close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Beobachtungen ber den Effekt des elektrischen Feldes auf Spektrallinien. X. Zusammenhang der Serien eines Systems

код для вставкиСкачать
723
-
Inhalt: 1. Eiuleituug.
2. Verhiiltnie. der Gruppe der vier
Rebeneerien zur Balmerschen Wmersto5'eerie.
3 3. Dae System
der Seriengruppen verechiedener Ordnung. - 0 4. Bezichungen zur
Atometmktur.
-
8 1. Eittlcituirg. - Von Beginn der Beobachtungen fiber
den Effekt des elektrischen Feldes auf Spektrallinien fie1 mir
seine Abhangigkeit von der Art einer Serie und der Gliednummer einer Serienlinie atif. Ich habe aus diesern Grunde
POR Anfang an die Unteimchuog des neuen Effektes unter
iten Gesichtspunkt des Serienzusammenhangea gestellt und sie
an die bis jetzt vorliegenden Arbeiten fiber Serien angeschlossen.
Ijieses systematische Vorgehen hat denn auch Friichte getragen.
Einmal wurde niimlich so Material gewonnen fur den Vergleich
entsprechender Serien , sodann aber wurden vor allem neue
Serien aufgefunden,') insofern sie durch das elektrische Feld verstiirkt oder erst sichtbar gemacht wurden. Die -4ufflndnng
dieser neuen Serien und die Anfdeckung ihres Zusammenhangs
mit bereits bekannten Serien setzt una in den Stand, eine vollstandigere Systematik der Serien als bisher zu geben.
Q 2. Perhaltnis der Gruppe der vier A'ebmerien zu dtr
Balrnerdim 7Yassersfoffsetic. - Ungefar in demjenigen Gebiet des Spektruma, in welchem die Balmersche WasserstoffFerie liegt, treten bei Helium (HeI und He 11)und den Alkalien
sowie bei Kupfer und Silber vier Serien auf, welche bis jetzt
Xebenserien genannt werden. Es ist die diffuse (erste)?scharfe
I ) J. E o e h , Ann. d. Phys. 48.p. 98. 1915; J. Stark, Ann. d. Phyr.
M. p. 577. 1918; Q. L i e b e r t , Ann. d. Phye. 66. p. 589. 1918.
4i
124
J . Stark.
(zweite), halbscharfe (dritte) und nahdituse (vierte) Serie; bei
Cu und Ag ist die halbscharfe Serie bis jetzt noch nicht beobachtet, zweifellos aber auch vorhanden.
Diese vier Serien haben alle dieeelbe Endzahl, laufen also an
derselben Stelle im Spektrum aus. Diese Gemeinsamkeit koppelt
sie zu einer Gruppe zusammen. Es liegt nahe, nicht eine eBzelne der vier Nebenserien, sondern die oon ilinen gebildete Gruppe
als Ganzes der Ba lmer schen Wasserstoffserie qegenuberzustellen
und zu folgern, daJ3 die Serie der Frequenzen oder Schwingungsformen, welche in der Balmerschen Serie vertreten eind, durch
den Einbau des augeordneten Systems von Schwingungszentxen
in ein grijBeres Atom in eine Giuppe von mindestens vier
Serien zerlegt wird.
Diese Buffassung wird gestiitzt durch den Vergleich des
Effektes des elektriachen Feldes in der Waseerstoffserie mit
demjenigen in einer der vier Nebenserien. Die Zahl der
Frequenzen (Komponenten), in welche eine H-Linie durch die
deformierende Einwirkung des elektrischen Feldes zerlegt wird,
betrilgt in den vier ersten Gliedern 7 bis 16. Die Linien der
scharfen und halbscharfen Nebenserie daggen werden uberhaupt nicht zedegt, sondern nur verschoben, das gleiche gilt
wahrscheinlich anch von der nahdiffusen Serie, und nur die
hZiheren Glieder der Masen Nebeneerie werden in mehrere
Komponenten (2-4) zerlegt. Erst wenn man die Komponenten
der Gllieder gleicher Nummer far alle vier Serien znsammenzahlt, erhiilt man eine Komponentenzahl von der Ordnung der
Komponentenzahl der H-Linie gleicher Nummer; sie ist aber
immer noch kleiner a h dieee, so dafi man vermuten kann,
da0 auBer der Gruppe der vier Nebenserien noch weitere &rim
zu der Gesamtheit zu rechnen eind, welche der Balmerachen
Serie ale eine Umformung gegeniiberzuetellen ist.
