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Das Bandenspektrum des Jod.

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104
8. Das Barndenspektrzcm des Jod;
von R. 11ZecLe.
(Mitteilung m a dem Pliysikalischen Institut der Univeraitlt Bonn.)
Neben den bisher meistens allein untersuchten ,,Kantenspektren" mit deutlichem Aufbau aus Serien, beeitzen aus
systematischen Grunden, insbesondere auch im Hjnblick auf
die Verteilung der Bandenspektra innerhalb des Systems drr
Elemente, die sogenannten ,,Pseudokantenspektra" besonderes
Interesse. Mit diesem Namen soll nicht etwa ein systematischer
Unterschied zwischen beiden Arten von Banden behauptet
werden. Vielmehr wird durch ihn nur auf eine auffallige und
bequeme auBerliche Unterscheidung gewisser komplizier t gebauter Bandenspektre hingewiesen, von denen hier zunachst
dasjenige des Jod besprochen werden soll. Jod besitzt, wie
alle Halogene, ein typisches Pseudokantenspektrum, das sich
aus ungeheuer zahlreichen und unter geeigneten Bedingungen
sehr scharfen Eineellinien zusammensetzt. Dies Spektrum kann
sowohl in Absorption wie in Emission erhalten werden und
gehort, wie man mit Sicherheit behaupten darf, dem nicht
ionisierten Jodmolekul an. Besonderes Interesse verdient das
Bandenspektrum des Jod auch deshalb, weil gleichzeitig ein
innerhalb des Absorptionsbereiches liegendes Resonanzspektrum
bekannt ist, das in verschiedener Richtung durch R. W. W o o d ,
S t e u b i n g , F r a n c k und P r i n g s h e i m untersucht worden ist,
urn nur die Arbeiten aus neuester Zeit eu nennen.1) Fur Fragen
dee Serienaufbaues besonders wertvoll sind die Arbeiten von
R. W. Wood uber monochromatische Anregnng. Sie liefern
duroh den Nachweis physilralisch zusammenhangender Linien
das Mittel, auch in so linienreichen Spektren wie denjenigen
des Jod Serien aufzufinden. Ich habe bereits bei fruherer
Gelegenheit 2) die Einordnung der Resonanzlinien in Serien
1) Literatur in K & ys e r s Handbuch 5. S. 563 bis 1908.
2) R. M e c k e , Zeitschr. f. Phys. 7. 8. 75 bis 86. 1921.
Das Randenspehtrune des Jod.
105
behandelt. Indes fehlte bisher der Nachweis des Zusammenhanges mit dem Absorptionsspektrum.
Dieses ist trotz zahlreicher Arbeiten noch sehr unvollkommen bekannt. Die grol3e Zahl der ,,Pseudokanten", also
der bei grol3er Anflosung verschwindenden, bei geringer Dispersion dagegen scheinbar deutlichen Kanten und die ungeheure Zahl von dicht beieinander liegenden Linien (im Gelb
pro A.-E. etwa 20 i m Mittel) machen eine vollstandige Ausmessung mit den bisherigen spektroskopischen Mitteln unmoglich. H a s s e l b e r g l ) hat einen solchen Versuch im Bereiche
5100-6000 gemacht. Allein ganz abgesehen von den Sonnennormalen, die H a s s el b er g benutzte und die eine Reduktion
auf das System der I. A. nicht gestatten, zeigt es sich, worauf
ubrigens schon K o n e n vor Jahren hingewiesen hat, dal3 sich
die Messungen H a s s el b ergs vielfach auf zufallige Haufungen
von Linien beziehen, die bei ungenugender Auflosung wie echte
Absorptionslinien erscheinen und als Additionsprodukte besonders hervortreten.2) Der groBere Teil der Zahlen von
H a s s e l b e r g hat daher keine reale Bedeutung.
Neuerdings hat Kilching3) nach Messungen von Vogt4)
und H a s s e 1b e r g drei Kantenserien des Jod im Bereiche 5474
bis 6000 neu berechnet und innerhalb seiner Theorie verwenclet, ohne daB Einzellinien hatten gemessen werden konnen.
Da die Liniendichte im Rot geringer ist als im Gelb,
(hiin und Blau, so ist in der ersten Ordnung eines grol3en
Konkavgitters wenigstens im Rot eine vollige Auflosung moglich. Ich habe micli also darauf beschranken mussen, erstens
die Kanten so vollstandig wie moglich zu messen - wie weit
dies einen Sinn hat, wird sich noch zeigen - und zweitens
im Rot mehrere Banden vollstandig auszumessen. So ergibt
sich die Moglichkeit, einen Vergleich mit dem Resonanzspektrum auszufuhren und einen sicheren Einblkk in den Bau
des Spektrums zu gewinnw.
-
I ) B. Hasselberg, MBm. acad. PBtersb. (7) 56. Nr. 17. 1889.
2) Man vgl. auoh das Beispiel bei R. W. Wood, Phil. Mag. (6) 24.
Taf. 28. 1912.
3) L . K i l c h i n g , Ztschr. wiss. Photog. 15. S. 293. 1915.
4) K. Vogt, Diss. Freiburg 1914.
106
R. M e c h .
Apparate und Meesungen.
Neben anderen spektroskopischen Hilfsmitteln wurde
erstens ein Konkavgitter von 1 m Kriimmungsradius und
zweitens ein groBes 6,4m Gitt,er in der bekannten Bonner
Aufstellung benutzt. I n der ersten Ordnung kommen bier
auf 1 mm 2 A.-E. Die zweite Ordnung kann im Rot nicht
benutzt werden. Das theoretische Auflosungsvermogen betragt 110000; praktisch konnte mit den nicht zu vermeidenden hochempfindlichen Platten in der Gegend 1 7000 nur
etwa 55000 ausgenutzt werden. Versuche, weiter vorzudringen,
sind in Vorbereitung. Ich benutzte frisch sensibilisierte Badeplatten. Als Lichtquelle diente eine kleine Zeisslampe , als
Normalen Eisenlinien. Der Joddampf befand sich in evakuierten Glaskugeln. Ein elektrisch geheiztes Sandbad erzielte die im Grun erforderlichen Temperaturen zwischen
70-SOOC und im Rot etwa 2000. Eine Reihe von Vorversuchen dienten dazu, die gunstigsten Bedingungen zu ermit teln und zugleich die fruher behaupteten hderungen des
Spektrums mit der Danipfdichte nachzuprufen.
Es zeigte
sich , daB derartige ,,Versehiebungen" der Kanten nicht
existieren.
Je nach Dampfdichte und photographischer
Schwarzung sind Uberlagerungen von Einzellinien moglich,
allein eine Lagenvergnderung findet nicht statt. So konnten
die Kanten innerhalb einiger Hundertstel L-E. die Einzellinien auf wenige Tausendstel genau gemessen werden. Durch
Mittelbildung uber 50 bis 100 gemessene Linien war es moglich, bei der Berechnung der Serienkonstanten den EinfluB
einzelner vielleicht noch vorhandener Linienuberlagerungen
auszuschalten.
Um Miljverstandnisse zu vermeiden sol1 weiterhin da,
wo es sich um Folgen von Kanten bzw. Nullinien handelt,
der Zusatz K. S. = Kantenserie, bei Linienfolgen entsprechend
L. 8. = Linienserie gemacht werden.
Messungen.
Obwohl das Jodabsorptionsspektrum schon haufig beachrieben worden ist, diirfte es nutzlich sein, eine kurze Derstellung seiner Entwicklung vorauszuschicken, die die hier
wesentlichen Punkte hervorhebt ; ich fiige zugleich meine
Messungen an.
nos
Balzdenspektrurn des Jod.
