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Beobachtungen ber den Effekt des elektrischen Feldes die Druckverschiebung und die Verbreiterung von Serienlinien.

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170
4.
Beobachturrgen iiber den Effektdeu etektrischm
XeIdes, &$e Druckvarsch~ebungund dQe
Verh.r&emcng v o n Seriien.Zdn.Qen.;
won M. R 4 t t a v .
Inhalt: 9 1. Anfgabe. - 0 2. Methoden. - 3 3. Zinklinien. Qnecksilberlinien. - $ 5. Lithinmlinien. -- 3 6. Calciomlinien. Zoeammenfsssuq.
k I . Aufgabe.
Uber die Verschiebung von Spektrallinien durch die Erhtihung dea Gasdruckea lie@ bereib eine groSe Zahl von Beobachtnngen v0r.l) Auch sind zur Erkliirung der Erscheinung
bereite eine R,eihe von Hypothesen und Theorien aufgestellt
worden. Zuletzt hat .T. S t a r k 2 ) folgende Erklarung fur die
Thckverschiebung ale sehr wahrscheinlich bezeichnet :
Wie er3) und andere Beobachter gezeigt haben, werden
Spektrallinien unter der Wirkung eines endlichen (homogonen)
elektrischen Feldes in Komponenten zerlegt oder ohne Zerlegung verschoben. Erfolgt die Emission von Spektrallinien,
wahrend sich ihre Triiger im elektrischen E’eld von seiten beoachbarter Molekble (Ionen) befinden - S t a r k nennt diese
Frlder zwiechenmolekular oder molelektriech -, so mu8 ebenfalls eine Zerlegung oder Verschiebung der Linien eintreten.
Ila in einem Hanfen zahlreicher Serientrager gleichzeitig verschieden starke elektrische Felder wirksam sind, so werden
die Zerlegungen bzw. Verschiebungen fur die verschiedenen
Wager verschieden gro6 sein, und die von der Gesamtheit der
Wager gelieferte Spektrallinie wird daram eine Verbreiterung
1) W. J. Humphrey s, Bericht iiber die Versehitbmig von Spektralinran durch Drnck. Jahrb. d. RPd. n. El. 6. p. 324. 1908.
2) J. Stark u. H. Kirecbbaum, Ann. d. Phys. 43. p. 1044. 1914.
3) J.Stark, Elehtrieche~pektral~nnlyse
chemiscber Atome. S. Hirzeel.
L ~ p z i g1914.
Reobachiungcn ubet depz E f i k des eleklrkchcn E'eldes usw. 171
und im allgemeinen eine Verschiebung ihres Intensitiitsgipfels
gegen die scharfe, unbeeintiuSte Linie zeigen. Diese Verbreiternng, welche von den zwischenmolekularen oder molelektrischen Feldern herriihrt, hat S t s r k niolelektrische Verbreiterung genannt.'j Es ist demnach mit der Verschiebung
von Spektrallinien unter der Wirkung molelektrischer Felder
notwendig verkniipft eine Verbreiterung derselben. Bei Zunahme des Gasdruckes nimmt der mittlere Abstand des Serientragers von den benachbarten Gasmolekillen ab und infolgedessen die Wirkung der molelektrischen Felder auf die Spektrallinien zii. BIit steigendem nruck mnS daher die Verschiebung
iind gleichzeitig die Verbreiterung zunehmen.
S t a r k hat bereits auf einige Falle hingewiesen, in denen
tlas Vorzeichen und die GroBe der Druckverschiebung voii
Serienlinien mit dem Vorzeichen und der GriiSe des Effekts
des elektrischen Feldes iibereinstimmen. Nine eingehende
experimentelle Priifung dieaer fibereinstimmung stand indessen
noch aus. M m kann diese auf Grnnd folgender uberlegungrn
durchfilhren :
Erstens nuU gepriitt werden, ob das Vorzeichen der Druckverschiebung und der sie begleitenden dissymmetrischen Verbreiterung von Spektrallinien iibereinstimmt init dem Vorzeichen der Verschiebung oder der Dissymmetrie des Effekts
des elektrischen Feldes auf sie. Es muB also der Verschiebuiig
einer derienlinie nsch langeren Wellen eine Druckverschiebung
ebenfalh nach langeren Wellen entsprechen ; umgekehrt einer
Verechiebung durch das elektrische Feld nach kiirzeren Wellen
ebenfalls eine Druckverschiebung nach ktirzeren Wellen.