.
8 3. Das &stem der Seriengruppsn verschiedmer Ordnung. Wie Ritz’) vorausgeeagt und Lyman? gefunden hat, besitzt
Wasseratoff eine ultraviolette Sene, deren Wellenzahlen sich
durch folgende Formel daretellen lassen.
1) W. R i t a , Phyaik. Zeitsehr. 9. p. 524. 1908; Ann. d. Phys. ‘25.
p. 667. 1908.
8) Th. Lyman, Astrophys. Journ, 19. p. 265. 1904; ‘43. p. 181.
1906; 43. p, 89. 1916.
-
fiber den Effeikt des elcAtri.whetr Peldes auf Spektrcdlinieii
USII:.
725
Aus dieser Serie wird die Bslmersche Serie gewonnen,
indem an die Stelle von 1 in der Endzahl 4/la die erste
Zahl 2 in der La&ahl l/ma tritt:
Tritt in die Endzahl die Zahl 3 ein, so ergibt sich die
von W. Ritz torhergesagte, von Psschen l) gefundene ultrarote Wasserstoffserie:
Es erscheint sachgemkfl, die Waeserstoffeerien nach der
im Nenner ihrer Endzd vorkommenden ganzen Zahl zu benennen, also die ultraviolette Serie erste oder Serie erater
Ordnung, die Balmereche Serie zweite, die ultrarote Serie
dritte oder Serie dritter Ordnung zu nennen.
Wie nun der Balmerechen oder zweiten EI-Serie mindestens eine Gruppe von vier Nebenserien bei Helium und
den Alkalien entspricht, so ist auch der H-Serie erster Ordnung im Falle des Helium6 (He1 und HeII) eine Qmppe von
vier Serien gegeniiberzustellen, nllmlich die schon frtiher bekannte halbscharfe Hauptserie und die diffuse und die soharfe
Rauptserie, die erst kttrzlich von mir und Liebert im elektriechen Feld sufgefnnden wurden. Dazu ist nsch meinem
Dafiirhaltan als noch vorhanden die nahdiffuse Hauptserie zu
rechnen; sie ist dicht bei der diffusen Hauptserie zu suchen
nnd hat sich bis jetzt wohl nur infolge unzureichender Technik
der Beobachtung sntzogen. Alle diese vier Serien haben ftir
He1 und HeII dieeelbe Endzahl. Urn die Analogie zur ersten
H-Serie zum Ausdrnck zu bringen, machte ich in Benutzung
der Rydbergschen Formel und der Ritz-Pa schensohen Bezeichnungsweiee ftir die Daretellung der Wellenzahlen der vier
Serien folgende Formeln 9 vorechlagea.
1) F. Paechen, Ann. d. Phys. 27. p. 566. 1908.
2) Die charakteristiechen Konatsnten p, d , Ad, s und it Lamen
positivee oder negatives Voreeichen haben.
[m -
t
1
diffuse (d) Serie: 1 = No
- (mi4’
= Ez(1, p) - Az(nz, d) m = 2, 3, 4 . . .
Seriengruppe
1. Ordnung
(m i- ddY
- E z ( l , ~ ) - ~ z ( m , d d ) m = 23,, 4 ....
scharfe
(8)
Serie:
= 3%( 1 , p ) - L z (m,6)
7n
= 2, 3, 4 . . .