107
Dichter Joddainpf absorbiert Licht von etwa 14300 bis
uber 3,7000. Im blauen Teil des Spektrums erscheint die Absorption zunachst kontinuierlich, bis sich ungefahr bei I 5000
die ersten Spuren einer beginnenden Auflosung bemerkbar
machen. Bald erkennt man nach Rot abschattierte Banden,
zuerst noch undeutlich und verwaschen, spater immer scharf er
und ausgepragter, die in standig wachsenden Abstanden gesetzm813ig aufeinander folgen. Gleichzeitig nimmt die Intensitat
cler Kanten zu, urn aber von etwa 3, 5600 an wieder stark
nachzulassen, so daB die letzte dieser aus 45 erkennbaren
Banden bestehende Serie (I<. S.) bei I 5779 grade noch sichtbar bleibt. Aber bereits bei 1 5432 ist eine neue Kantenserie
hinzugekommen, die sich zwischen die erste einschiebt und
aus 19 Kanten besteht. Bei I 5 6 9 1 taucht eine weitere Serie
auf und so lassen sich, immer weiter ins Rote sich erstreckend,
im ganzen 10 solcher Kantenserien feststellen, deren Intensitat
zuerst wachst, urn spater wieder abzunehmen. Die Serien
iverden gleichzeitig immer kurzer und die Absorption laI3t
clann sehr schnell nach. Die letzte noch erkennbare Serie
besteht RUS nur vier Kanten und reicht bis etwa 7150 an die
Grenze des sichtbaren Spektralgebietes heran.
In Fig. 1 gibt eine schematische Darstellung des Kantenverlaufes im Absorptionsspektrum die einzelnen Serien iibereinander angeordnet. Die folgenden Tabellen 1-11 enthalten
die Messungen der 130 Kanten ; Wellenlangen und Frequenzen
sind hierbei aufs Vakuuml) reduziert worden.
1) Nach W. F. Meggers u. C . G. Peters, Bull. Bur. of Standards
Kr. 327. 1918.
R. Mecke.
106
Tabelle 1.
-
Bandenkanten.
-
'Vak.
931
0
___
~~
L8340,42
18320,91
I
0
0
a
0
a
a
a
a
a
a
a
C
C
0
C
(3
@
C
1
1
}
1
I
C
Hg-Linie
5462,23
- 25474,60 L8266,19
0 1 15482,72 L8239,13
1 - 15498,22 L8187,69
mel3beren
0
18155,06
I
L 8107,49
IKanten noch 1
i
L8070,lO
lsehr unscharf 0
1
L8025,86
31 5039,4 19843,6 I
1
17982,39
30'5045,l 19821,2 1
0
L7942,29
1
2915051,2 19797,2
L7892,76
28 5057,5 19772.6
0
17857,30
1
27 5064,l 19746,8
17801,58
26 5071,2 19719,l
0
4 5627,72 17769,19
1
25 5078,5 19691,3
7 5647,lO 17708,19
0
24 5087.0 19657.8
5 5655,91 17679,69
1
231 509615 1962113
8 5677,90 17612,13
0
22' 5104,5 19590,5
1
6 5685,35 17589,05
21 5113,5 19556,l
Beginn der
2
4
20 5124,O 19515,9
111. Serie
19 5135,2 19473,3
Kanten
unscharf
0
werden
I
1
17495,08
deutlicher
2
unEErf
0
17 5157;2 19380;l
17399,66
1
l6!5169.7 119343.5
2
17377,12 unscharf
15 5183;2 19292;7
Hg-Linie
0
14 5196,l 19245,2
5771,2
13 5210,45 19192,2 :inigermaDen
1
L7302,47
scharfe
17283,98 Hg-Linie 5742
2
Kanten
17203,48 unscharfi
1
12:5225,OO '19138,6
2
17187,96
11 5240,66 19081,56
1 11 5846,79 17103,38
10 5256,48 19024,14
2
9 5851,23 17090.42
9 5273,80 l8961,64
1 12/5882,30 17000,14 unscharf
8 5291,26 18899,27
2 10 5885,19 16991,70
7 5309,54 18834,Ol
1 135918,72 16895,52
6 5328,50 18767,OO 1
2 11 5920,41 16890,76
5 6348,21 18697,84 1
1
16789,49
4 5368,66 18626,63 '
2
16787,91
3 5389.87 18553.34
2
16684,45
- 2'5411;78 18478;21 I
16577,96 vie1 uberiErste sichere 2
- 41
3
16577,29 lagenmgen
aber noah
nicht mel3bare 4
16571,76 ? (Kante
I
scharf)
Kante der
3
16473,26
I
11. Serie
4
16470,66
- 1'5434,72 18400,19,
losung
1
0 .33 5029,5 19882,6 1
0 3215035,O 19861,O , Die ersten
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Bemerkungen
__.____
.
._____
Das Bandenspektrunz des Joci.
-
T a b e l l e 1 (Portsetzung).
1
n1 % 'Vak.
- ._..___
__2
2
1
-
'Vak.
16 6273;68 115939;60
1816279.07
15925,91
'
I
151
unsoharf
~
I
lemerkungen
a1
-
sehr unscharf
1216109,53 '16367,84
1416109,90 16366,86
13(6148,79 16263,33
15#6150,5816258,60
14l6189,13 16157,34
16)6192,13 16149,50
4 , 15,6230,84 16049,20
4
3
5
4
3
5
4
3
5
4
6
lemerkungea
~
4
3
4
3
4
3
4
3
5
109
sehr unscharf
vorhanden
161
I
18 6363.20 115715,35
vorhanden
17 6402,03 i15619,95
19 6410,OO 15600,61
vorhanden
21
18 6448,81 15506,75
unscharf
vorhanden
5
4
6 t. 18 6536,09 15299,66
5 20 6546,28 15275,84
angedeutet
4 22
6 19 6585,42 15185,04
5 21 6597,Ol 15158,36
6 20 6636,lO 15069,09
5 22 6649,52 15038,68
7 19 6675,82 14979,44
6 21 6688,54 14950,94
angedeutet
5 23
7 20' 6728,14 14862,94
6 22 6742,57 14831,12
7 21 6781,89 14745,14 Bande ausgemessen
sehr un6 23 6797,5 14711,2
8
scharf
Bande aus7
8
gemessen
7
8
Bande &usgemessen
undeutlich
7
9
unscharf
8
9
;anten 9; 23
8
. 24 noch zu
9
erkennen
9
T a b e l l e 2.
Kantenserie I (n, = 0).
v beob.
~
- 33
32
31
30
29
28
27
26
25
24
23
22
21
- 20
*
20020
19882,6
19861,O
19843,6
19821,2
19797,2
19772,6
19746,s
19719,l
19691,3
19657,8
19621,3
19590,5
19556,l
19515,9
-
137
21,6
17,4
22,4
24,O
24,6
25,8
27,7
27,8
33,5
36,5
30,8
34,4
40,2
Fortsetaung Tabelle 13.
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
I
5
-
19473,3
19434,3
19390,l
19343,5
19292,7
19245,2
10192,Z
19138,6
19081,56
19024,14
18961,64
18899,27
18834,Ol
18767,OO
18697,84
18626,63
Av
- ~.
___-
42,6
39,O
44,2
46,6
50,s
47,5
53,O
53,6
57,O
57,42
63,50
62,37
65,26
67,Ol
69,16
71,21
73,29*
110
R. iMecke.
T a b e l l e 2 (Fortsetzung).
~
11 ber.
~
~~
-3
- 2
-1
18553,34
18478,21
18400,19
18320.91
18239i13
1815506
18070;lO
17982,39
0
+ 21 1
+ 43 1,
I
~
_
_
beob.
ber.
-
~
_
- 0,41
553,75
478,23
400,62
32497
239,30
155,61
069,97
982,35
v beob.
v ber.
17892,76
17801$8
17708,lQ
17612,13
892,78
801,30
707,90
612,63
515,49
416,50
315,69
_
- 0,02
- 0,43
- 0,06
- 0,17
- 0,55
-t0 ~ 3
-to m
T a b e l l e 3.
Kantenserie I1 (n, = 1).
-__-
1
"a
-
+
v beob.
v ber.
-
-~
- -__
2
1
0
1
2
3
18266,19
18187,69
18107,49
18025,86
17942,29
17857,30
-~
.
.
.
.
414,06
340,60
265,08
187,47
107,82
026,15
942,46
- 0,18
1,11
0,22
- 0,33
- 0,29
- 0,17
+
+
8 17399,66
9 17302,47
10 , 17203,48
11 17103,38
12 17000,14
13 16895,52
T a b e l l e 4.