Zweitens muS untersucht werden, ob die Druckverschiebung
uud Verbreiterung von Serienlinieri entlang der Serie sich in
derselben Weise mit der Ordnnngszahl einer Linie andert, wie
der Efl'ekt des elektrischen Feldes. Und zwar muS die Druckvenchiebung und Verbreiternng mit steigender Gliednnmmer
zunehmen, wie dies fur den Effekt des elektrischen Feldes iu
allen bis jetzt nntersuchten Fallen festgestellt worden ist.
Seit von S t a r k die obige Hypothese zur fiklarung der
Druckverschiebung anfgestellt worden ist , sind iiber sie neue
1) J. Stark, Bericht iiber die Verbreiteraag
Jahrb. d. Bad. u. El. 12. p. 549. 1915.
YOU
Spektrallinien.
172
M. Kitter.
Beobachtungen vcriiffentlicht wordeu, die zwecks ihrer Prnfuug
rerwendet werden kiinnen. Dies i d in! iiachstehenden geschehen. Freilich mutlteii diese Beobachtungcn durch neu
Messuugen erggnet werden; insonderheit muBto fiir die in Brtracht kornmenden Iliuien der EHekt des elelrtrischen E’eldw
und ihre Vcrbreiterung untersuctit werdelr.
2. Methodeu.
In der vorliegenden Arbeit wurde eiue Reihe von Spektrdlinieu anf ihren Effekt des elektriachen k’eldes untersucht. Die3
geschah mit Hilfe der Kathodenschichtmethode uud zwar wurdr
die von S t a r k beschriebenel) und erprobtc Rohro Fig. 1 angewendet. Zu ihrer F’iillung diente teils Helinni, teils Argon, d:r.+
etwas Stickstofl’ enthielt. Zur untc-rsuchuog kame11 nur Linieri
von Metallen. Um sie im Gasrailin zur Ehission zu bringen,
wurden die betreffeuden Metalle alu Kathode des Glirnmstromw
angewnndt. liifolge der Zerstaubung, welche in Helium uud
Srgon besonders groB ist, erscliienen ihre Serieiilinien unmittelbar vor der Kathode in dem vor dieser liegenden elektrischeu
Felde. Desseri Starkc hatte gems den Nessungen an Heliumlinien (Liebert) in alleu YOU mir uutersuchtsn Fallen denselben Wert, riiimlich ungefahr 26 000 Volt/cm.
Die Metalle wurden als 2 - 3 mm dicke Kappen auf die
Stirnfliiche eines Kupferstiftes aufgesctet , der als Kathode
diente.
Der Glhumstroui wurde erzeugt inittels Gleichspanuung
YOU 4600 Volt.
Diese wurde orhalten durch Hintereinanderschalten einer HoohRpHnnungedlyuaino (3500 Volt) und einer.
Hochspannungsbatterie (1000 Volt).
,913 Spektrograph dientt. ein vorziiglicher Apparat 2; vwi.
zwei 600-Quanprismen und Objektiven Yon ungefahr 60 CUI
Brennweitt?. E r iet von der E’irma Steinheil-Muixhen nacl,
den Angabeu yon Prof. S t a r k gebaut. Es wurde da.8 Bild der.
ersten Kathodenschicht in der von S t a r k angegebenen Weise
mit &nem Quarz-FluBepat-Achromat :tnf den Spalt des Spelitrographen geworfeu.
1) 3. Stark. 0.H a r d t k a u. G . Licbcrt., Ann. d. Phys. 56.
p. 581. 1918.
2) G . W e n d t u. H. A. W e t r e l , AUZI.d. W ~ RM
. . p. 425. 1918
Hrohrrrhtiinyeii
iiher den EffeRt ties elrhirischeir kddw (im. 1 73
Urn Bilder von der Veibreiterung der untereuchten Linien
zu erhalten, wurden sie mit dem Quarzspektrographen an dem
Lwhtbogen in freier Luft aufgenommen. Und zwar beatanden
vutweder beide Pole ~ L R Sdam Metall, deaeen Linien untereucht
werden aollteii, oder es wurde iru Palle des Lithium in eine
Vertiefung dcr poRitiven Kohle reichlich Lithiumsalz jLiC1)einpefiillt.