-+
[
+ PI
= B% (1, p) - L.7 (m,h) m -- 2, 3, 4 . . .
halbscharfe (A)3 Serie:
1
= No
1
(m
(1
__
h)‘
Dementsprechend laBt sich die halbseharfk Serienymppe
zweiter Ordnuny, die bekannte Qrzrppe der vier Nebenserien, in
folgender Weise formulieren:
I
I
diffuse
(4 Seiie:
lA
0
>--+ h)* - ---+l d)‘1
I (2
(*I
= E z (2, h) - L z (m,(I) m = 3, 4, 5 . . .
nahdifise (dd) Serie:
scharfe
SerienPPPe
2. ordnung
-=3
1
-
-
1
= E z ( 2 , h ) - L z ( m 1 A d ) m - 3 , 4, 5 . . .
1
scharfe (s) Serie: - N - -- 1- - -- -A - 0 [(a + 4 9 (nt + s i p
=E’:(2,k)-.Az(m,s) m = Y ,
halbscharfe
\
=
(11)
4, 5 . . .
Serie:
E z ( 2 , h ) - A z ( m , I ~ )m = 3 , 4, 5. ..
Wie diese halbscharfe Seriengruppe zweiter Ordnung lieSe
aich auch eine diffuse Serienguppe zweiter Ordnung mit der
Endzahl Ex (2, d), eine nahdifise E’z (2, d d) und eine scharfe
Gruppe Ez (2, s) formulieren. Indes sind die Serien dieser
drei Gruppen, ebenso wie die Laufzshlen L z (2, d), .L z (2, Ad,
und L z (2, s) bie jetzt noch unbekannt.
Enteprechend den vier Seriengruppen zweiter Ordnung
laatseen sich vier Seriqruppen dritter Ordnullg formulieren. Von
1) Paaohen und seine 8ahiiler benutzen atatt Ad dae Giehen d p .
2) Paschen und aeina Schiiler benntzen statt h dae Zeichen p .
Gber des Ejrekt des elektrischen Feldes
iplf
Spektralhkien usw. 72’7
ihnen ist bis jetet aua der &j$usen Gruppe Ex (3, d) die halbd8uae Berie Jz (3, a) I; z (m,A d ) am meisten bekannt; sie
wird von Phschen und seinen Schiilern ale Bergmannserie
bezeichnet. Ferner iat innerhalb dieser diffnaen Bruppe dritter
Ordnung noch die halbscharfe Serie E z (3, d) - L z (m,h) bei
einigen Elementen bekannt.
Ferner aind von den vier Seriengruppen dritter Ordnung
beobaohtet worden: aua der halbscharfen Gruppe E z (3, h) die
diffuse Serie Ez (3, A) - L z (m, d), &us der scharfen Gruppe
B z (3, s) die halbacharfe Serie dz (3, s) - Lz (m, h).
GemiLB der vorstehenden Darstellung setzt sich dus System
der Serien dea Heliums, der Alkalien und des Kupfers aus
Gruppew verschiedener Ordnung znaammen. Die G a p e erster
Ordnung besteidt aus vier Serien von gbicher Endzuhl, aber V U R
vim vsl*schudencn M e n voa Laufzahlen; diese Gruppe entspicht i
h ersfan Ipasscretoffserie 4z (f, 0) - L z (m,0). Die
Cftuppe zweiter Ordnung beeteitt aus vier Teilgruppm, inclem jede
der vier eraten &zufzahkn aus der Gruppe erster Ordnung als
E’ndzaitl eiw besonderen Gruppe mit den vier Beihen iier beRannten Laufzahlen zusammcnh.itt; &ese Gruppe zweiter Ordnany,
imonderheit die halbscharfe Tdgruppe E z (2, h) aus i h ~entspricht der xtaeitcr (Balmerschen) Wasserstoffserie E z (2, 0)
- A %(m,0). Die v k !&dgruppen cler Gruppe driiler Ordnung
h u h die zweitm Laufzahlen der ersten Gruppe als BndzaMm
und j e d u vier M e n der weiteren Laufzahlen ale Laufzahlen;
sic entsprechm der drithn Wasaerstoffserie E t (3,0 ) - L z (m,0).
