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Bemerkungen zu Hrn. Paschen's Abhandlung ДUeber die Emission erhitzter GaseФ

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2. Bemerkumnyen x u H r m . P a ~ c h e m ~ s
U e b e r d i e E m i s s i o n erhitxter GaseCC;
v o n E. P i * i n g s h e i m .
Abhandlwng
,,
I n seiner Arbeit ,,Ueber die Emission erhitzter Gase'.
glaubt Hr. P a s c h e n I) eine Frage entschieden zu haben, welche
von H i t t o r f 2 ) und W. S i e m e n s 3 ) aufgeworfen worden ist,
und mit der auch ich mich in meinen letzten Arbeiten4) beschiiftigt habe. Die beiden genannten Autoren haben gezeigt.
dass Sauersoff, Stickstoff, Kohlensaure und Wasserdampf bei
sehr hohen Temperaturen , welche die der nichtleuchtendeii
Bunsenflamme weit iibertreffen, keine sichtbaren Strahlen aussenden und haben daraus geschlossen, dass das von den
Flammen ausgehende Licht nicht eine Folge der hohen Temperatur ist, sondern unmittelbar durch die chemische Action
entsteht. Daran schloss sich die weitere Frage, ob Gase
iiberhaupt die Eigenschaft haben durch blosse Tempernturerhohung zur Emission ron Lichtstrahlen veranlasst zu werden ;
dass die obengenannten Gase JVurrnestrahlen in Folge ihrer
Temperatur aussenden, das hat S i e m e n s , allerdings ant
Grund nicht ganz einwandfreier Versuche, angenommen. Meine
eigenen Untersuchungen bezogen sich auf Metalldampfe , sie
haben gezeigt, dass sich uberall, wo wir die spectrale Lichtemission an metallischen Dampfen beobachten konnen, die Mitwirkung chemischer oder electrischer Processe nachweisen
lasst: und ferner, dass das Leuchten der Na- und Li-Dampfe
ohne electrische Entladungen bei Temperaturen, bei denen sie
in Flammen cin lebhaftes Licht aussenden, nicht eine Folge
der Teniperatur ist, sondern lediglich durch den chemischen
Process hervorgebracht wird. Da wir deinnach keinen einzigen
Vorgang kennen, bei welchem ein Gas durch blosse Tem1) Paschen, Wied. Ann. 50. p. 409. 1893.
2) H i t t o r f , Wied. Ann. 7. p. 587. 1879 u. 19. p. 73. 1883.
3) W. Siemens, Wied. Ann. 18. p. 311. 1883.
4) E. Pringsheim, Wied. Ann. 43. p. 428. 1892 11. 49. p. 347. 1593.
h'. Pringsheim.
442
peraturerhohung ohne Mitwirkung electrischer oder chemischer
Processe Licht aussendet, urid da wir andererseits sehen! dass
electrische oder chemische Actionen allein, ohne Mitwirkung der
Temperatur , das Leuchteri voii Gasen veranlassen konnen , so
glaubte ich mich zu der Aeusserung berechtigt: die Annahme,
dass Gase durch blosse Temperaturerhohung leuchten konnen,
ist eine weder aus experimeiitellen noch aus theoretischen
Griinden nothwendige Hypothese.
Unter dem ,,Leuchten" der Gase habe ich in meiuen
citirten Arbeiten immer nur das Aussenden des Linienspectrums
gasformiger Elemente verstanden , weil sich meirie Versuche
nur auf dieses bezogen haben; wie es mit rlem Bandenspectrum steht, daruber habe ich keine auf eigene Beobachtungen
gegriindete Meinung. Jedoch haben auch diejenigen Bandeuspectra, welche sich in Linien auflosen lassen, eirien so vollstandig anderen Chartrakter, als die Linienspectra der Elemeute l),
dass es an sicli nicht undenkbar ware, fur die Entstehung
der Bandeiispectren eine Ursache zuzulassen welche wir Lei
den Linieiispectren susschliessen. Gnnz unzulassig aber ist
es, die fur das Linienspectrum der Elemente gewonnenen Anschauungen unmittelbar nuf jedes discontinuirliche Spectrum
zu tibertmgen. Dies thut Hr. P a s c h e n , indem er schreibt a):
,,Unter dem ,characteristischen' Spectrum oder dem ,Spectrallicht' scheint Hr. Pringsheim nur die gewohnlich beobacht.eteii
__ _ _
1) Auch Hr. H.K a y s e r sieht zwischen Linien- und Bandenspcctrum
einen quulitativen Unterschicd. ( Wi n k e l m a n n ' s Handbuch der Physik
2. p. 421.) An der gleichen Stelle (p. 426 f.) iussert Hr. K a y s e r Bedenken gegen meine Anschauung. Der einzig thatsichliche Einwand den
er macht, liegt in den Worten: ,,Auch der Urnatand, dass wir einige
Spcctra in Emission und Absorption kennen, - nnd bei letzterer kann
von chemischer Wirkung doch keine Rede sein - ist gegen P r i n g s h e i m beweisend. Es wire hier das Cyanspectrum und ein Spectruiii des
Jods zu nennen." Die beiden angefuhrten Spectra sind Bandenspectra. Was
das Cyanspectrum beweiscn soll, welches meines Wissens nicht bei cheniisch
definirtem Cyan , eondern nur wiihreud des Verbrcnnungsprocesses beobachtet worden ist, vermag ich nicht zu erkennen. Das Absorptionsspcctrum des Jods tritt bei Temperaturen auf, bei welchen zwcifellos
eine lebhafte chemische Umlagerung der Jodmolecule vor sich geht, welche
sich durch Verinderung der Dampfdichte mit der Temperatur benierklich
macht.
2) 1. c. p. 410f.
Emission crhitzter Gase.
443
Xetallinieu l) zii rersteheti, z. B. beim Natrium die D-Liiiien.
Die Pringsheim'sche Ansclisuung hiitte aber keiiieii Sinn,
weiiii wir darunter etwas anderes, als irgend ein disconOb meine Antinuirliches Spectrum verstehen sollten."
schauung Sinn hat odcr nicht., da.ruber zu discutiren, sehe icli
rnich iiicht veranlasst, aber gegeu die in Clem angefulirten Sntze
willkurlich vorgcnoniniene Estrnpolatioti meiiier Aiisicht muss
ich midi entschieden verwahren. ,,Discontinuirliche" Spectra
komnien auch bei festeii und tlussigeii Korpern Tor, hier
handelt cs sicli nur urn charakteristische Gas- also Linienspectra.
Bel-or ich jedoch auf die Frage eingehe, welclier Classe
iron Spectren die iron Hrii. P a s c h e n gel'unclene Emissioii l-on
lioldeiisiiure nnd Wssserdnmpf nngehiirt, niochte ich zunkchst
eiiimal untersiichen, welche neucii Beweise seine Arbeit fiir
(lie Thatsti.che beigebracht hat, dass die ultrarot.he Emission
dieser Gase discoiitinuirlich uiid eine blosse Funkt.ioii der
Teniperatiir ist. Die Versuche voii Tyiidall, X a g n u s und
Riiii t g e n *) hatteii gezeigt., dass I~c~hlensaure
uacl Wasserdninpf
Warniestralileii absorbiren und in erhitztem Zustaiide emittiren?
H. W. J u l i u s 3, lint nachgewiesen, dass diese Gase bei ilirer
Entsteliung in dcr F1:tnime charakteristische Emissionsspectrrt
im Ultraroth zeigeii, uiid Angst.riim +) hat gcfunden, dass
Kohleiisii~u~e
cin Absorptionsspectruin besitzt n i t eincrn Naximum
zmischen I. = 3,5 und 1. = 5,4,u (aelches mit dem von J i i l i u s
gefundeiien Emissioiismaximum ubereinstimint) und eiiiein
scliwiichereii zwischen I. = 2,3 und 1, = 2 , 8 p . Dn soiiiit erwiesen war, class diese Gase eiii clarakt.eristisches Absorpt.ioiisspect.ruiu haben, dass sie bei ihrer Entsteliung in der F l m m e
ciii diesciii entsprecheiides Emissionsspect.runi aussendeii und
1) Diese Auslcgung ist nllerdings ctsns zu citg, cla ieh kcincu
Grund sche, zwisclien den ,,gew6hnlich" und den uicht gew6hnlicli beobaohtetcii Linien cincn Unterachied zu macheii. Jedoch wird dicse
Einschriinkung durcli den folgenden Srtz des Hrn. Pascheii mchr als
aufgchoben.
2) Rontgcn, Wied. Ann. 23. p. I u. 259. 1884.
3) H. W. J u l i u s , Arch. N6ed. des scienccs exactes. 22. 1). 310.
I 588. IXc Licht- uud W%rmestralilungverbraiiiiter Gasc. Berlin 1890.
4) Angstrom, Deutsche Revue. 1. p. 597. 1892.
44 4
&. Y rinpheim .
dass sie endlich bei Erhitzung durch Beriihrung mit heissen
Metallen Warmestrahlen emittiren, so koniite gar kein Zweifel
dariiber bestehen , dass das Spectrum dieser Warmestrahlen
dem Absorptionsspectrum der beideri Gase und ihreni Emissionsspectrum in den Flammen genau entsprechen musste. Hrn.
P a s c h e n gebuhrt das Verdienst, diese Thatsache, an deren
Richtigkeit von vornherein niemand zweifeln konnte, mit ausserordentlich feinen Hiilfsmitteln qualitativ und quantitativ nachgewiesen zu haben; das ist ein schoner Erfolg der Experimentirkunst , rrelcher unswe Kenntniss der ultrarothen Spectra
wesentlich gefordert hat , kann aber fur die Beurtheilung des
eigentlichen Problems keine neuen Gesichtspunkte liefern.
Noch in einer anderen Heziehung glaubt Hi". P a s c h e n
fur die Widerlegung der von ihm bekampften Ansicht neue
Grunde beigebracht zu haben. Er glaubt niimlich, man konne
im Sinne jener Auffassung, welche er falschlich mir zuschreibt,
den Einwand machen, dass die untersuchten Gase bei der
Beruhrung mit den heissen Metallen nicht nur erwgrmt, sondern auch theilweise dissociirt werden, und dass diese Dissociation als die TJrsache des Leuchtens zu betrachten sei.
Diesen Einwand sucht er dadurcli zu entkraften, dass er die
Emission bis zu moglichst, niedrigen Temperaturen hinab
verfolgt. Er findet, dass die CO,, welche bei der Temperatur
von 842 C. im Emissionsmaximum einen Ausschlag seines
Galvanometers von 566 Scalentheilen verursacht , mit sinkender Temperatur nur sehr allmahlich a n Eenergie abnimmt,
sodass noch bei der Temperatur von 114O ein Ausschlag von
3 Scalentheilen zu beobachten ist. Daraus schliesst er, dass
die Dissociation nicht die Ursache der Emission sein kann,
denn: ,,es ist nicht moglich, iioch eine Dissociation im gewohnlichen Sinne anzunehmen, wenn CO, nur mit Platin von
1 20° in Beriihrung kommt". Dieser Schlussfolgerung scheint
mir jede Beweiskraft zu fehlen. Die friiher angewandte Methode zum Nachweis der Dissociation durch die Dampfdichte
gestattete bei einer Temperatur yon 1700° eben spurenweise
die Dissociation zu erkennen. Wenn nun die auf der Strahlung
beruhende Methode des Hrn. P a s c h e n so fein ware, dass ihm
die Dissociation bei 8420 (von den sehr grossen Fehlern der
Temperaturbestimmung sol1 hier abgesehen werden) einen Am-
Emission erhitzter Gase.
445
schlag yon 566 Theilen gibt (was bei der erstauiilichen Empfindlichkeit spectralanalytischer Methoden nicht verwunderlich ware),
so ist nicht einzusehen, warum nicht bei 114O ein Ausschlag
von 3 Scalentheilen erhalten werden soll. Die Dissociation
schreitet im Anfangsstadium, wie wir wissen, nur sehr langsam
mit der Temperatur fort, und es war daher auch vom Standpunkte der Dissociationshypothese lrein anderer Verlauf als
der von Hrn. P a s c h e n gefundene zu erwarten. Dass aber
diese Hypothese selbst begrundet ist , mochte ich keineswegs
behaupten.
Welcher Art sind nun die ,,discontinuirlichenll Spectra
der CO, und des Wasserdampfes? Nach den Messungen des
Hrn. P a s c h e n besteht das Emissionsspectrum der CO, im
weseutlicheii aus eiuer Bande, welche etwa von il = 4,0 his
3, = 5,5 p geht, der Wasserdampf hat mehrcre Maxima,
und die Emission erstreckt sich mit wechselnder Intensitat
ununterbrochen yon 3, = 0,8 bis weit uber 3, = 8 p. Demnach geht die Emission der CO, iiber ein Spectrdgebiet,
welches im Normalspectrum etwa dreimal so gross ist, als
das giinze sichtbare Spectrum, die des Wasserdampfes erstreckt
sich uber das gesammte untersuchte Gebiet, welches etwa
20miil so gross ist, als das sichtbare. Hier kann man kaum
noch von einein ,,discontinuirlichendlSpectrum sprecheri ; rleiin
dann wiirde es iiberhaupt keine continuirlichen Spectra geben,
da es keinen vollstandig schwarzen Korper gibt, der alle
Strahleri \-on A = 0 bis 3, = cc gleichmassig absorbirt und
emittirt. Ganz analoge Spectra wie fur Kohlensaure und
Wasserdampf wiirde man bei allen festen nnd fliissigen KGrpern
finden, wenn man sie in gendgend diinnen Schichten untersuchen wiirde und ganz entsprechende Absorptionsspectra sehen
wie z. B. im sichtbaren Gebiete bei diinnen Metallschichten.
Die Spectra von Kohlensaure urid Wasserdampf sind also
zwar durch die Lage ilirer Maxima fur die betregenden Gasr
charakteristisch. ebenso wie L . B. die Absorptionsnlaxima cles
Blutfarbstoffes fur diesen charaliteristisch sind, aber sie sind
keinc charakteristischen Gasspectra, sondern entsprechen vollstandig den continuirlichen Spectren fester nnd flussiger Korper.
Null ware es allerdings mijglich zu behaupten, dass diese
Spectren Bandenspectra sind welche sich bei genauerer
.
446
3.Prinpheim.
Untersuchung in Linien auflosen lassen wiirden. Aber diese
Behauptung lasst sich vorlanfig nicht beweisen und es ist
keine Aussicht vorhanden, dass die voii Hrn. P a s c h e n angewendete Methode cliesen Beweis jemals liefern kann.
Von den quantitativen Resultaten der Paschen’schen
Arbeit mochte ich nur anf eins eingeheii. Er findet die Intensitat des CO, -Maximums im Spectrum des nach seiner
Schatzung etwa 1200° heissen Gases fast ebenso gross als in
der Bunsenflamme. und schliesst dareus, das? auch in dieser
die Emission von Kohlensaure und M’asserrlampf lediglich eine
Folge cler Flammentemperatur ist. Ob die Messungen auf gleiche
Mengcn strahlender CO, unter gleicheii geometrischen Bedingungen bezogen sinil, lasst sich au? der Beschreibung der
Versuche leider vicht ersehen. Das Resnltat jecloch ist nur
schwer in Einklaiig xu bringen mit den Versuchen von J n l i u s .
welcher in den Flnmmen der verschiedeneii Kohlenrvasserstoffe
immer nur die Emissionsn~asirnavon Kohlens?Lnre uiid Wasserdampf fand. obwohl z. B. in cler Buiisenflarnmu das Methan in
grossen Qumititriten vorhaiiden ist , melches nach T y n clall
etwa 4.5inal so st:trk absorbirt als CO,, und nnch $ n g i t r i i m
ein cliarakteristisclies Masinnin1 besitzt. Von dieseni &laximum
des Methans findet sich weder in der Zeichnung des Flamnienspectrums yon J n l i u s iiocli in der yon Hrn. P a s c h e n selbst
gegebeneri die leiseste Ancleutung. Ebenso ist in dem von
J u l i u s untersuchten Spectrum des in C1 verbrelinenden H
iiur das HCI-Masirnuin. nicht aber das des C1 zu entdecken.
obwohl A n g s t r o m und P:ilmerl) sowohl fur HC1 als fiir C1
ein charakteristisches Absorptionsmaximuni gefunden haben.
Ferner ist das von Hm. Pzrschen erhaltene Resultat schwer
mit der yon R. T. H e l m h o l t z 2, gefundenen Thatsache in
Uebereinstimmung zu bringen, dass durch das Vorwarmcn cler
zu verbrennenden Gase die Gesanimtstrahlung der Flxmmen
2iaufig sehr erlieblich abnimmt, obvrohl die Flammentemperatur
bedeutend in die Hohe geht.
1) L n g s t r i i i n uncl P a l i n e r , Ofvcrsigt af Kongl. VetenskapsAkademiens Forlrandlingar. p. 389. 1803.
2) R. v. H e l m h o l t z , ,,Die Tickit- und Wiirmestrahlung vcrbrennencler Gase“. p 56 ff. Uerliii 1890.
Bmission erhitzter Gase.
447
Alles in allem kann ich meine Ansicht nur dahin zusammenfassen, dass Hr. P a s c h e n mir eine Anschauung untergelegt
hat, die ich niemals ausgesprochen habe, und auch nicht hatte
aussprechen kiinnen , ohne mich mit fruheren Beobachtungen
in einen ungeliisten Widerspruch zu setzen, und dass demgemass seine Versuche, welche sich gegen diese Snschauung
richten, mit der Ton mir behandelten Frege nur in einem sehr
losen Zusammenhange stehen.
Uebrigens scheint mir sehr wenig darauf anzukommen,
ob man den Gasen die hypothetische Eigenschaft, bei hahen
Temperaturen ein Linienspectrum auszusenden, zuschreibt oder
abspricht, wenn man nur an der Thatsache festhalt, dass bei
alleri Methoden, welche wir zur Erzeugung von Gasspectren
anwenden, das Leuchten eine Folge electrischer oder chemischer Vorgange ist.
B e r l i n . December 1893.
Zzisatz 6ei der Correctur. Die vorstehenden Bemerkungen
waren schon an die Redaction dieser Zeitschrift ahgegangen,
a15 zwei neue Arbeiten des Hrn. P a s c h e n erschienen. I n der
einen l) von ihnen wird u. a. das ultrarothe Absorptionsspectrum
des fiiissiyen IIassers untersucht, und es ergiebt sich, was schon
J u l i u s rermuthet hatte , dass dieses ein charalrteristisches
Maximum besitzt, welches init einem Hauptmaximum des
Whs.serdamnpfesvollstandig ubereinstimmt. Ein besserer Beweis
fur meine Anricht, dass diese ultrarothe Strahlung nicht den
Charakter von Gasspectren besitxt , sondern vollstandig dem
Wiirmeipectrum fester und iiiiissiger Kiirper entspricht, konnte
wohl nicht geliefert werden.
1) P a s c h e n , Wied. Ann. 51. p. 1. 1894.
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