M Rittet.
174
Die Ausmewung der Spektrogramme erfolgte zum gr21Bt.m
Teii mit dem H a r t m a n nschen Mikrophotometer, zum kleinern
Teil vermittela eines mit zwei Kreuztischen yemehenen Mikrnfikope.
$ 3. Zinklinien.
Uber die Druckvorschiebung von Zinklinien liegt eine eii%gehende lJntersiichung von Swaiml) vor. Wie sie e r g a l ~
werden sowohl die Linien der ersten, als auch der zweiter:
Nebenserie von Triplets im Lichtbogen durch Erhohung d ~ s
Gasdruckes nsch langeren Wellen verschoben. Und zwar niruiri t
in beiden Serien die Verschiebung zu mit steigender Glied11 cimmer.
Sie ist innerhalb der ersten Nebenserie umgekehrt
proportional der dritten Wurzel aus der Wellenlange. AuRerden iet sie fiir die Komponenten eines und desselben Tripleti
T a b e l l e 1.
. . .~..
__ .
.- .
Bezeichnnng
1 N,I
1 N,II
I N,III
1 N,i
.
I Ns11
I N,III
I N,I
I N,Ir
X N,III
- .-.... ...
'
.- .- .
..
Wellenlange i I Verschiebung
in1
n ~ i n
--- -_ .- -_.-____
-_ _
3346,04
4- 0,0046
3345.62
I
+ 0,0045
3345,13
'
+ 0,0017
+ 0,0044
'
+ 0,0044
3282,43
1
+ 0,0045
2802,ll
-t 0,0024
I2800,90
+ 0,0082
\2800,17
f 0,0088
2771,05
:
+ 0,0085
'
12770,94
'
i 0,0077
2756,53
I 0,0092
,I
2608,65
4- 0,0112
2582,57
+ 0,0091
I
I
~
1
{
~ 1~
~
~
$
1
1
I
1
I
4570,OO
4- 0,0085
mgenhhert gieich groB. I n Tab. I sind die von S w a i m ci-haltenen Zahlen zueammengestellt Da somit durch Y w a i m 9
Messungen die Druckverschiebung in der ersten Tripletnebclneerie dee Zinks bekannt war, 80 war von mir im Ginne der
geetellten Anfgabe der Effekt des clektrischen Feldes ant dir
1) V .
E.S w a i m , Aetrophys. Jonm. 40. p. 197.
1914.
Beobaehtungen iiber den Effekt der elekirischen Peldes w w . 17.5
Linien derselben Serie zu untersnchen. Die mir zur Verfiigung
stehende Feldstiirke, ferner die von mir verwendete Dispersion
und Lichtstike dee Spektrographen, lieB lediglich f i r eine
beschriinkte Anzahl von Zinklinien die Untersuchung des Effekte
des elektrischen Feldes zu. Die erhaltenen Ergebnisse sind
in Tab. II zusammengeatellt.
T a b e l l e 11.
-__
FeldstErke ca. 26000 Volticm.
Bezeicbnung
Wellenliinge 1
in IL
__
I
I
I
I
I
I
I
N,I
N,IT
N,,III
N,I
N, I1
N, 111
N,I
2608,6
2582,5
2570,O
2516,O
2491,7
2479,H
2463,7
__
-_
Vemchiebnng
A l in A
______
0,12
0,12
+
+
+ 0,lO
+ 0,23
+ 0,2a
+ 0,26
+ o,c2
GemaB vorstehender Tabelle werden die Link1 der ersten
Ikipletnebcnserie des Zinks bei der von mir angewandten &Idsth'rke ohm Zmlegung nach langeren Wellen verschobai.
Ferner sind gemaB Tab. I1 die Perschiebungen der Komponenlen dessclben Trpriplets ayenahcrt gleich yrop. l
hQleiche
gilt f b die Drnckverschiebung.
Wie Tab. I1 ersehen IaBt, nimmt entlang der Serie die
Verachiebung der ersten Tripletnebenserie durch das elektrische Feld mit steigender Gliednummer, also mit abnehmender
Wellenlilnge zu. Es ist dies ein Gesetz, welchem der Effekt
des elektrischen Feldes bei allen bis jetzt untersuchten Serien
folgt. Nach den oben mitgeteilten Ergebnissen S w a i m s folgt
auch die Drnckverschiebnng ron Zinklinien demselben Gesetze.
