auzunehmenden Eigenschaften beweisende TTntersuchung unbedingt
erforderlich.
Es erscheint mir deshalb vou Wert, auch an dieser Stelle
darauf hinzuweisen, daB die Heranziehung der Eigenschaften
des Isolators fur die Erkliirung verschiedener Erscheinungen
der Hochvakuumentladung von mir seit dem Jahre 1914 angebahnt wurde, l) Ein besonders bemerkensmertes Experimeut
wurde in meinem in diesen Anualen 1920 abgedruckten Aufsatze mitgeteilt. Diesen Gedaiikengiingen zufolge verhalten
1) Vgl. rnein Saturnelrefeerat, Jabrbiich der Rndioaktivitiit und Elelitronik. Bd. 1G. Heft ?. S. 140-152.
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J. E. Lilimfcld.
sich die Isolatoren d em ElektronenstoB gegenuber anders als
Metalle. Wahrend letztere, wenn sie isoliert sind, sich auf das
volle Gegenpotential der auftreffenden Elektronen aufladen und
von nun an einer Erwarmung durch ElektronenstoB nicht mehr
uterliegen, gelingt es, Isolatoren dauernd mit Elektronen zu
bewerfen und auf hohe Temperaturen zu erhitzen. Geklart ist
aber nicht, ob dieses Verhalten eine sekundare Folge anderer
primarer Vorgange oder recht eigentlich m f eine Eigenschaft
des Isolators zuruckzufuhren ist. Noch vie1 weniger sichergestellt durfte es aber sein, ob ein getreues Bild der von mir
seit mehr als einern Jahrzehnt beobachteten Erscheinungen
aufgebaut werden kann auf einer experimentell sich begriinden
lassenden Annahme aber das Wesen des Isolators.
Wenn auch vom Gesichtspunkte der physikalischen Vorstellung aus gesehen die Gedanken, welche ich mir uber meine
Versuche machte, grundverschieden von denen Hrn. J a f f k s sind,
so hesteht zwivchen heiden hinsichtlich der fir die mathematische Ableitung gegebenen Grundlage Verwandtschaft , SOfern in beiden Fallen Auftreten positiver Ladungen und ungeordnete Bewegung vorausgesetzt w i h Diese Verwandtschaft
bedingt es erklarlicherweise, da6 die errechneten Beziehungen
rielfach mit beiden Vorstellungen vereinbar sind - nach Hrn.
J a f f b s Meinung auch mit meinen MeEergebnissen innerhalb
der gegenwartigen Fehlergrenzen. Fragt man nach einem
Experiment, welches die Entscheidung fallen konnte, so kommt
in erster Linie eine erhebliche Verfeinerung derjenigen Messnngen in Frage, welche mich dahin fuhrten, den Satz aufzustellen, da6 die Erscheinungen lediglich Funktion der Stromdiclite sind, einen Satz, welcher sich mit Hrn. J a f f k s Grundvorst ellung nicht vereinbaren liiBt, derzufolge die Glrtswtinde eine
ausschlaggebende Rolle spielen sollen. Gleichfalls wiirde eine
Verfeinerung der Messung des Potentialgefalles lings der Rohrachse, besonders aber Ausdehnung des MeBbereiches auf die
nahere Umgehung der Kathode - gleichbleibenden zylindrischen
Querschnitt vorausgesetzt - unter Umstanden l) einen entschei1) Wurde dabei Linearitiit des Gefiilles beobachtet werden, so wiire
Hm. J a f f k s Annahme widerlegt. Im entgegengesetzten Falle wiirde freilich eine Entscheidung zwischen beiden Vorstellnngen sich nicht ergeben.
Benterkung zu Hm. G. J u f k vorstehcnder Av6eit.
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denden Versuch liefern, dessen Durchfubrung freilich recht
miihevoll und kostspielig wiirde. Moglicherweise wurden auch
die Schwierigkeiten, denen Er. J a f f e bei der Erzielung einer
Ubereinstimmung in der Berechnung einer seiner grundlegenden GroSen fur mein Druckgebiet begegnet - umfangreicheres
experimentelles Material vorausgesetzt - zur Entscheidung der
Frage beitragen. Auch noch anders geartete experimentelle
Untersuchungen dtirften zu dem gleichen Ziele f ~ r e n und
,
ich
habe die Absicht, nach Erledigung laufender Verpflichtungen
wiederholt auf den Qegenstand einzngehen.
Demnach ist der Zweck dieser meiner Bemerkungen nicht
der , eine unmittelbare Folge von Erorterungen anxubahnen.
Meine Absicht ist vielmehr vorliiufig, es zu betonen, daB durch
die Arbeiten Hm. J a f f 6 s zwar - in fjbereinstimmung mit
meinen eigenen Gedanken - siohergestellt ist, da6 keinesfalls die Stobionisationsvorgange gewiihnlicher Art im Volnmen
fur die Erscheinungen verantwortlich gemacht werden kijnnen,
daS andererseits aber meines Dafiirbaltena eine einheitlich
zusammenhiingende Ableitung der Tatsachen ohm Einfuhriing
dem derzeitigen Beshnde' der Physik fremder Voraussetzuugen
nach wie vor nicht f i r gegeben gelten darf.
L e i p z i g, Physikalisches Institut der Universitllt,
11. Dezember 1920.
(Eingegangen 17. Dezember 1920.)
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