Kantenserie I11 (n, = 2 ) .
n2
1
v beob.
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
16
+16
;
17377,12
17283,98
17187,96
17090,42
16991.70
16890;76
16787,91
16684,45
16577,95
16469,42
467;66
376,18
282,78
187,51
090,37
991,38
890,58
787,96
683,56
577,40
469,50
16369,87
588,15
494,75
399,48
302,34
203,35
102,55
999,93
895,53
789,37
Das Bandenspektrum des Jod.
111
Tabelle 5.
Kilntenserie I V (nr= 3).
122
1
v beob.
I
beob.
- ber.
L
___-.____
+ 12
13
+
-v ber.
14
15
16
17
18
19
20
21
16577,21
472,87
366,65
258,75
149,12
037,79
924,77
810,09
693,76
lfi575,82
16366,86
16258,60
16149,50
16037,84
15925,91
15810,73
Tabelle 6.
Kilntenaerie V (nl= 4).
ma
+ 10
11
+
v beob.
v ber.
_ _____.__ _________
________
_
16571,76
16571,13
16470,65
470,33
16367,84
367,71
16263,33
263,31
16157,34
157,15
16049,20
049,25
15939,60
939,62
15828,33
829.62
15715,35
15€00,61
15484,16
3€6;32
15366,04
15246,76
_ _
- ~
~-
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
,
Tabelle 7.
Kantenserie V I (n,= 5).
n2
+ 1516
17
18
+
19
20
21
22
23
1
v beob.
15619,95
15506,75
15392,lO
15275,84
16158,36
15038,68
1
vber.
beob. - ber.
731;35
620,02
507,OO
392,32
275,99
185,05
038,49
I4817,36
- 0,07
- 0,25
- 0,22
- 0,15
0,31
0 3
++
R. Mecke.
112
T a b e l l e 8.
Kantenserie V I I (nl= 6).
--
j
n2
__
___
ii
19
20
21
22
f 23
I
vbeob.
-
-
+
___
.
beob. - ber.
15413,Ol
306,OO
185,31
668,98
951,04
831,48
710,35
15299,66
15185,04
15069,09
14950,94
14831,12
14711,2
~
1
I
i
,
,
- 0,34
- 0,27
f 0,11
- 0,lO
- 0,36
4- 08
T a b e l l e 9.
Kantenserie VIII (nl = 7).
+
14979,44
14862,94
14745,14
14625,61
14503,56 ?
21
22
23
24
- 0,11
- 0,28
- 0,14
- 0,11
- 1,03
14979,155
863,22
745,28
625,72
504,59
14481.89
Tabelle 10.
Kantenserie IX (nl= 8).
~
__^______
n2
____
+20
21
22
23
+24
_
[
_
v beob.
I
I
1
j
1
-
I
~
v ber.
__
I
!
_
~
14540,45
14421,34
14300,2
I
I
I
I
i
___-- I
14658,75
540,81
421,25
300,12
14177,42
beob. - ber.
1
1
I
-
0,36
+ 0,OQ
+ 0,1
T a b e l l e 13.
Kantenxerie X (nl= 9).
~
_
_
I
nn2
-
.-
_________
-~
beob.
ber.
v beob.
v ber.
I
_.__
___- --____
______-I
14337,l
1
14337,64
- 0,s
14217,79
14218,08
- 0,29
14096,95
I
13974,25
1
I
-
_ ~ -____
I
+;;
1
23
1
+ 24 i
I
~
Das Bandenspektrurn des Jod.
113
Uber die Intensitatsverteilung und Scharfe der Kanten
la& sich ganz allgemein aussagen, daB bis auf wenige, zufallige Ausnahmen sowohl die ersten, als auch die letzten
Kanten einer jeden Serie schwach und verwaschen sind, infolgedessen hat hier auch die MeBgenauigkeit nachgelassen ;
zur Berechnung der Serienkonstanten wurden solche Kanten
nicht benutzt. Ferner fallen bei I6000 Kanten dreier Serien
fast zusammen, so daf3 die 4. Serie nicht weit genug nach
kurzeren Wellenlangen hin verfolgt werden konnte. Nach
dem Intensithtsverlauf zu schlieBen, sollte diese Serie bis etwa
it 5900 sich erstrecken, wahrend die erste Kante erst bei 6033
festzustellen ist (vgl. u.). Die scharfsten Kanten befinden sich
im Gebiete 3, 6000 bis 6500. Hier haben die Kanten bereits
einen solchen Abstand voneinander erreicht, daB Uberlagerungen nicht mehr so stark storen. Die Absorption ist noch
erheblich und gleichzeitig befindet sich hier etwa das Intensitatsmaximum der Bogenlampe und der photographischen
Dicyaninplatte, so da13 dieser Spektralbezirk besonders kraftige,
kontrastreiche Aufnahmen gibt.
Wahrend nun die Einordnung der Kanten in die oben erwahnten Serien (K. S.), die ich auf Grund des Seriensohemas
der Fig. 1 ,,Langsserien" nenne , die nachstliegende ist,
liefern die sogenannten ,,Querserien" den Zusammenhang der
Kantenserien unter sich. Zur Seriendarstellung wahle ich die
stets sich in erster Annaherung als brauchbar erweisende
D esl a n d r e s sche Formel
v (n, n,) = vo
(a 12,
b n2, . . .) - (a' n,
b' n12 . . .)
Jeder einzelnen Kante sind xwei ganzzahlige Lauf zahlen
zugeordnet; je nach dem Zuordnungsprinzip geben die n,
(n, = konst.) die Glieder der Langsserien, n, die Glieder der
Querserien (nZ= konst.) an. Da Produkte (nl n,) nicht auftreten, so mussen sich eine Reihe von konstanten Schwingungsdifferenzen auffinden lassen, die keinen systematischen
Gang zeigen durfen. Dies ist nun in der Tat beim Jodspektruni
der Fall, wie Tab. 13 fur die Langsdifferenzen (n, = konst.)
und Tab. 12 fiir die Querdifferenzen (n, = konst.) zeigt.
Zunachst, liegen bei dem empirischen Charakter der
Formel noch keine Grunde fur eine besondere Zahlungsweise
vor; ich wiihlte fur vg die Kante 5458,24, die beim Resonanzspektrum eine Rolle spielt, und zahle positive Laufzahlen
+
+
+
-
Annalen der Physik, 1V.Folge. 71.
8
R. Mecke.
114
T a b e l l e 12.
Querdiff erenzen.
-___
n2
__
-3
-2
-1
0
112,92
313,Ol
!12,50
113,42
313,O
Z13,27
112,75
112,80
Z13,20
113,07
112,53
113,11
113,47
I
-
~
I
I
Ber.
I
1
I
1
11,9 210,7 209,5
I
I
~
~
!05,5 204,3 203,l
(Resor izspe trum)
I
11,931
11,lO
11,70
12,05
11.78
12;68
12,23 210,62 '209,45
11,07 211,20 209,92
11,54 211,09 209,52
210,82 209,40
205,60
206,15
-.--
203,4
203,5
207,O: 205,77 204,14 203,45
&O,L 4 4 1 4 /:to,4
I*OJ
-
213,17 !11,97 /210,75 /209,521208,21 ~207,O 206,77 ;204,48/203,19
__
~
A
~
__
__
Mittel 213,OO
10,og
__
:x--x
1-11
__
-tl
2
3
4
6
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
__
-
~
- 0,17
- 0,17 /+0,18
/+0,08 [+O,O:
0,O
.~
I- 0,34 l+0,26
d v (Absorption) = 213,17 - 1,198 n1 - 0,0062 nI2 & 0,17
d v (Resonanz) = 213,08 - 1,190 n1 - 0,0062 nI2
nach langeren Wellenlangen hin. Fur die Abstande aufeinanderfolgender Kanten in den Langsserien gibt sich dann die Formel
d v2 = 81,67 2,014 T Z ~ 0,Ol aZ2
und fur die Querserien die Formel
+
dv
213,17 - 1,198
- 0,0062 rtI2.