Bus der Ubereinstimmung der zwei EX'ekte in den drei
rorst,ehenden Pnnkten (Vorzeichen, Venchiebung innerhalb
eines Triplets und Verschiebung entlang der Serie) darf gefolgert werden, daS die Drnckverechiebung ihren Ursprung in
der Wirkung elektrischer Felder hat; es kiinnen dies nnr die
zwischenmoleknlaren oder molelektrischen Felder sein. F Q
das Glied I N,, ist sowohl die Druckverschiebung, wie der
Effekt des elektrischen E’eldes bekannt; CJ kanii dahrr die
mittlere Sfarke der molelektriscben €!’elder aus den betreffenden
Zahlen der Tttbb. I u. I1 berechnet werden. Es ist iiach
Swaim die Versehiebung der Linien des Triplets I N, beini
Ubergaug von sefir kleinem Druck zu einer AtmosphAre tlurchachnittlich 0,0096 A. Nscli Tab. I1 ist (lie Fmxhielung der
Liuieu tlesselben Triplets 0,12 A fur ein Feld von 2600U
Volt/cni. Hieraus berechnet sich bei An~iahme von Proportionalitiit zwischei Feldstarke und Versehiebung als iuittlere
lnolelektiische E’eldutarke 2080 Volt/cm. Diese Feldstiirke
cm Abstautl Y O J ~einer punktflormigen Laherrscht iu 8 .
clung. Es ist eiri Wert, der bei eiriem G-asdruck Y O U 760 rum
durchaus plsusibel ist.
L6 f
2‘o
1 ,R
i
I
l,()L--L1____,
O,? 0,4 iJ.0 O,d
Abetdud in miii
Fig. 2.
2.
--+
Abstlrnd iu inin
Fig. 3.
1-
Xie oben dargelegt wurde, ist auf Gruiid einer theoretischen tfherlegung zu erwarten, :laS die Druckveruchiebung
bei Zinklinien n i t einer tlissymmetrischen Verbreiterung verbunden ist. Dime Erwartung wurde durch meine Aufnahmeu
vollauf bcstatigt. n i e yon mir untersuchten Zinklinieu sind
alle ziemlich stark verbreitert. Die Ferfmttemity nimmt e n t h y
der Serie rasch mit steigmder G‘lie~~nurnriterzit; xuden is& sic
tlissymtnetri.sch, tcnd m a r ist der Atfall der Ititemitiit nuch
langercn If‘ellen langsamer uls nach hiimeren. Fig. 2 zeigt fir
die erate Komponente des Triplets I S, die Verteilung der
Schwiirzuug. Fig. 3 zeigt dnsselbc fiir (lie zweite Komponente
1.3
P
Beobachtungen iiber den affekt
dcs
eiektrischen Feldes usw. 1 7 7
des Triplets I Xs. Fur das Verstiindnie dieser Verbreiterung
zu bemerken, da5 D R C ~Starks Dadegnngen') bei den angewandten Versuchsbedingiingen (Emission im Lichtbogen bei
Liemlich groBer Dampfdichte) eine gberlagerung von molelektrischer und molstodlicher Verbreiterung statt hat. Auch
mag, nach Stark, die Eigenabsorption die Intensitiitsverteilung
in der verbreiterten Linio beein flusaen. Bas Wesentliche ist
jst
itides die Diasymmetrie der Yerbrderung. fhr Porzeichen ( s t i kere Verbreiterung nach langeren Wellen) stinimt niit den4 Potzeichen des Bffekts des elehbischen Feldea und mit demjcniyen
der Druckuerschiehung uberein
8 4. Queck8ilberlinien.
uber den Effekt des elektrischen Feldes auf Quecksilberlinien liegen bereits Beobachtungen von G. Wendt und R A.
Wetzel? vor. Sie haben ihn fttr sehr groSe Feldstiirken
(60000-100000 Volt/cm) nach der von S t a r k angegebenm
Kanalstrahlenmethode untersucht. Sie erhielten in der ersten
Nebeneerie der Triplets bei allen untersuchten Linien eine
Verschiebung nach liingeren Wellen, zum Teil unter gleichzeitiger Zerlegung in mehrere Komponenten. Nur bei der
Linie R 2803 gebeu sie eine kurzwellige Komponente an; indessen emcheint es nach den seither vonStnrk3) und Liebert')
erhaltenen Resultaten fiber daa Erscheinen neuer Serien im
elektriachen Felde nicht ausgeechlossen, da6 jene kurzwellige
Komponente eine neue besondere Linie damtellt 1st dies zntreffend, 80 wtirden die Linien der ersten Tripletnebenaerie dea
Qaeckeilbers nur nach langeren Wellen verschoben, ohne bei
schwachen Feldern und ml0iger Dispersion in einzelne Komponenten zerlegt zu werden. Ich babe nun die Beobachtungen
von W e n d t und Wetzel fir die dritte Komponente des
6. Gliedes (I N,, I11 2378,39) mit der von mir angewandten
Ksthodenechichtmethode miederholt. Wie sich ergab, wird sic
durch ein FeM von 26000 Polt/cm ohne Zerlegung urn 0,46 d
nach langeten Wellen verschoben. Wendt und Wetxel fanden
1) J. Stark, Jrhrb. d. Rad. u. El. 18 p. 405. 1915.
2) Q. Wendt u. R. A. W e t e e l , Ann. d. Phye. 60. p. 49. 1916.
3) J. Stark, Ann. d. Phys. ML p. 507. 1918.
4) Q. Liebert, Ann.d. Php. 66. p. 610. 1918.
H.hWt-r.
178
fiir ein Feld von 60000 Voltjcm eine Verschiebung der Linie
urn 1,18
6. Wiihrend
60000
das Verhiiltnis der Felder 26000 den
Wert 2 3 ergibt, hat das Verhaltnis der Verechiebungen den
Wert A
Lg = 2,57; cs wkchst demnach, Oenauigkeit der beider0,4b
aeitigen Messnngen vorauegeaetzt, die Verschiebung nicW proportional der Feldstkrke, sondern etwas rascher, ein Verhdtnis, das L i e b e r t auch far die Hauptlinien des Helium8 fend,
welche ohue Zerlegnng nach Iangeren Wellen verschoben
werden.
AuSer der Linie 12378,39 habe ich, iiber W e n d t und
W e t z e l hinausgehend, die Link 12399,81 untersucht. Es ist
dies in der hier angewandten Bezeichnung Linie I N7 11. Sie
Eoird durch cin Peld won 26000 Fooltlcm ohnc Zerlegung urn
1,08 nach langeren Wellen verschoben. Der Vergleich zwischen
I 2378,39 und I 2399,81 lehrt, daf3 anch in der ersten Tripletnebenaerie vom Quecksilber der Effekt des elektrbchen Feldes
mit steigender Gliednummer zunimmt, wie W e n d t und W e t z e l
bereits fiir die vorhergehenden Glieder dieser Serie festgestellt
habeo.
Uber die Drnckverschiebung der Quecksilberlinien liegen
bia jetzt sehr wenig Beobachtungen vor. For die Linie
13650,31 (I N, I) wurdel) filr eine Druckerhahung um eine
BtmosphiZre eine Verechiebung von 0,0066 A nach liingeren
Wellen gefunden. Wenn also, wie zu erwarten ist, auch innerhalb der ersten Tripletnebenserie des Quecksilbers die Druckverschiebung entlang der Serie dssselbe Vorzeichen hat nnd
mit eteigender Qliednommer zunimmt, so muB die Druckverschiebung fiir die Glieder IN,, 111 (12378,39) und I N, I1
(12399,81) ebenfalla nach langeren Wellen erfolgen und erheblich groSer sein als fiir I N, I (2 3650,31) Gleichzeitig
mu6 gema6 den obigen theoretischen Darlegungeu die Druckverschiebung von einer dissymmetrischen Verbreiterung hegleitet sein.
Diese Folgerungen wurden an dem Hg-Lichtbogen in einer
Heraeus-Quarzlampe in folgender Weise geprifft. Es wurden
1)
W. J. Humphreya, JaLrtJ. d. Itad. u. El. 6. p. 341. 1908.
Beobaehtungcn ubet den Effekt des el Atriachen Feldes w w . 179
die genannten Hg-Linien erstene aufgenommen an dem Lichtbogen bei eehr niedrigem Dampfdruck, wie er unmittelbar
nach dem Ztinden wiihrend der ereten 20 Sekunden vorhanden
ist Unter dieeer Redingung erscheinen olle Hg-Linien, such
die genannten, scharf. Zweitens wurden die Linien an dem
Lichtbogen aufgenommen, wenn infolge starker Erwllrmung
der Lampe durch liingere hohere Belastung der Dampfdruck
80 hoch gestiegen war, dsS die Elektrodenepannung von 20 Volt
unmittelbar nach dem Ztinden auf 160 Volt angewacheen war.
Unter dieeer Bedingung erechienen die Linien stark verbreitert.
Um die Wellenliinge der Intensitlitagipfel der zwei Linien
fiir die zwei Bedingungen (niedriger und hoher Dampfdmck)
zu ermitteln, wurde folgenderweise vex fahren. Unmittelbar
nach der Belichtung der Platte im Spektrographen mit der
Hg-Lampe wurde auf die Platte das Spektrum dee Eieenbogens
entworfen und zwar nicht direkt, eondern ee wurde vor dem
(in dor Mitte auf die Liinge von etwa 2 mm abgedeckten)
Spalt ein wei6es Blatt Karton unter ungeflihr 45" aufgeetallt
und diesee Blatt mit dem Eisenbogen beleuchtet. Auf dieae
Weise war dafur geeorgt, dab dae Spaltrohrobjektir bei der
Vergleichsaufuahme immer volletgndig gefilllt war, ale0 eine
Vmchiebung der Eisenlinien von Aufnahme za Aufnahme
infolge einer Anderung in der Stellung des Eisenbogene bei
direkter Belenchtung auegeschloseen war. Es n u d e dann der
Abstand des Inteneitiitsgipfele der Quecksilberlinie ron einer
benachbarten scharfen Eieenlinie einmal an dem Spektrogramm
bei niedrigem Dampfdruck, eodann an demjenigen bei hohem
Dampfdruck gemeaeen. Die Differenz der AbstiLnde lieferte
die Vemchiebung der Queckeilberliuie infolge Steigerung dee
Dampfdruckes. Eine Reihe von Einstellungen auf denselben
Inteneitiitsgipfel lieferte untereinander gute Ubereinstimmung.
Zur Kontrolle wurde noch die Schwiirzungeverteilung mit
Hilfe dee Mikrophotometere gemeseen. Die so ermittelte Lage
des Hochstwertes der Schwilrzung (Intensitatsgipfel) stimmte
mit der unmittelbaren Einetellung auf deneelben ebenfalls
tiberein.
Wie eich ergab, wird soroohl die Linie I 237839 ( I NBHI),
als aueh die Linie 1 2399,82 ( I N , 11) durch ahiihung des
18u
.$I. Ritter-.
Uumpfdruches OOR (ken; :iierleren it'ert ( c a . 0,I mm) bei Rlei.wr
Eiekirodenspannuily (20 V-o'oltf zu ilem hiiheren Driick (mekrcre
100 mm) bei gro/ler E'lehtrodeiispnnnu~ig( 150 7012)
nnch liingewn
Felbia verschoben.
ljie rerschiebung I) Leh.i.igt fib-.
h 2378,39 (I N, 3.13.) 0,lO
I2399,81 (1 N, 11) 0,21 .I\.
DemgemaB haben auch in der ersten Tripletnebenserie
des Quecksilbers der Effekt des elektrischen Feldes und die
1)ruckverschiebung drts gleiche Vorzeichen, und heide nehmen
0.7 [
0.8
1
Abetand in mm
Fig. 5.
A
--+
mit steigender Gliednummer entlaug der Serie zu. Als mittlere
Stiirke der molslektrischen Felder, welche die Druckverschiebung
bewirkten, berechnet sich ans deli vorutehenden Angaben fur
N, 5600, fiir N , 4900 l'olt/cm.
Fernsr ist in lhreinstinimung mzt den eiiileitenden theow1W'c/1m Barlegmgen die Di.uckverschieliing der untersuchten
Hg- Linien mit einer disymmctrischen Verbreitmir!g ivrbundcn.