Die voratehende Syatematiaiernng der Serien umschreibt
natiirlich im Grunde nur dss Bydberg-Ritzsche Kombinationsprinzip. Indes scheint eie mir die Bedeutung der vier Beihen
der Laufzahlen I;z (m,d), L z (m, A d), L,z (m,s) und A x [m, h)
zum ersten Male herauszuheben, auch gliedert sie die groBe
Zahl der beobachteten oder maglichen Serien ubersichtlich in
Gruppen und l&Bt deren Analogie zu den Wasseretoffierien
gleicher Ordnung hervortreten.
g 4. Beziehungen ztlr Atomstruktur. - Bei der theoretiachen
Wiirdigung der K-und E h i h e der Wntgeulinien der schwerereu
Elemente wird die erste Linie der K-Reihe ofter der ersteu
Linie der emten Waaaeretoffierie, die erste Linie der I;-Reihe
der ersten Linie der zweiten (Balmerschen) Wasserstoffserie
-
728
.):
Stark.
gegeniibergestallt. Es werden dso diese B-Linien in die Reihe
der Rontgenlinien (K- und Elhihe) aufgenommen, oder umgekehrt ee werden die K- und.l-Reihen der Bntgenlinien
der schwereren Elemente als die Serien erster und zweiter
Ordnung in Andogie zu den Wasserstoffserien angesprochen.
Angenommen, d& diese Auffassung von den bezeichneten
RBntgenlinien richtig iet, so muB man beachten, dafa dann
den in Betracht kommenden Elementen mindestens noch zwei
Serien im Ultraviolett und Sichtbaren eigentumlich sind, welche
gemU den Darlegnngen im vorhergehenden Abschnitt zu den
Waseerstoffeerien erster und zweiter Ordnung in Analogie zu
stellen sind. Es sind also dann die K- und L-Reihen der
RiSntgenlinien und die ultravioletten und sichtbaren Serien der
schwereren Elemente wie Na, Cu und Ag jedenfalls nicht in
dasselbe Serieneystem aufzunehmen, in welchem etwa die ultravioletten und sichtbaren Serien als Serien hoher Ordnung auftreten.
Bei allen Serien, die bis jetzt untersucht worden sind,
bei- einfachen Serien, Duplet- und Tripletserien, bei diffusen,
nahdiffasen, a&arfen und halbscharfen Serien erster und zweiter
Ordnung hat sich bis jetzt das Gesetz be.wiihrt, bB der Effekt
des elektriachen Feldes auf Serienlinien gemessen in Frequenzanderung entlang der Serie mit steigender Gliednummer zunimmt. ,Und zwar ist fur den Effekt einer Serienlinie entscheidend die L a u b h l der Linie; Linien von derselben Laufzahl
aus einer Serie erster und einer Serie zweiter Ordnung weieen
denselben Effekt ad1) Freilich mag dieses einfache GCesetz
der ubereinstimmenden Effekte des elektrischen Feldes darin
begrhdet eein, daS bei den untersuchten Serien die Endzahl
E’r (1, p) in der eraten Ordnung und die Endzahl Ez (2, h) in
der halbscharfen Gruppe zweiter Ordnung von dem elektrischen
Feld nur unmerklich vefindert wird, so daS die h d e r u n g
der Wellenzshl z. B. 1/ A = E t (1, p ) - I; z (5, d) lediglich durch
die h d e r u n g von L z gegeben wird. Und es mag die F’requenzandenmg einer Linie aus der Serie E z (4, d) 27%(m,h) aach
durch eine hderung von Rz mitbedingt werden. Wie dem
-
1) J. Stark, Ann. d. Phya. 56. p.
Pbye. 66. p. 606. 1918.
585. 1916;
G. Liebert, Ann. d.
uber den Erekt d t s elektrischtn J’eldes auf’ Spektrallinien usto. 729
aber auch sei, es bleibt auf alle Fiille hochst bemerkenswert,
do6 bei den Serien erster und zweiter Ordnung der Effekt
einer Linie aueschlie6lich durch ihre Laufzahl bestimmt wird.
Diese Erscheinung lii6t sich in folgender Weiae deuten.
Die Emission in einer Frequenz kommt durch eine Koppelnng
zweier Schwingungsformen znstande, von denen die eine durch
die Endzahl, die andere durch die Laufzahl bestimmt wird.