-3
-2
- 1
0
$1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
00
17
* 18
19
20
21
22
23
.~
n2
--
75,13
78,02
79,28
81,78
84,07
84,96
87,75
89,69
91,18
93,39
96,06
-~
I
74,23
78,50
80,21
81,62
83,57
85,OO
88,12
89,50
91,65
93,97
95,42
97,19
98,99
100,lO
103,24
104,62
106,03
I1
93,14
96,02
97,54
98,72
101,oo
102,79
103,47
106,50
108,53
111
VI
104,04
106,39
108,26
109,lO
111,66
112,93
115,18
101,13
102,81
104,51
105,99
108,14
109,60
111,27
112,98 113,21
114,74 114,65
116,45 116,26
118,12 1E7,48
119,81 119,68
__.
___
IV
V
-~
b e l l e 13.
- - -T a-
114,62
115,95
118,15
119,82
VII
ll6,49
117,80
119,53 119,ll
122,05 121,2
___
VIII
IX
--
Liingsdifferenzen.
119,3
1
1
78,26
79,75
81,70
83,82
84,98
87,93
89,60
9 1,42
93,47
95,83
97,36
98,86
100,74
102,95
104,16
106,23
108,31
109,35
111,47
112,71
114,80
116,29
117,89
119,54
121,63
~~
75,54
77,60
79,65
81,67
83,68
85,66
87,62
89,57
9 1,49
93,40
95,28
97,14
98,99
100,81
102,62
104,40
106,16
107,91
109,63
111,34
113,02
114,68
116,33
117,95
119,55
121,14
ber.
Av
--
116
R. Mecke.
Die allgemeine Serienformell) (K. X.), die nun samtliche
Kanten umfaBt, lautet dann
Y (nl;
n2)= 18320,97 - 213,76 nl 0,596 w12
0,0021 n13
- 80,66 (n2 - 1,012 n22 0,0033 n23 .
+
+
+
Sie stellt die Lage der Kanten, die zur Ausgleichung benutzt
worden sind, d. h. oberhalb 5400 if.-E. befriedigend dar. Fur
die 30 noch gemessenen Kanten unterhalb 5400 ergeben sich,
wie zu erwarten, systematische Abweichungen, im Sinne einer
allmahlichen Abnahme des kubischen Gliedes von n23 mit
den Wellenkingen. Die errechnete Kantengrenze der ersten
Serie wird dadurch nach kiirzeren Wellenlangen verschoben
und ist wenig unterhalb von 5000 zu suchen (vgl. Fig. 1).
Da13 die getroffenen Serieneinteilung der Kanten nun keine
willkurliche, sondern eine physikalisch begrundete ist , wird
das Resonanzspektrum zeigen. Bevor ich jedoch auf dasselbe
und seine Beziehungen zum Absorptionsspektrum naher eingehe, seien noch die Ausmessungen der Linien verschiedener
Bandenkopfe ( L S.) mitgeteilt.
Fur die Ausmessung wahlte ich aus: die beiden Banden
der neunten Langsserie (K. X. n1 = 8) 6877,36 (n2 = 21) und
6934,16 (n2= 22) und die beiden entsprechenden Kanten der
8. Serie (K. 8.ml.= 7) 6781,89 (n2 = 21) und 6837,32 (n2= 22).
Es hatten zwar in dieser Gegend noch einige weitere Banden
teilweise ausgemessen werden konnen. Stichproben zeigten
indes einen ganz analogen Aufbau der L. S. Die folgenden
Tabellen (14-17) geben die MeBresultate fur die vier Bandenkopfe (L. S.) in Wellenlangen und Schwingungszahlen. Die
in den Tabellen fehlenden Linien sind samtlich durch iiberlagerte Eisenlinien nicht mekibar, jedoch sind sie sicher vorhanden ; uberhaupt konnte in keiner der untersuchten Banden
innerhalb des aufgelosten Gebietes, welches etwa 2 k - E . von
der Kante entfernt begann, ein Anzeichen dafur entdeckt
werden, daB eine Linie fehlte. Neben diesen vier Serien (L.X.)
wurden im Gebiete 1 5462 noch swei weitere aufgefunden,
von denen die eine der Kante 5458,24 angehort. Sie sollen
jedoch erst bei der Besprechung des Resonanzspektrums naher
1) Die Deslandressche Formel wurde bis zum kubischen Gliede n3
erweitert.
117
Das Bundenspektrwm des Jod.
T n b e l l e 14.
Kante 6781,89 (nl= 7;
?a
'vak.
0
6781,89
_
__
_
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
6784,499
84,716
84,933
85,147
85,335
85,594
85,833
86,094
86,326
86,875
-
87,421
87,733
88,015
88,292
88,579
88,891
89,271
89,598
89,956
90,276
90,662
91,409
91,784
92,174
92,563
92,963
93,401
93,804
94,237
94,679
95,122
95,569
96,012
96,490
96,945
97,494
97,953
98,148
98,943
99,461
99,987
'vak.
122
= 21).
Bemerkungen
Av
soharf
14745,14
14739,48
739,Ol
738,54
738,07
737,66
737,lO
736,58
736,02
735,54
-
734,32
733,13
732,47
731,85
731,25
730,63
729,95
729,13
728,42
727,64
726,95
726,ll
5,27
0,39
0,47
0,47
0,47
0,41
0,56
0,52
0,56
0,48
2 Fe-Linien
1,22
1,19
0,66
0,62
0,60
0,62
0,68
0,82
0,7 1
0,78
0,69
0,84
doppelt
sehr breit
breit
Fe-Linie
.-
724,49
723,67
722,83
721,98
721,12
720,17
719,30
718,36
717,41
716,45
715,48
714,52
713,48
712,50
711,33
710,31
710,24
708,17
707,05
705,91
1,62
0,82
0,84
0,86
0,86
0,95
0,87
0,94
0,95
0,96
0,97
0,96
1,04
0,98
1,17
1,02
1,07
1,07
1,12
1.14
}
Kan
6797,5
breit
R. M e c b .
118
Tabelle 14 (Fortsetzung).
__
7n
hk.
___
-~
74
75
76
77
78
79
80
81
'vak.
6800
01,061
01,579
02,129
02,630
03,274
03,845
04,428
Bemerkungen
Av
- -
14703,59
702,47
701,28
699,98
698,80
697,57
696,31
Fe -Linie
2,32
1,12
1,19
1,30
1,18
1,23
1,26
iiberlagert
breit
T a b e l l e 15.
m
__
Kante 6877,36 (nl = 8;
-
'rsk.
'vak.
~
6877,36
0
~
?a2 = 21).
*'
Bemerkungen
14540,45
.
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
6879,350
79,588
79,789
80,135
80,343
80,579
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
*
14536,19
535,75
535,32
-
Linien meistens
uberlagert
vgl. Tab. 16
0,44
0,43
0,73
534,59
0,44
534,15
0,50
533,65
0,96
532,69
81,034
0,52
532,17
81,281
531,09
81,792
1,08
530,54
0,55
82,051
529,41
1,13
82,590
528,80
0,61
82,881
527,50
1,30
83,494
83,782
0,60
526,90
1,42
525,48
84,454
524,12
1,36
85,098
0,76
523,36
85,458
1,49
521,87
86,164
0,83
521,04
86,558
520,25
0,79
86,932
519,45
0,80
87,312
Liniennumnier der Tab. 16 (nberlagerungen)
177
= 110*
1n = 111
m = 112
uz = 113
112
= 114
112
= 115
112
= 116
WZ
=
117
111
=
118
Das Bandenspektrurn des Jod.
119
T a b e l l e 15 (Fortsetzung).
~
m
__
&ak.
'vak.
A V
Bemerkungen
14518,54
517,76
516,04
-
0,91
0,78
m = 119
~
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
6887,112
88,112
88,933
(89,635)
90,690
-
91,625
92,578
93,564
-
94,517
-
-
512,33
510,36
508,36
-
506,28
504,27
-
m = 120
1,72
m = 121
3,71
ff2
= 122
m = 123
1,97
m = 124
2,oo
m =
125
2,08
m = 126
2,Ol
Kante 6894,86
-
T a b e l l e 16.
Kante 6837,32 (n,= 7; n, = 22).
-
7
m
-~
- _
~ _
0
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
56
56
'vak.
6837,32
40,723
40,967
41,222
41,469
41,720
41,987
42,248
42,409
-
43,137
43,414
43,698
43,989
44,340
44,653
44,981
45,346
45,664
46,051
46,422
-
'nk.
14625,61
618,32
617,81
617,26
616,74
616,20
615,63
615,07
614,51
613,17
612,58
611,97
611,35
610,60
609,93
609,23
608,45
607,77
606,95
606,16
-
-
Av
7929
I
Bemerkungen
1
unscharf
0,51
0,55
0,52
0,54
0,57
0,56
0,56
undeutlich
1,34
0,59
0,61
0,62
0,75
0,67
0,70
0,78
0,68
0,82
0,79
3924
1
1)
breit
Fe-Linien
Iz. Mecke.
120
nz
-
Tabelle 16 (Fortsetzung).
__
hak.
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
6847,947
48,352
48,751
49,186
49,616
50,030
50,927
51,369
51,816
52,322
52,812
53,304
53,798
-
Av
YYSk.
_____
~
~
-
55,817
56,378
56,913
57,455
58,014
58,607
59,158
59,757
60,306
60,960
61,547
62,156
62,735
63,357
64,005
64,673
65,322
65,971
66,640
67,307
67,960
68,580
69,370
70,080
70,785
71,520
72,242
72,966
73,693
74,468
75,231
-
~
14602,92
602,05
601,20
600,27
599,36
598,48
596,57
595,62
594,67
593,59
592,55
591,50
590,45
-
586,15
584,96
583,82
582,66
581,48
580,21
579,04
577,77
576,60
575,21
573,96
572,67
571,44
570,12
568,74
567,32
565,95
564,57
563,15
661,74
560,38
558,83
557,37
555,87
554,37
552,81
551,28
549,75
548,21
546,57
544,96
-
Bemerkungen
--
0,87
0,85
0,93
0.9 1
0,88
Fe-Linie
1,91
0,95
0,95
1,08
1,04
1,05
1,05
4,30
1,19
1,14
1,16
1,18
1,27
1,17
1,27
1,17
1,39
1,25
1,29
1,23
1,32
1,38
1,42
1,37
1,38
1,42
1,441
1,36
1,55
1,46
1,50
1,50
1,56
1,53
1,53
1,54
1,54
1,61
Fe-Linie
Fe -Linie
sehr breit
sehr breit
Linien von hier
ab sehr scharf
breit
We-Linie
121
Das Badmspektrum des Jod.
T a b e l l e 16 (Fortsetsung).
=!z=z!
m
107
-
-
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
6879,163
79,953
80,791
81,565
82,357
83,209
84,118
85,808
86,577
87,564
88,470
89,343
90,254
91,165
92,082
93,041
93,943
14536.65
534,98
533,20
531,67
629,90
528,lO
626,18
522,62
520,79
518,92
517,OO
515,15
513,25
511,33
609,40
507,38
505,48
-
-
Bemerkungen
A V
'vak.
Kante 6877,36
deshalb Linien
meistens uberlagert
8,31
1,67
1,78
1,63
1,67
1,80
1,92
sehr breit
3,56
1,83
1,87
1,92
breit
1,86
1,90
1,92
1,93
2,02
1,90
breit
Kante 6894,86
1
T a b e l l e 17.
llt
Kante 6934,16 (nl= I
Lk.
~
0
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
-
6934,160
6937,095
37,316
37,642
37,763
38,008
38,236
38,482
38,761
39,019
39,303
40,115
40,443
40,761
41,054
41,374
'vak.
14421,34
14416,26
414,80
414,33
413,87
413,36
412,89
412,37
411,79
411,26
410,67
408,98
408,30
407,64
407,03
406,37
n. = 22).
Av
1
Bemerkungen
1
6,08
0,46
0,47
0,46
0,51
0,47
a52
0,68
0,63
0,59
1369
0,68
0,66
0,61
0,66
doppelt
I
I
breit
breit
1
2 Fe-Linien
breit
R. Mecke.
122
T a b e l l e 17 (Fortsetzung).
7n
__
'vak.
'vak.
A V
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68.
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
6941,728
42,054
42,390
42,758
43,116
43,494
43,881
44,251
45,058
45,449
45,880
46,28 1
46,779
47,181
47,628
48,059
48,525
49,019
49,502
49,960
50,454
50,970
51,480
51,992
14405,63
404,95
404,25
403,49
402,75
401,97
401,17
400,40
398,73
397,92
397,03
396,19
395,16
394,33
393,41
392,51
391,55
390,52
389,52
388,57
387,55
386,48
385,42
384,36
381,14
380,OO
378,72
0,74
0,68
0,70
0,76
0,74
0,78
0,50
0,77
-
53,550
54,100
54,720
55,817
56,422
57,018
57,535
58,209
58,829
59,447
60,060
60,722
61,310
61,998
62,609
63,316
63,994
64,692
65,352
66,126
66,797
67,517
-
376.45
375,20
373,97
372,90
371,51
370,24
368,96
367,70
366,33
365,12
363,70
362,44
360,98
359,58
358,14
556,78
355,19
353,80
352,32
~
Bemerkungen
-______
doppelt
unscharf
Fe-Linie
1,67
0,81
0,89
0,84
1,03
0,83
0,92
0,90
0,96
1,03
1 ,oo
0,95
1,02
1,07
1,06
1,06
breit
doppelt
3,22
breite Fe-Linie
1,14
1,28
unscharf
Fe-Linie
2,27
1,25
1,23
1,07
1,39
1,27
1,28
1,26
1,37
1,21
1,42
1,26
1,46
1,40
1.44
1,36
1,59
1,38
1,48
doppelt
unscharf
-
Das Bandenspelctrum des Jod.
T a b e l l e 17 (Fortsetzung).
rn
__
_
_
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
123
'mk.
_____
-
Av
'vak.
______
-__
6968,171
68,946
69,656
70,409
71,146
71,988
75,060
75,885
76,736
77,476
78,327
79,105
79,864
-
14350,97
349,38
347,91
346,36
344,84
343,ll
336,80
335,lO
333,36
331,83
330,08
328,49
326,93
315,92
314,12
312,29
310,37
308,56
306,65
304,65
302,69
298,70
296,80
294,86
292,95
-
85,232
86,111
87,003
87,940
88,824
89,754
90,732
91,690
93,546
94,478
95,525
96,456
-.
~-
1,35
1,59
1,47
1,55
1,52
1,73
6,31
__
Bemerkungen
___
uberlagert
Kante 6974,9
1,70
1,74
1,53
1,75
1,59
1,56
unscharf
11,01
Fe-Linie
1,80
1,83
1,92
1,81
1,91
2,00
1,96
breit
Kante 6992,9
3,99
1,90
1,94
1,91
erorkL; werden. A I Serienformt ,,r L. S. wa,hlte ich wieder
die ubliche Deslandressche mit zwei Konstanten
= v (nl: n2)- b m2,
wo die ZBhlung diesmal von der Kante aus zu erfolgen hat.
Fur 2 b ergibt sich in allen Banden ziemlich ubereinstimmend
aus den ersten 50 gemessenen Linien der Wert 0,0161, aus
den folgenden 50 Linien aber der Wert 0,0176, so daB b nicht
genau konstant ist, sondern mit wachsender Laufzahl steigt ;
es erubr'gt sich auch hier, die Formel durch ein weiteres Glied
zu ergansen. Zwischen der Kante und der erstgemessenen
Y
R. Illlecke.
124
Linie durften somit noch etwa 30 Linien liegen, da aber die
durch Extrapolation der Serienformel (L. 8.) gewonnenen
Werte erfahrungsgemais unsicher sind, so kann die absolute
Zahlweise immerhin um einige Einheiten falsch sein. Die
relative, d. h. die Zuordnung der entsprechenden Linien in
den vier Banden zu derselben Quantenzahl, durfte jedoch
ziemlich sicher sein, denn hier war noch ein anderes Zuordnungsliriterium anwendbar. Bildet man narnlich die Querdifferenzen und Langsdifferenzen nicht wie oben nur fur die
Kanten allein, sondern auch fur jede Einzellinie in den entsprechenden vier Banden, so ergeben sich stets gekriimmte
Kurven, die eine deutliche, wenn auch sehr geringe Abhangigkeit der b von den Quantenzahlen n, und n2 der K. S. zeigen.
Innerhalb der hier relativ sehr groisen MeBgenauigkeit gilt aber
Y (n,;
n,)
- v (n,;
n,
+ 1) = v (n, + 1 ; nJ - Y (vl+ 1, n,+
(3,
= 7,
12,
= 21)
1)
-
und
b(VII1; 22) - b(IX, 22)=b(VIII; 21) - b(IX, 21) 0,00011
(Querdifferenzen)
21)
b(IX,
22)=b(VIII;
21)
b(VIII,22)-0,00015
b(IX;
(Liingsdifferenzen)
..*A.
--ILS.*
779
'+'ru.;;,
,$,.
.. 4 -.:
.>r
...... .
4
.
..
.
I
.
e\.
"
.E..
.......
"......
..*A
-.. ..
..'
Fig. 2.
Die Ahnlichkeit der erhaltenen Kurven (Fig. 2) spricht
fur die relative Richtigkeit der gewahlten Ziihlungsweise und
zeigt aul3erdem noch genauer als die Kantenmessungen es
ermoglichen, die vollige Unabhangigkeit der Quer- und Langsdifferenzen von einander.
Bemerkenswert ist es nun, da13 in jeder Bande stets nur
eine Serie anzutreffen ist; in keiner der untersuchten Banden
finden sich Anzeichen dafur, daB von der Kante etwa noch
Das Bandenspektrum des Jod.
125
eine zweite Serie ausgeht. Ton den Kanten scheinen demnach
nur ,,Q"-Serienl) auszugehen; die Des landressche Zahlung,
beginnend mit der Kante, ware in diesem Falle, wo die Nulllinie in die Kante zu liegen kame, somit gerechtfertigt. Ob
neben diesem ,,Q"-Zweig auch noch die ,,P"- und ,,R"-Zweige
existieren, besonders in dem nicht untersuchten grunen Absorptionsbereiche , 1aBt sich vorlaufig nicht entscheiden.
Es konnte sein, dal3 sie bedeutend lichtschwticher waren als
der ,,&'I- Zweig und infolge eines kleinen quadratischen
Gliedes keine mel3baren Kanten bilden.
Das Resonanzspektrum des Jod.
Ich wende mich nun zur Besprechung des Resonanzspektrums und seiner Beziehung zum Ab sorptionsspektrum. Die
Resonanzemission des Jod, d. h. die durch monochromatische
Erregung erzeugte Fluoreszenzstrahlung, ist bekanntlich ein voll
ausgebildetes Serienspektrum vom Bandentypus. Eine ganze
Anzahl von Linien, von denen eine stets mit der erregenden
Linie zusammenfiillt, folgen in nahezu konstanten Abstanden
von etwa 70 b.-E. aufeinander. Bei der von R. W. Wood
verwendeten Quecksilberdampflarnpe mit sehr breiten Spektrallinien, von denen drei in den Absorptionsbereich des Joddampfes fallen, sind es Gruppen von 6-10 Linien, die sich
aber alle in Serien einordnen lassen; bei der Verwendung von
weiBen Licht zur Erregung haben wir wieder ein Kantenspektrum mit schwer auflosbaren Banden. Der Serienaufbau
scheint zunachst ganzlich verschieden zu sein vom Absorptionsspektrum. So folgt z. B. bei der grunen Quecksilberlinie 15462,22, welche in die Absorptionskante 5458 fallt, die
intensivste Serie dem Gesetz
v = 18307,5 - 213,67 n, 0,592 n12 0,0021 n13.
+
+
Die gelbe Quecksilberlinie 5771,2, die von den in Betracht
kommenden Bandenkanten 15747,2 und 1 5734,7 ziemlich weit
entfernt liegt, erregt u. a. eine Serie mit der Formel
v = 17327,4 - 212,82 n, 0,592 n12 0,0021 n13.
+
+
Ein Vergleich mit dem Absorptionsspektrum zeigt aber jetzt,
da13 ohne Ausnahme bei der Fluoreszenz finien der Querserien
1) Vgl. Heurlinger, Diss. Lund 1918; A. Sommerfeld, Atombau, Spektrallinien 3. Aufl. 1922. 8. 526ff.
126
R. iVecke.
emittiert werden. In Tab. 12 sind die Abstande der starksten
Resonanzlinien der grunen Quecksilberlinie eingetragen ; die
Ubereinstimmung mit den Querdifferenzen des Absorptionsspektrums und mit der Serienformel durfte innerhalb
der MeBgenauigkeit vollkommen sein. l) Die Resonanzlinien
lassen sich aber noch bis zu viel hoheren Laufzahlen verfolgen
als in Absorption (bei der grunen Quecksilberlinie z. B. bis
zum 28. Glied); d a m treten jedesmal noch kurzwelligere Komponenten auf. R. W. Wood2) gibt fur alle drei Quecksilberlinien je zwei solcher Anti- S t okesschen Glieder an, wahrend
Pringsheim3) kurzlich bei der grunen Linie noch ein viertes
Glied entdecken konnte. Das dritte scheint, wie auch eine
ganze Anzahl positiver Ordnungen, aus unbekannten Grunden
wieder auszufallen.
Dieses hauptsBchliche Vorwiegen der Querserien im
Fluoreszenzspektrum erklart auch sofort die bekannte Tatsache4), daB das Fluoreszensspektrum im griinen Spektralbereich vom Joddampf viel starker absorbiert wird als im
roten, denn nur dort treten dieselben Banden sowohl in Absorption als auch in .Fluoreszenz auf, wahrend bei langeren
Wellenlangen die entsprechenden Banden im absorbierenden
Joddampf nicht mehr ausgebildet sind.
Wie bereits erwahnt, ist nun jede Quecksilberanregungsh i e imstande, gleichzeitig eine ganze Anzahl von Resonanzserien (L.S.) zur Emission zu bringen. Es scheinen zunachst
durchweg Serien von Dubletts zu sein. Bei der grunen Linie,
fur die d e i n ausfuhrliche und hinreichend genaue Messungen
vorliegen, habe ich seinerzeit5) 10 solcher Dublettserien (L.S.)
feststellen konnen. Sie zerfallen wieder in zwei Gruppen, je
nachdem die mit der Anregungslinie in der nullten Ordnung
nicht ubereinstimmende Komponente nach kurzeren (Gruppe I)
oder lultgeren Wellenlangen (Gruppe 11) liegt. Innerhalb der
beiden Gruppen laBt sich das in n, lineare Glied sehr annahernd
in die Form a = a, - a, k [k = 0, 1, 2, 3.1 bringen, wobei mit
-___
1 ) Vgl. auch Fig. 1, wo die Resonanzlinien eingetragen sind.
2) R. W. Wood, Phil. Mag. (6) 26. S.828-848. 1913.
3) P. Pringsheim, Zeitschr. f. Phys. 7. S.206-216. 1921.
4) P. Pringsheim, Zeitschr. f. Phys. 8. S. 126-131. 1921.
5) R. Mecke, Zeitschr. f. Phys. 7. S.73-85. 1921 (daselbEit auch
das Zahlenmaterial).
Das Bandenspektrum des Jod.
127
steigendem k die Dublettabstande wachsen. Bezeichne ich die
Serienforniel (I,.S.)
v = 18307,5 - 213,67 T
+ 0,592 n12+ 0,0021
Z ~
niit F (nl), so komme ich zu folgendem Serienschema (die
Dublettabstande sind in Klammern beigefugt)
yo1
=F
F
P
v21 = F
~ 3 ’= F
yo1’=
PI’
z=
Gruppe I.
Gruppe 11.
(+ 328)
(121) (+ 495)
(121) (+11,6)
(nl) (+16,O)
(nl) (+ 19,O)
(nl) (- 5,O)
yo2’= F (n1) (6,O)
0,66 n1 1 1 ~ 2= F (nl) (- 12,5)
1,33 n, v~~ = F (n1) (- ?)
1,95 7 ~ 1 v3’ = F (n1) (- 19,7)
(11.1)
yo2
+
+
+
=F
+ 0,75
+ 1,5
+ 2,2
121
fil
121
Eine Schwierigkeit in der Deutung dieser meist -schwachen
Serien besteht nun darin, da13 die Anregung nie streng moncchromatisch erfolgt.
Die grune Linie der vollbelasteten
Quwksilberdampflampe uberdeckt namlich gleichzeitig sieben
Bbsorptionslinien rnit den Wellenlangen (nach R. W. Wood1)
5460,579
5460,640
5460,716
5460,768
(Nr. 1)
(Nr. 2)
(Nr. 3)
(Nr. 4)
5460,873 (Nr. 5)
5460,910 (Nr. 6)
5460,966 (Nr. 7)
eine achte (Nr. 0) fallt noch rnit einem Trabanten der Quecksilberlinie zusammen. Zur Identifixierung und Zuordnung der
Linien hat Wood versucht, die Anregungsbedingungen durch
dnderung der Linienbreite bei verschiedener Belastung der
Lampe und Filterumg rnit Bromdampf, welcher die Jodlinien
Nr. 3, 6 und 7 durch Koinzidenz rnit Bromlinien absorbiert,
zu variieren; die Deutung der Ergebnisse ist jedoch nicht
ganz einwandsfrei, da die Linienverbreiterung nach beiden
8eiten zu erfolgt und Intensitatsveranderungen durch Selbstumkehr der Linie eintreten konnen. Als drittes Zuordnungskriterium habe ich darum die Serienzusammenhange der Absorptionslinien (L. 8.) mit Erfolg angewendet. R. W. Wood
hat namlich in dieser Spektralgegend von i 5459 bis 5465 das
Absorptionsspektrum bei sehr grol3er Dispersion photographiert ;
1) R. W. Wood, Phil. Mag. (6) 24. S. 673-693.
1912.
128
R. Meclee.
die dabei erzielte Auflosung war, trotz der groBen Anzahl von
Linien, hinreichend, urn das Auffinden von Serien moglich
au machen. Auf der Reproduktion der Aufnahme, die mir
leider nur zur Verfugung stand, konnte ich zwei Serien
(L. 8.) mit Sicherheit nachweisen (Fig. 3). Da Normalen
fehlen (die Dispersion ist etwa 3 cm = 1 An.-E.),habe ich mich
darauf beschriinkt, in der Tab. 18 die Abstande der Linien
in der Reproduktionl) nur in Millimetern wiederzugeben. Die
Fig. 3.
eine Serie, ftus Dubletts bestehend, zu denen die Absorptionslinien Nr. 2, 3 und 5, 7 gehoren, konvergiert mit einem
quadratischen Gliede von etwa 2b = 0,014 om zur Kante
5458,24.
Ob diese Dubletts, deren Abstande adlmahlich
wachsen, einen positiven und negativen Zweig darstellen oder
richtige Dubletts des Nullzweiges sind, lii13t sich nicht mit
Sicherheit entscheiden. Ich neige mehr Bur letzteren Annahme.
Nach Untersuchungen von W ood2) ist namlich im Magnetfeld die Rotationspolarisation der Absorptionslinien zwar stets
die normale (d. h. die Drehung der Polarisationsebenen auf
1) Reproduktionen finden sich in den Arbeiten: R. W. Wood,
Phys. Wschr. 14. S. 177ff. 1913; Phil. Mag. (6) 26. S. 828ff. 1913; 35.
S. 326ff. 1918.
2) R. W. Wood u. G. Ribaud, Phil. Mag. (6) 27. S. 1009-1018.
1914.
Das Bnizdcnspektruni des Jod.
129
T a b e l l e 16.
-.
1,.
-,Y.zwischeii 5459-5465.
~
A
Ib
____
_-
A
i1
Bemerkungen
__
~
-
1,3
5458,43
1 A.-E
6,3
69
ll,5
-
29,2 mm
9J
16,0
17,O
932
22,4
25,2
28,3
98
343
35,0
10,0
40,9
45,0
47,5
10,0
54,2
55,0
61,3
64,9
999
10,0
68,7
74,9
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
2:
3:
5:
6:
5460,640
5460,716
5460,873
5460,910
7: 5460,966
10,1
55,0
10,0
95,0
10,2
105,2
'
~
108,9
8,6
10,0
115,2
Bnnalen der Physik. 1V.Folge. 71.
9
R. Mecke.
A
__
Tabelle 18 (Fortsetzung).
-
Ib
I1
~
A
__
Bemerkungen
10,8
123,5
126,O
132,6
9,1
126,5
31,l
19,l
151,7
zwei breite
Sonnenlinien
155,l
161,6
157,l
999
10,9
165,O
168,O
10,l
171,7
175,l
182,l
10,5
192,6
10,6
178,6
10,4
185,s
10,7
189,3
-
5464,85
beiden Seiten der Linien dieselbe); fur die beiden Dublettlinien 2 und 3 ist sie jedoch vom entgegengesetzten Vorzeichen.
Zu der anderen Serie gehoren die Absorptionslinien Nr. 1
und 6. Die Linienabstande sind groBer, das quadratische
Glied mit dem Wert 0,008 verhaltnismafiig klein, so daB die
Zuordnung zu einer Kante nicht sicher ist. Wahrscheinlich
gehort diese Serie zur Kante 5434,7. Die beiden ubrigbleibenden Linien 0 und 4 konnten nicht sicher in Serien eingeordnet
werden. In Betracht kommen vielleicht die Kanten L 5452,4
(Nr. 4?) und Iz 5432 (Nr. O?).
Die Beriicksichtigung aller Daten fuhrt nun zu folgender
wahrscheinlichsten Zuordnung der Resonanzserien (L. S.) zu
entsprechenden Absorptionsserien (L. S.) : Die Serien yo1, yo1’,
v02, yo2‘ werden sicher durch die Absorptionsserie angeregt, zu
der die Linien Nr. 2, 3, 5 und 7 gehoren (Kante 5458,24);
vl1, v12 durch die Serie von Nr. 1 und 6 ; v21, v22 durch die
Serie der Linie 4 und schliefllich v31, v32 durch die Serie der
Linie 0. Welche Linien der einzelnen Absorptionsserien fur
die Anregung in Betracht kommt, lafit sich nicht SO einfach
entscheiden. Wollte man jeder Absorptionslinie eine Resonanz-Dublettserie zuordnen, so kBme man bald zu Widerspruchen. Unter anderen muBte eine Absorptionslinie eine
Das Bandenspektrum des Jod.
131
Serie mit der Dublettkomponente nach langeren Wellenlangen
anregen (0. B. Nr. 3 die Serie yo, die nachstfolgende Absorptionslinie derselben Serie aber eine Resonanzserie rnit der
Dublettkomponente nach kurzeren Wellenlangen hin (Nr. 7
die Serie Y,,. Auch die einfache Deutung des Dublettabstandes
nach Lenzl) durch den
Quantensprung m 3
m + l
-
mit
m-h
d v = m ist nur dann zutreffend, wenn die Nullinie bereits die xweite Linie von der Kante ist. Bei v01 und v02 liegen
namlich stets fun€ Absorptionslinien zwischen den Komponenten, ferner ist d v02 > d vol und m etwa = 35, so daS
das Tragheitsmoment bedeutend kleiner ware, als L e n z annimmt. Die vollkommene Symmetrie der Serien in den beiden
Gruppen, das nahezu gleichzeitige Auftreten der Serien vkl
und vk2 (allerdings mit sehr verschiedener Intensitat) und
gleichzeitige Verschwinden bei Filterung mit Bromdampf,
legen nahe, anzunehmen, daB bei der Anregung durch eine
Absorptionslinie eine Triplettserie entsteht, die allerdings mit
m + l
den Quantensprungen m -+ m
in Zusammenhang gebracht
m-1
werden konnte. Vielleicht kann man annehmen, daS in Absorption nur der ,,Q"-Zweig gefunden wird, in Fluoreszenz
auch noch der ,,P"- und ,,R"-Zweig.
Hierfur sprechen
z. B. gewisse Absorptionsversuche.2)
Termdarstellung der Banden.
Zur Termaufspaltung der bisher nur empirisch gegebenen
Darstellung der Jodbanden bzw. Beurteilung der Richtigkeit
der Wahl der Quantenzahlen seien die folgenden drei Gesichtspunkte herangezogen : 1. Mit Rucksicht auf die Unabhangigkeit
der beiden Energieniveaus im Anfang- und Endzustand, durch
deren Differenz jede Linie dargestellt wird, diirfen in unseren
Formeln bei gleichartigen Quantenzahlen keine Produkte na* n,
vorkommen. 2. Bei niedriger Temperatur (hier zutreffencl)
sollen kleine Quantenzahlen vor groSeren bevorzugt sein,
das Intensitatsmaximum soll also in der ersten Halfte jeder
Serie liegen. 3. Mit steigender Temperatur soll das Intensitatsmaximum sich nach hoheren Quantenzahlen verschieben.
1) W. Len z, Phys. Ztschr. 21. S. 691-694. 1920.
2) R. W. Wood, Phil. Mag. (6) 26. S. 828-848. 1913.
9*
132
R. Mecke.
Wie schon fruher bemerkt, zeigt die Konstanz der Langsnnd Querserien, daB der Forderung 1 genugt ist. Hinsichtlich 2. kann man die Lange und Begrenzung der einzelnen
Kantenserien heranziehen, in Ermangelung genauer Intensit Btsmessungen.
Innerhalb der Querserien zeigt das Auftreten
von Anti- S t okesschen Gliedern bereits, daB der starksten
I n UbereinLangsserie nicht ?a1 = 0 entsprechen kann.
stimmung hiermit findet beim Absorptionsspektrum auch
noch unterhalb der Kantengrenze der ersten Langsserie Absorption statt. Dies entspricht einem steilen IntensitBtsabfalI
nach kurzeren Wellen, einem sehr vie1 langsameren nach langen
Wellen (in Absorption bestinimt bis Bum lo., in Fluoreszenz
mindestens bis zum 28. Glied), wie sich besonders bei stark
verdunntem Dampfe zeigt. Bezuglich des dritten Kriteriums
kann man die Aiigaben von P r i n g s h e i m l ) heranziehen.
Sach ihnen erfolgt niit steigender Temperatur eine Intensitiitsverschiebung nach Rot.
Die erste Langsserie verliert an
Starke und wird kurzer, wahrend die folgenden starker hervorzutreten und a n Gliedern zu gewinnen scheinen.
Daraus
folgt, daB man in der ersten Langs-Kantenserie mindestens
xa = 4 setzen und groBere Quantenzahlen nach langen Wellen
wahlen muB.
Um GroBe und Richtungssinn der anderen Quantenzahl n2
zu bsstimmen, habe ich in Fig. 4 die geniessenen Kanten
nochinals graphisch eingetragen, diesmal mit deli Laufzahlen
ais Koordinaten. Die Grenzen der Langsserien im Diagramm
migen, abgesehen vom Ende der 111. Serie (K. 8.) und Anfang
rler IV, wo infolgs des Zusammenfallens der Kanten und der
hier besonders groBen Liniendichte die Kanten fruher verxhwinden, einen einigermal3en glatten Verlauf. Die Intensitatsverteilung ist hier die umgekehrte : Zunachst ein langsames Wachsen der Intensitat, dann auf der Seite der langen
Wellen ein steiler Abfall. Das plotzliche Ansteigen der Grenzkurven, besonders der rechten, zeigt , daB dieselben einem
Grenzwert zuzustreben scheinen, der bei etwa n2 = 26 zu
suchen ware. Der EinfluB der Temperatur innerhalb der
Langsserien ist aus den Versuchen von P r i n g s h e i m nicht
rindeutig festzulegen, er scheint nur gering zu sein. I n
1 ) P. P r j n g s h e i m , Zeitschr. f. Phys. 5. S. 130-138.
1920.
Das Bandenspektrum des Jod.
133
der obigen Serienformel ( I ! .S.) wiire also die Zahlungsweise
der Laufzahl n2 umzukehren und es ware bei n, = 26 mit
cler Zahlung anzufa,ngen. Bei den einzelnen Bsndenlinien
(L. X.) erfolgt die Zahlung belianntlich von der ,,Nnllinie"
1"
x
I
x
*
X
x
Y
_
_
_
I
I
_
_
I
-20
I
I
0
3-I)
+Z0
Fig. 4.
aus. Dieselbe liegt beim Nulleweig ,,&" in der Kante selbt
oder wurde, falls bei den Dublettserien des Resonanzspektrums
die Lenzsche Deutung angenommen wird, in der zweiten
Link von der Kante, die aber praktisch init derselben zueamrnenfallt, zu suchen scin. Hier ist also nichts zu andern.
Die Umrechung der Formel mit a, =
4 bzw. n, = 26 fiihrt nun auf folgende Terme:
+
Anf angst erm (W,)
W, = v,
(126,52 n, - 0,852 na2 - 0,0033 n,3)
Enclterm (We)
W e= v, (218,43 nc- 0,571 ncz- 0,0021 nt3)
+
+A
+
+ A' m f 2 .
m2.
Yon v, bzw. v, und A bzw. A' sind 1-orlaufig nur die Differenzen
bekannt. Es ist
v, - v, = 16462,74 und A' - A
0,008.
-
Zum SchlnB sei noch auf folgenden Punkt hingewiesen:
Bei der Emission der sichtbaren Bandenspektren sol1 bekanntlich ein gleichzeitiger Quantensprung der Rotation des Mole-
134
R. Mecke. Das Bandenspektrum des Jod.
kiils (m-tnz') der Schwingung der Atome (p+p') und des
Elektronensystems des Molekels (n + n') stattfinden. Es erhebt sich deshalb die Frage, welches Molekulmodell wir beim
Jod zu erwarten haben. Nach Lenz1) entsteht das Resonanzspektrum dadurch, da13 durch monochromatiache Absorption
das Molekul in einen ganz bestimmten Anfangszustand (in
diesem Falle also n, = 26) versetzt wird und von dort nach
verschiedenen Endzustanden (n, = 0,l . . . 31) zustrebt. L e n z
sohreibt diese Quantenubergange aber der Schwingung der
dtome um ihre Ruhelage (p) zu, nimmt also fur diese Schwingung wie beim Cyanspektrum einen anharmonischen Oseillator mit der Reihenentwicklung a p b p 2 . . . an. Gegen diese
Annahme sprechen jedoch neben den experimentellen Ergebnissen dieser Arbeit cine Reihe theoretischer Grunde. Zunachst kann nach den bisherigen Erfahrungen bei Bandenspektren diese Quantensahl nie erhebliche Werte annehmen;
zugleich niuB der Wert p = 0 die groBte Wahrscheinlichkeit,
d. h. die groBte Intensitat besitzen. Beim Jod tritt aber eine
andere, eigenartige Intensitatsverteilung auf. In Fig. 4 habe
ich auf dieselbe Weise (in etwas vergroBertem MaBstabe) die
beobachteten Kanten (Nullinien) des Cyanspektrums eingetragen. Wahrend hier die Entwicklung des Spektrnms langs
Graden na - n, = konst. erfolgt, treten beim Jod Hyperbelkurven auf, die mit guter Annaherung durch n, n,2 = konst.
dargestellt werden. Wir haben es also anscheinend mit einem
ganz anders gestalteten Bandentypus zu tun, als er etwa beim
Cyanspektrum oder ahnlichen Spektren mit charakteristischen
Bandengruppen vorliegt.
+
-
B o n n , Januar 1923.
1 ) W. Lenz, Phys. Ztschr. 21. S. 691-694.
1920.
(Eingegangen 1. Mar, 1923.)
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