Die Figg. 4 u. 5 geben die Schwiirzungsvertcilung €ir die
beiden untersuchten Quecksilberlinien wieder, wie sie an der
Quarzlampo boi hohem Dampfdruck erhalten wurden. Die
gestrichelte Lotrechte markiert die Lsge des Intensitatsgipfels
der Linien frtr niederen Druck.
1) Die hier sngegebenen Wellenliingen der zwei Hg-Linien sind
dern Handbuch von K a y s e r entnommeii. Sie wurden van S t i l e s RU
dern Bogen in Luft erhalten. Sie Bind darum wohl bereits um die Dmckverschiebung vergriidert. Auf eine genaue Bestimmang der Wellenliinge
kam es mir indes nicht an, sondcrn ouf die Festatellang einer etwaigen
Dmckveracbiehuna.
Beolachtungen iiber den EffecAt des etektrkcheii Eetdes usw. 181
§ 5. Lithiumlinien.
Das Lithiumspektrum ist im Sichtbaren auf den Effekt
des elektrischen Feldes bereits untersucht worden. Aus der
ultravioletten Hauptserie ist bis jetzt nur das zweite Glied
13232 von S t a r k und Kirschbaum’) gepriift worden. Sie
fanden ftir ein Feld von 38000 Volt/cm eine Verschiebung der
Lillie um 0,13 A nach Rot. Wenn nun auch zu erwarten war,
(la6 die Hauptserienlinien des Lithiume, entsprechend der
Analogie der im Sichtbaren liegenden Nebenserien der beiden
Element8 Li und He, sich wie die eingehend untersuchten
Heliumhaup tserienlinien a) verhalten wiirden (Verschiebnng nach
Rot ohne Zerlegung), so erschien doch eine PriZfung dieses
Analogieschlusses a n einer weiteren Linie derselben Serie
wijnscheuswert. Mit Rficksicht suf die Dispersion des von
mir verwendeten Spektrographen wahlte ich fiir diesen Zweck
die Linie 22562,6.
Wie meine Spektrogramme ergaben, wird diese Jinie (das
vierte Qlied der Li-Hauptserie) durch ein geld von 26000
I.’olt/cm urn 0,36 2 naclr langeren Wellen verschoben. Der Vergleich dieses Ergebnisses mit obiger Angabe iiber die Linie
43232 lehrt, daB auch in der Lithiumhauptserie der Effekt
4es elektrischen Feldes (Verschiebung ohne Zerlegung nach
Rot) mit steigender Qliednnmmer zunimmt. Das gleiche Verhalten zeigen nach den Untersuchungen von L i e b e r t die entsprechenden Linien der Heliumhauptserie.
Auf Druckverschiebung ist von der Hauptserie des Lithiums die Linie 2 3232 untersuchts); fiir eine Druckerhiihung
um eine Atmosphare trat eine Verschiebung der Linie urn
0,0075 auf.
Es stimmt demnach das Vorzeichen der Druckverschiebung
der Li-Hauptserienlinien mit dem Vorzeichen des Effekts des
elektrischen Feldes iiberein. Dementsprechend weiaen diese
Linien auch bei der groSen Stromdichte im Lichtbogen in
freier Luft eine entlang der Sene zunehmende dissymmetrische
Verbreiterung nach Rot auf, insofern die Intensitat nach der
1) J. Stark u. H. Rirechbaum, Ann. d.
Phye. 43. p. 1029.
2) G. Liebert, Ann. d. Phye. 66. p. 592. 1918.
8)
W. J.Humphreys, Jahrb. d. Rsd. u. El. 6. p. 338.
Aanrlon der Phyilk. IT.Folge. b9.
18
1908.
1914.
I h2
M. Hitter.
langwelligen Seite iangaamer nbfallt als nach cter kurzaelligen.
Eine Anschauung davon gibt Fig. 6. Die o-o-o-Kurve
gibt die Schwarznngsverteilung in einer Linie wieder, welche
bei sehr gro6er Dampfdichte den Anfang einer Selbstumkehrnng zeigt.
2.1
h-2562.6 A
70
t/v"
!
1 1 C
-4bstand in trim
1.
-
f
Fig. 6.
6. Caloiumlinien.
Die Linien der zweiten Hauptserie ties Heliums werdeii
durch ein elektrisches Feld nach kii.rzei.cn Wellen verschobeii.
Auf Grund seiner Hypothese uber den Zusainmenhang VOII
Druckverschiebung und dem Effekt des elektrischen Feldeg
hat S t a r k ' ) bereits im Jahre 1914 die Verinutung geau6ert.
da6 es auch Linien geben konnte, welche durch Druckerhohung,
abweichend von deu zahlreichen, bis dahin untersuchten Linien.
nach kiirzeren Wellen verschoben werden. DieNe Vermutung
ist unterdessen fur mehrere Linien von amerikanischen Forschern bestatigt worden. So geben G a l e und W h i t n e y 2 ) fur
das fiinfte Glied der ersten Calciumtripletnebenserie (I N,) eine
Verschiebung um 0,019 A, fur I N, eine solche urn 0,034 .i
nach kiirzeren Wellen an. Es nimxut also dic Verschiebung
usch kurzeren Wellen entlang der Tripletnebenserie rles Cs
I) J. Stark u. 11. K i r a c h b a u m , Ann. d. Phye. 41. p. 1045. 1914.
2) H. G a l e u. W. W h i t n e y , Astrophys. Jouro. 43, p. 165. 1916.
Beobachtungen iiber den Effekt des elektrischen Feldes usw. 183
ebenfalls wie in allen andern bis jetzt untersuchten Fiillen
mit steigender Gliednummer zu. Fur die Priifung der von
S t a r k aufgestellten Hypothese war nun die Untersuchung einer
dieser Calciumtripletlinien auf den' Effekt des elektrischen
Feldes besonders wichtig. Es muSte sich zeigen, ob mit dem
Vorzeichen der Druckverschiebung sich auch das . Vorzeichen
fiir den Effekt des elektrischen Feldes nmkehrt. Diese theoretische Folgerung hat sich nun in der Tat bestatigt.
A -+
Abetand in mm
Fig. 7.
Die Zinien des Triplets I N6 werden durch ein Peld von
26000 Poltlcm ohne Zerlegung nach kiirzeren Wellen verschoben,
und zwar:
A3361,92 nm
13350,22 urn
A3344,49 um
1,02
1,33
1,35
A,
A,
A.
Es blieb endlich noch zu priifen, ob auch die Verbreiterung
einer solchen Calciumlinie bei groper Bampfdichte im Jichtbogen
dissymmetrisch ist, bei langsamerem Ahfall der Intensitat nach
kurzercn Wellen. Dies ist tatsachlich der Fall, wie Fig. 7 eroehen lafit.
$ 7. Zueammenfaeaung.
Die experimentelle Untersuchung ron zahlreichen Serienlinien der Elemente Zn, Hg, Li und Ca auf ihren Effekt des
elektrischen Feldes, ihre Druckverschiebung und ihre Verbreiterung bei groBer Strom- und Dampfdichte hat ohne Ausnahme folgendes Ergebnis geliefert.
13'
184
$1. Kilter. oher den Fffekt de.~e1ektrisr:hen FeMm
IISW.
U e r Bffekt des elektrisclren ELldes, die Urr;ckuersciliebu~i.~
und die dissymmetrische Ferlreiterung nehmen ulereinstimmerrd
enllung einer Serie mit steigender Gh'ednummcr, also adndmcndrr
H'ellenlange zu.
Bas Vorzeichen t l e t Yerschiehng durch die IYirXung des
elektrischen Peldes stimmt ausnahmslos mil riem Vorzeickin der
P'erschiehzg durch BrucRerhohun,q und dem Jorzeiclien dm
Dissymmetric iderein.
Die Hypothese S t a r k s , da8 dic Uruckverschiebung und
die dissymmetrische Verbreiterung von Serienlinien durch
zwischenmolelrulare elektrische Felder bewirkt wird, kann somit als experimentell bestiitigt betracht.et wcrden.
Vorliegende -4rbeit wurde im Yhysikalirchen Inscitut der
Universitat Greifswald ausgefiihrt. Es sei mir gestattet, aucli
a.n dieser Stelle Herrn Prof. S t a r k fur die Anregung zu dieser
Arbeit und seine Fiirderung wiihrend ihrer Ausfiihrung meinen
herzlichsten Dank auszusprechen.
G r e i f s w a l d , Physik. Institut tler Unirersitat, Febr. 1919.
(Eingegangen 3. Miirz 1919.)
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