Die eine von diesen zwei Schwingungsformen, welche die Laufzahl liefert, wird durch ein elektrisches Feld s k k e r deformiert
ds die andere Schwingungsform, umso stiirker, je h6her die
Nummer der Laufzahl ist. Eine und dieselbe Schwingungsform, welche eine Laufzahl liefert, kann mi4 mehreren anderen
Schwingnngsformen als Lieferanten von Endzahlen gekoppelt
sein; die hierdurch gewonnenen Wellenxahlen miissen dann
im Fall der Einwirknng eines elektrischen Feldes als deasen
E&kt die Anderung der Schwingungsform der gemeinsamen
Laufzahl aufweisen.
Eine andere sehr bemerkenswerte Erscheinung ist die Abhiingigkeit des Verhgltnisses der Intensittiten der Serien verschiedener Gruppen von der Stirke des elektrischen Feldes.
Dieses vermag die Intenaittlt einzelner Serien, so diejenige der
halbscharfen Serie l) zweiter Ordnung und diejenige der diffnsen
und scharfen Serieq erster Ordnung im Verhdtnis zu anderen
Serien 80 zu vemtkkcn, did3 sie iiberhaupt erst sichtbar werden.
Dieae Erscheinung ist natiirlich nicht 80 zu deuten, da6
die in den verstlirkten Serien emittierte Energie aus dem iku6eren
elektriechen Feld z u g d h r t wird. Auch werden wohl nicht
infolge der Deformation des Serientriers durch das elektriache
Feld die Schwingungen der verstkrkten Serien Air die StoSerregung besser gestellt; denn bei Helium werden die diffuse
und scharfe Serie erster Ordnung (Eauptaerie) von dem elektrischen Felde erheblich verstkkt, ohne da6 dies bei den
Serien zweiter Ordnung (Nebenserien), welche dieselben Laufzahlen haben, in merklichem MaSe der Fall ist. Auch halte
_.
1) J . K o c h , Ann. d. Pbye.48. p. 98. 1915; J. S t a r k , Ann. d. Phys.
48. p. 210. 1915; G. Liebert, Ann. d. Phys. 66. p. 599, 610. 1918.
2) J. St:Lrk,Ann. d. Phys. 60. p. 577. 1918; G. Liebert, Ann. d.
P h p . 66. p. P04. 1918.
ich meine fillher’) geiiu6erte Bnsicht nicht mehr fir richtig,
daB die Veratiirknng und gleichzeitige Polarisierung einer Serie
durch eine Einstellung des dipolartigen SerientrBgers im elektrischen Feld bewirkt werde. Es bleiben Tielmehr nur die
folgeuden Deutungsmiiglichkeiten iibrig.
Entweder miigen den Schwingucgszentren verschiedene
Wege offenstehen, eine Beihe von Seliwingungsfornien zu durchlaufen ; werden die Schwingungsformen geandert , so miigen
sich such die Bedingungen andern, von denen das Einechlagen
der verachiedenen Wege uber Schwingungsformen hinweg abhangt. Oder es mag die Ausstrahlung in gewissen mogliahen
Frequenzen im nichtdeformierten Zustand eines Serientrligers
durch Interferenz stark geschwiicht sein ; werden dann durch
daa iiuSere elektrische Feld die Schwingungsformen und ihre
Frequenzen deformiert, so wird die Ausloschung der Ausstrahlung in gewiesen Frequenzen zuriicktreten und diese werdeu
in der Emission merklich werden. Diese zweite Auffassung
liiJ3t auch verstehen, warum eine durch das Feld versllrkte
Serie in bezug auf , dessen Achse polarisiert sein kann. Es
mag eben die Aueloschung der Ausstrahlung nur fur Schwingungen von bestimmter Achsenstellung infolge Anderung der
Interierenz eintreten.
Greifswald, Physik. Iuatitut d. Univ., 18. h1h-z 1919.
--__
1)
J. S t a r k , A m . d. P h p . 48. p. 228. 1915.
(Eingegangen 24. JIIirz 1919.)
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
391 Кб
Теги
ber, feldes, effekt, spektrallinien, series, der, den, auf, eine, system, beobachtungen, zusammenhang, elektrischen, des
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа