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Der Einflu von Druck und Fremdgaszusatz auf die Absorption in angeregtem Neon.

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1003
vow Druck uwnd Bkerndgasxusat%
auf' d i e Absorptiom &nalzgeregtem Neom;
3. Der EinjWfi
von L. Ecksteiln
(Frankfurter Dissertation)
Einleitung
Unangeregte Gase zeigen bei der Absorption von Licht
diejenigen Linien in Absorption, die durch Kombination eines
Terms mit dem groBten Term des Spektrums hervorgehen; bei
ihnen erfolgt Absorption vom Grundzustand des Atoms aus
(primare Absorption). Wird dagegen das absorbierende Gas
dauernd angeregt, z. B. durch ElektronenstoBe, so werden auch
solche Linien absorbiert, deren unterer Kombinationsterm einem
durch ElektronenstoBe erreichbaren Zustand entspricht. (Sekundare Absorption, Absorption in angeregten Gasen.)
Die Versuchsanordnungen sind in beiden Fallen wesentlich
gleich: man schickt das Licht einer Emissionsrohre durch die
mit dem gleichen Gas geftillte Absorptionsrohre und zerlegt
es spektral, so dal3 die Intensitaten der einzelnen Linien bei
angeregter und unangeregter Absorptionsrohre gemessen werden
konnen.
Die elektrischen Anregungsbedingungen sind je nach der
Art des benutzten Gases verschieden ; fiir die Absorption ist
die Lebensdauer des unteren Terms der Linie verantwortlich:
ist die Lebensdauer klein, so miissen viele Atome angeregt
werden, ist sie groB, geniigt geringere Anregung. Den Fall
groSer Lebensdauer haben wir bei den metastabilen Zustiinden,
die nicht durch Strahlung, sondern nur durch Stale oder Molekiilbildung in den Grundzustand ubergehen. Bekannte Beispiele
bilden die Heliumlinie 10830 AE, wo die starke Absorption
durch den metastabilen 2 s (2 SS,-)Term des Orthoheliums bedingt ist '),ferner einigeroteNeonlinien imGebiet 5852-7245AE;
I) F. P a s c h e n , Ann. d. Phys. 46. S. 625. 1914.
1004
L. Eckstein
wo slmtliche Linien, die durch Kombination rnit einem ss- oder
s,-Term entstehen, schwache, solche, die mit einem ss- oder saTerm kombinieren, starke Absorption 2eigen.l)
Die Starke der Absorption zeigt rnit steigendem Strom
in der Absorptionsohre sattigungsartigen Verlauf. Sie hiingt
ferner bei festem Druck in der EmissionsrShre vom Druck in
der Absorptionsrohre ab, wie schon P a s c h e n gezeigt hatte.
Systematisch wurde die Druckabhangigkeit der Absorption nicht
untersucht.
Da6 bei den Absorptionsverauchen groBe Gasreinheit erforderlich ist, wird in den eben angefuhrten Arbeiten betont.
Geringe Spuren von Wasserstoff geniigen, urn die Absorption
wesentlich herabzudrucken , dagegen machen selbst gr6Bere
Mengen beigemischten Heliums relativ weDig aus. M e i s s n e r
(a. a. 0.) wies bei Besprechung des Eintlusses der Verunreinigungen auf eine etwaige , ah gering vermutete, Einwirkung des dem Neon zugesetzten Beliuns hin, d a die
damaligen Versuche nicht rnit ganz reinem Ga3, sondern rnit
Neon-Heliumgemisch (20 Proz. Helium), ausgefuhrt wurden
Gegenstand der vorliegenden Untersuchung war es nun,
einmal die Druckabhaogigkeit systematisch zu ver folgen, und
zweitens auch AufschluB iiber die Einwirkung beigemischter
Fremdgase auf die QroBe der Absorption zu geben.
.
i. Methode
Die Versuchsanordnung mu6te so getroffen werden, daS
die Emissions- und Absorptionsrohre mit reinem Neon gefiillt
und die Gasdrucke i n beiden RShren auf jeden gewiinschten
Druck eingestellt werden konnten, wobei dae bei Druckanderung
uberfliissig gewordene Edelgas zuruckgewonnen werden konnte.
Ferner muBte die Beimischung jeder gewiinschten, moglichst
reinen Fremdgaemenge (He, A, H,, N,) durchfuhrbar sein.
Die Versuchsanordriung sei an Fig. 1 erlautert. Zum Evakuieren der Apparatur diente ein Kondensationsaggregat mit
Kapselvorpumpe. Das dem Kolben Be entnommene Neon
strnmte zuerst durch ein U-Rohr U, und ein KohlegefaB K zum
ReinigungsgefaB R. Das Kohlerohr besaB einen besonderen
1) K. W. Meissner, Ann. d. Phys. 76.
S. 124.
1925.
n e v EinfEup von Uvuck und Framdgaszusatz usw. 1005
1006
L. Eckstein
Pumpansatz, um die beirn Ausgluhen der Kohle abgegebenen
Gase direkt abpumpen zu kiinnen. Das ReinigungsgefaB war'
mit Magnesiumelektroden versehen, und man benutzte zur Reinigung des Neons die bei grijfieren Betriebsstromstarken erfolgende Zerstaubung der Elektroden und die dabei eintretende
Ga.sbindung. Das Rohr wurde gewijhnlich mit 200-300 mA
betrieben. Vom Reinigungsrohr R lieB man das gereinigte Gas
dann durch ein weiteres U-Rohr U,,,
das noch etwaige Quecksilberdampfe niederschlug, in das Emissionsrohr 8,das Absorptionsrohr A und das Reservoir P uberstrijmen. Dieses
spielte bei den Messungen der Druckabhangigkeit und bei
Heliumzusatz keine Rolle; fur diese Falle war es vom
eigentlichen Apparaturvolumen abgesperrt , um es nicht unnotigerweise mit reinem Edelgas zu fullen. Das vor der
Quecksilberhandpumpe 0 liegende U-Rohr befand sich bei den
Messungen stets in flussiger Luft, um keinen Quecksilberdampf
vom Mac Leod und der Handpumpe in die Apparatur gelangen
zu lassen.
Die Handpumpe 0 diente dazu, das in der Apparatur befindliche reine Neon zum Reservoir der Handpumpe zuruckzupumpen. Sie errnaglichte jede gewunschte Druckeinstellung
in beiden Rohren und die Ruckgewinnung des gereinigten Gases.
Um dem untersuchten Neon Helium') zuzusetzen, lieB man
Helium aus dem Gaskolben Ilk in kleinen Mengen in das in
fliissiger Luft befindliche KohlegefaB, das auch mit der Pumpe
in direkter Verbindung stand, und dann in das Reinigungsrohr R uberstriimen. Hier wurde die gleiche Reinigungsmethode mit zerstaubendem Magnesium wie bei Neon benutzt.
Aus diesem Reservoir lieBen sich beliebige Mengen Helium in
die Apparatur iiberfUhren.
Zur Barstellung von Wasserstoff und Stickstoff wurden die
Methoden, die grijote Gasreinheit versprechen, angowandt.
Die Herstellung reinen Wasserstoffv erfolgte durch Reinigung
gewijhnlichen Bombenwasserstoffs mittels Diffusion durch erhitztes Palladium (Osmo-Rohrchen). Ein an einem Ende verschlossenes Palladiumrohr Pd wurde, wie aus Fig. 2 ersichtlich,
1) Die Edelgase wurden von der Gesellschaft fiir Lindes Eismaschinen in Hiillriegelskreuth in cntgegenkommender Weise zur Verfugung gestellt.
Der EinfEup con Bruck und Fremclgaszusatz usw. 1007
eingeschmolzen; das offene Ende ragte in ein zum Geisslerrohr P und Wasserstoffreservoir T A fiihrendes Rohr, das verschlossene Ende wurde von einer es umgebenden Wolframheizspirale U?h auf Rotglut erhitzt.’) Auf diese Weise erhalt
man ganz reinen Wasserstoff in beliebigen Mengen.
Zur Darstellung reinen Stickstoffs wurde die von T i e d e 2 )
angegebene Methode benutzt. In einem Kolben St, aus Jenaer
Mas, der sich in einem elektrisch heizbaren rumRe,epvo,..
Ofen befand, wurde Natriumazid (von Kahlbaum bezogen) auf die zum Zerfall notwendige
Temperatur von 320° gebracht. Das Gas
stromte beim Zerfall des Azids in den Kolben
St,, das Trockengefa6 J und das Rohr 2? Bus
dem durch zwei Hahne abgesperrten Volumen
konnten die gewunschten Gasmengen entnommen werden.
Die optische Anordnung ist aus Fig. 1 zu
ersehen. Das Licht der Kapillaren der
Emissionsrohre E wurde durch die Linse L,
als Parallelbandel durch die Absorptionsrohre A geschickt; mit der Lime L, und der
Zylinderlinse 2, die die Beeinflussung des
Strahlenbundels durch die Endflachen der
Absorptionsrohre kompensierte, wurde der
kapillare Teil der Emissionsriihre auf dem
Eintrittsspalt eines Monochromators abgebildet. Der Monochromator war ein Typ
mit konstanter Ablenkung von 90 Grad 3,
(Schmidt & Haensch, Berlin). Die Drehung
Fig.
des Prismas ist an einer Mikrometerschraube TK
zu ersehen. Der Monochromator wurde mit der Neonemissionsrohre auf Wellenlangen geeicht, die Spaltbreite wurde so weit
gewahlt, da6 die Linien 6382 RE und 6402 AE gerade noch
getrennt waren.
1) N a x P l a n c k ,VorlesungeniiberThermodynamik,5.Aufl. 1917.218.
2) E.T i e d e , Chemische Rerichte 49. S. 1742. 1916.
3) Fur die leihweise uberlaseung des Monochromators sei auch an
dieser Stelle Hrn. Prof. Dr. C. DBguisne bestens gedankt.
1008
4.Eckstein
Zur elektrischen Anregurzg der Rohren diente hochgespannter
Gleichstrom, der mit Gleichricbterschaltungen nach G r e i n a c h e r
erzeugt wurde.1) Fiir die Emissionsrohre und fiir die Absorptionsrohre kam je eine Gleichrichteranordnung zur Verwendung, um beide Rbhren unabhangig voneinander verschiedenen Betriebsverhaltnissen unterwerfen zu konnen. H ist der
Heiztransformator fur die Gleichrichter G ; die 4 SekundBrwicklungen sind gegen die Primarwicklung und gegeneioander
entsprechend isoliert. T sind die Sekundiirwicklungen zweier
mit Wechselstrom betriebener Induktorien, C Kondensatoren
von je 1 Mikrofarad Kapazitit , W Hochohmwiderstinde (Slit),
M A Milliamperemeter. Die Spannung konnte durch Potentiometer und Drosseln jede gewunschte Feinregulierung erfahren,
durch SchlieBen der j eweiligen Stromschlussel konnte die
Emissions- oder Absorptionsrohre oder auch beide Riihren
gleichzeitig betrieben werden. Hinter der Linse A8 befand sich
ein Schirm 8, urn das Licht bei betriebenen Rohren mitunter
nicht in den Monochromator M gelangen zu lassen.
Die Bessung der lntensitat einer Spektrallinie und deren
Schwachung durch Absorption erfolgte photoelektrisch mit einer
Yersfarkerschaltung. Der Grund fur die Wahl eioer photoelektrischen Methode, die fiir den roten Spektralbereich an
und fur sich ungunstig ist, lag in dem Wunsch, die photographische Platte zu umgehen, die besor,ders i m sensibilisierten
Zustand eine gro6e Verschiedenheit der Plattenkonstanten besitzt, so daB eine groBe Exaktheit der Photometrie auf photographischem Wege nicht zu erreichen ist. Die Schaltung ist
aus Fig. 3 ersichtlich. Das Licht einer zu untersuchenden
Neonlinie, deren Einstellung durch obige Eichung bekannt ist,
fallt in die Photozelle Q (Rubidiumzelle mit Argonfiillung von
Gunther & Tegetmeyer, Braunschweig) und lost lichtelektrisch
Elektronen aus. Der ausgelgste Photostrom flieBt iiber den
Hochohmwiderstand W, zum positiven Pol der Batterie B,,
deren negativer Pol an der Alkalischicht der Photozelle liegt.
1) H. G r e i n a c h e r , Phys. Zeitschr. 17. S. 343. 1916.
2) H.Rosenberg, Natnrwisseoschaften 19. S.359.1921; G. d u Prel,
Ann. d. Phys. 70. S. 199. 1923; K. W. H a u s s e r , R. J a e g e r u. W.Vahle,
Wissenschaftliche Veriiffentlichungen aus dem Siemens-Konzern, 2.
S. 324. 1922.
Der BinfEup voa Druck mid Fremdgaszusatz usw. 1009
Die an den Enden des Widerstands herrschende Spannungsdifferenz liegt zwischen Steuergitter und Rathode einer Doppelgitterrahre (Spezialkonstruktion von Siemens & Halske); j e nach
der Intensitat des einfallenden Lichts andert sich der ausgeloste
Photostrom und mit ihm der Anodenstrom. Zwischen Anode
i
wz
- +
t
4
-$
-
Y
z;i7
Fig. 3
uud Baumladegitter liegt das Galvanometer X,der Anodenstrom
bei verdunkelter Zelle wird kompensiert, die bei Veranderung
der Intensitat der Spektrallinie bewirkte Anodenstromiinderung
vernrsacht einen Briickenstrom, der durch das Galvanometer X
flie6t.
2. Vorvereuohe uber die Inteneitiitsmeesung von Linien
Bevor wir an die eingehende Beschreibung der Methode
der Intensitatsmeesuog gehen, seien kurz einige Vorversuche
erwilhnt, die mit anderen Verstiirkerrdhren gemacht wurden.
L. Eckstein
1010
Zuerst wurden Vorversuche mit alten A. E. G.-Rohren, bei denen
die Gitter- und Anodenzufiihrung auf der einm Stirnseite, die Zuleitungeu
zum Gliihdraht auf der anderen Stirnseite des Rohres angt-bracht waren,
auspefuhrt. Die Rohreu wurden auf der Gitterveite entsockelt, von eiugedrungenen Kittresten sorpfaltig befreit und paraffiniert, um moglichst
hohe Gitterisolation zu erreichen. Diese ist urn so mehr erforderlich,
j e schwacher der zu verstarkende Strorn ist. Vorhandene Ionengitterstrome wirken bei der Anordnung wie ein Nebmschlufl. Den Emflufl
der Iooengitterstrijme hatte schon R o s e n b e r g erkannt. Die dureh Erwiirrnen der Gittereinschmelzstelle beim Einbrennen bewirkte vergr66erte
Leitfiihigkeit des Glases ist die Ursache, daS der Anodenstrom erst allmahlich einen konstanten Wert annimmt und da6 Messungen des Verstlrkungsgrades kurz nach dem Einschalten hahere Werte ergeben wie
nach eingetretener Konstanz. l) Eine andere Moglichkeit, die Gitterisolation zu erhiihen, liegt darin, die Girterzufiihrung mtiglichst weit von
den Einschmelzstellen der iibrigen Elektroden wegzulegen 3, was j a zum
Teil bei den vorerst benutzten Rahren der Fall war. Vor d u P r e l
hatten H a w s e r , J a e g e r und V a h l e 3 ) darauf hingewiesen, da6 eine
wesentliche Vorbedingung fir eine mefibare Gleichstromversttirkung ein
genau definierter 0 hmvcher Widerstand zmischen Gitter und Kathode ist.
R o s e n b e r g und d u P r e l arbeiteten mit der Rohrenwandung als Ableitwiderstand. Da der Ionengitterstrom sich von Punkt zu Punkt der
Cbarakteristik lndert, darf die Rohre nie einen in Betracht kommenden
Nebenschlufl zum eigentlichen MeBwiderstand bilden. H a u s s e r , J a e g e r
und V a h i e konstruierten eine SpezialrBhre, bei der sie zur Gitterdurchfiihrung einen Glaszylinder mit TrockengeFiE und Bernsteiniaolation benutzten, die auch bei Iiingerer Brenndauer hohe Isolationswerte (10" Ohm)
ergab, und benuteten einen kathodenzerstlubten Platinwiderstand (lO1OOhm)
als konatanten Meflwiderstand.
F u r die endgiiltigen Versuche und Messungen wurde eine
Spezialrohre von Siemens & Halske bezogen, die auf die gunstigste Arbeitsweise und die sie bedingenden Betriebsverhaltnisse hin untersucht wurde. Es ergaben sich Isolationswerte
von etwa lW3 Ohm; zur Trocknung wurde in kleine Stucke
zerschnittenes, metallisch reinev Natrium in die Trockenvorrichtung eingebracht. Bei Versuchen von H a u s s e r , J a e g e r
und V a h l e uber die Reduktionsgrenze der Gitterstrome zeigte
sich, da8 durch weitgehendere Entgasung die Gitterstrome
nicht um die notwendigen GrbBenordnungen herabzusetzen
sind. E s bietet sich aber eine andere Moglichkeit, urn dieses
-
-
~
1) G. d u P r e l , a. a. 0.
2) G. d u P r e l , a. a. 0.
3) K. W. H a u s s e r , R. J a e g e r uud W . V a h l e , a. a. 0.
Uer ECnfluP von Bruck und 14-emdgaszusatz usw. 1011
Ziel zu erreichen: Herabsetzung des Anodenpotentials, zu der
man auch hier gezwungen war. Da die Absorptionsmessungen
mit grogerer Genauigkeit ausgefuhrt werden sollten, als man
sie rnit photographischer Photometrierung erhalt (5-10 Proz.),
konnte die Rohre nicht bei 7 Volt Anodenspannung benutzt
werden, da unter diesen Betriebsverhiiltnissen dauernd kleine
Schwankungen des Galvanometerstroms vorhanden waren. Wie
aus Fig. 3 ersichtlich, waren Qitter-, Raumlade- und Anodenkreis mit Potentiometerschaltungen ausgebant, um die jeweiligen Spannungen beliebig variieren zu konnen. Vollige Konstanz des Galvanometers (Empfindlichkeit: 1 mm/lm = 6.
Ampere) erhielt man erst bei Anodenspannungen von 4 Volt.
Es mag erwahnt werden, da6 Strtimgren') eur photoelektrischen
Regiatrierung von Sterndnrchgangen nach der gleichen Methode mit einer
solchen Spezialrohre von Siemens & Halske nebst Hochohmwiderstandderselben Firma arbeitete; die Anodenspannung betrug dort 5 Volt.
Als MeBwiderstand W; wurde, da ein von Siemens zu anderen Zwecken bezogener Widerstand zu klein war (Widerstand 1.109Ohm), ein passender (1.lolo Ohm) aus einer Reihe
abgestufter , durch Kathodenzerstaubung selbst hergestellter
Widerstande ausgewiihlt. Eine Reihe sorgfaltig gereinigter,
gleich langer Glasstabchen erhielten an den Enden mittels
Platinierflussigkeit einen Platinuberzug eingebrannt, an den die
Drahtzuleitungen zur Erzielung guten Kontakts angeschlossen
wurden. I n der Zerstiiubungsapparatur befanden sich die Glasstabchen in zunehmender Entfernung von der Kathode; nach
der Zerafaubung wurden die Widerstande sofort in fliissiges
Picein getaucht, damit sie einen vollig hochisolierenden Uberzug
erhielten. Der Heizwiderstand wurde gegen thermische Einfliisse sorgfaltigst geschutzt und alle Verbindungen wurden, soweit wie arrgangig, verlotet. Die benotigten Spannungen €3, ,
B,,B, und B4 wurden einer Gruppe kleinzelliger, in Paraffin
eingegossener Akkumolatorenbatterien entnomrnen ; flir die
Potentiometer und fur die Heizung dienten Akkumulatoren
groSer Kapazitat. Der Heiz- und Anodenstrom wurden mit
hinreichend genauen MeBinstrumenten kontrolliert. W, war
ein Widerstand von 100000 Ohm. Die gesamte Veratarker1) B. Stromgren, Aetronomische Nachrichten 226. Nr. 5406. 1926.
1012
2;. Echstein
anordnung war zusammen mit der Photozelle in einem geerdeten Blechkasten Y untergebracht. Das Galvanometer X
befand sich davon getrennt in einem besonderen Blechgehiiuse
und die Galvanometerleitung wurde als verdrillte Litze durch
ein geerdetes Rohr gefiihit, das die beiden Rasten verband.
Von au8en fuhrten keinerlei Zuleitungen in die Kasten. Trotz
aller SchutzmaSnahmen war die Anordnung nicht vollstandig
gegen starke aubere StSrungen geschiitzt.
Da die Empfindlichkeit der Photozelle fur die roten Neonlinien gering war, muSte mit ihr wenige Volt unter der Entladungsspannung gearbeitet werden, um hinreichende Photostrome zu erhalten. Die Photozellen zeigen in der Nahe des
Entladepotentials Ermudungs- und Erholungserscheinungen,
die R o s e n b e r g l ) zum erstenma1 eingehend untersuchte. Die
Zelle erleidet bei Belichtung eine Empfindlichkeitsabnabme,
die bei Verdunkelung wieder zuruckgeht. Die Dauer, bis
Kontitanz der Empfindlichkeit eingetreten ist, sowie die Stiirke
dcr Ermiidung bei verschiedenen Zellapannungen und Belichtungaintensit aten sind individueller Natur.
S t e i n k e a ) untersuchte eioe Photozelle (Kaliumzelle mit
Argoufullung von Giinther & Tegetmeyer, Braunschweig) in der
Nahe des Entladepotentials und fand, dab der lichtelektrische
Strom bei gleichbleibender Belichtung einem unteren Grenzwert a zustrebt. Dieser Grenzwert u steht mit der einfallenden Intensitat J durch die Formel d = C. J im Zusammenhang. Der Exponent z , die Zellkonstante, iet eine Funktion
der Wellenlange und der Spannung, mit abnehmender Spannung
nahert sie sich dem Werte eins.
Eichung. R o s e n b e r g wies in seiner Arbeit auf zwei M6glichkeiten zur Erreichung hochster photometrischer Mebgenauigkeit hin. Die erste besteht in der empirischen Darstellung
des verstarkten Photostroms als Funktion der Intensitat. Mit
Hilfe dieser Kurve bestimmt man interpolatorisch Intensitstsverhaltnisse analog der Festlegung der Schwarzungskurve photographischer Platten. Die zweite Moglichkeit besteht darin, den
photometrischen Apparat nur als Nullinstrument zu benutzen.
1) 11. R o s e n b e r g , Ztschr. f. Phys. 7. S. 18. 1921.
E. St.einke, Ztechr. f. Phys. 2. S. 215. 1922.
2)
Der EinfEup von Druck iind Frem(qaszusatz
ILSW.
1013
Hier nimmt man die betreffende Intensithtsrnessuog, die Einstellung auf Gleichbeit, nach einer beliebigen photometrisch einwandfreien Abschwlichungsmethode vor. Die zweite Methode besitzt gegenuber der ersten erwahnenswei te Vorteile. Sie ermijglicht es, gro6ere lntensitatsverhaltnisse ausmessen zu konnen.
Bei der ersten Methode ist die obere Schranke darin gegeben,
da6 das Produkt aus primarem Photostrom und der Verstarkuugszahl gleich dem Anodenstrom bei verdunkelter Zelle
wird, wahrend bei der anderen Methode die Grenzen durch
die photometrischen Abschwachungsmoglichkeiten gegeben sind.
Ferner mu6 man, falls man mit der ersten Methode arbeitet,
h'
c,
R
I.;
Fig. 4
die Intensitiltskurve nach jeder gra6eren Pause frisch ermitteln, was eine Komplikation gegeniiber der zweiten Methode
bedeutet.
Da ein Graukeil als Abschwacher nicht gleich erhaltlich
war, wurde von der ersten Methode Gebrauch gemacht. Urn
die Abhangigkeit des Briickenstroms von der auf die Zelle
fallenden Intensitlit zu erhalten, diente folgende Anordnung,
die an Fig. 4 erlliutert sei. Zur Rtlichtung der Photozelle
diente die durch die Blende BZa von 10 mm Durchmesser begrenzte hlattscheibe 111. Diese wurde von der in A untergebrachten L a m p L , vor der eine Bleude -01, von 1 mm
OHnung angebracht war, beleuchtet. Die Klappe K , die durch
eine Feder in ihre Ruhelage, in der sie die Blende Bl bedeckte, zuruckging, ermoglichte mittels Seilzugs Lichtzutritt.
Die Lampe L brannte mit erheblicher Unterspannung, die mit
AIIndSI dar Physik.
IV.Folge. 87.
6G
1014
I;. Eckstein
einem Prazisionsvol tmeter genau kontrolliert wurde. Bei Beruhrung der beiden Rohre A und B befanden sich die Blenden
in einem Abstand von 50 mm. Der fur diese Intensitat erhaltene Ausschlag wurde als Einheit genommen, bei Entfernung von A konnte aus dem Entfernungsgesetz auf die jeweilige Intensitat zuruckgeschlossen werden. Die Spannung
lag an der Zelle dauernd an. Vor der Yessung wurde wahrend
der Einbrenndauer der Verstarkerrohre (1 Stunde) die Zelle
mit dieeer Intensitat ermiidet; in 5 Minutcn war Konstanz der
Empfindlichkeit eingetreten; beim Ubergang zur nachst niederen
Intensitat brauchte man nur 1-2 Minuten auf konstante Empfindlichkeit zu warten. Fig. 5 gibt den gefundenen Zusammenhang zwischen berechneter Intensitat J nnd gefundenem Galvanometerausschlag cc. Es zeigte sich vollige Ubereinstimmung
mit S t e i n k e ; zwischen Lichtintensitat J und gefundenem Ausschlag oc besteht der Zusammenhang a' = C . J . Da nach
S t e i n k e s Messungen die Zellkoustante z eine Funktion der
Wellenlange ist, muBte man sich bei der eigentlichen Absorptionsmessung Intensititsmarken fur die jeweilig betrachtete
Wellenlange beschaffen. Zur Festlegung der Intensititsmarken
wurde ein rotierender Sektorl) benutzt, der in der Figur mit RS
bezeichnet ist. Die gewiinschten WinkelSffnungen wurden an
einer Teilung eingestellt, die auf der einen Scheibe des Sektors
angebracht war. Der Motor lief fur die Aufnahmen mit gleicher
Tourenzahl, die Hohe tler letzteren ist gleichgiiltig. Da die
Intensitat der benutzten Sektoroffnung proportional ist, verhalten sich verschiedene Intensitaten wie die zugehorigen Sektoroffnungen. Um die optischen Teile, sowie die Glasapparatur
vor Erschiitterung zu bewahren, war der rotierende Sektor an
einem Stativ unabhangig von den anderen Apparaturteilen
aufgehangt. Der Zusammenhang zwischen der einfallenden Intensitat J und dem gefundenen Balvanometerausschlag u ist
der gleiche: log J als Funktion von (log u) ergibt eine Gerade. (Fig. 5.)
3. Methodischer Gang einer Absorptionsmessung
Durch Einstellen der Mikrometerschraube TK des Monochromators fie1 das Licht der zu untersuchenden Neonlinie in
1) A.E. W e b e r , Ann. d. Phys. 46. S. 801. 1914.
Ber BnfEup von Bruck und Fremdgaszusatz usw. 1015
1016
L. Eckstein
die Photozelle. Die Linienintensitat wurde nach roher Kompensation augenlhert bestimmt und hierauf die Ypannung eines
4-Voltlampchens, das nach abgehobener Monochromatorhaube
zwischen Prisma und Kollimatorlinse Platz fand, entsprechend
einrepuliert, d. h. so, daB der durch diese Lichtquelle bewirkte
Ausschlag ungefahr der gleiche war. Die Verstarkerrohre lieB
man dann ungefahr sla bis 1 Stuude einbrennen, danach wurde
die Lampe entfernt, die Neonemissionsrohre eingeschaltet und
m i t deren Intensitat weiter ermiidet; gleichzeitig wurde die
Kompensation nachgestellt und das Galvanometer auf volle
Ernpfindlichkeit gebracht. In diesem Zustand blieb die Anordnung noch 5 bis 10 Miouten sich selbst uberlaseen, dann
begannen die Messungen. Es mag erwahnt werden, daB bei
einer MeBreihe die Anordnung ungefahr 10 Stunden lang ununterbrochen in Betrieb war. Die weitere Zellermudung benotigte dadurch mitunter eine, wenn auch geringfiigige Veranderung der Kompensation.
Zur Ermittlung des proz. Absorptionsvermogens sind die
folgenden GroBen zu bestimmen: J , Intensitat der Linie bei
Betrieb der Emissionsrohre, Jd Intensitat der Linie bei Betrieb
der Emissionsrohre und der Absorptionsrohre, J’ Intensitat
der Absorptionsrohre allein.
Hieraus ergibt sich das gesuchte Absorptionsvermtjgen als
Die Intensitat der Absorptionsrohre allein war stets nnterhalb
(bzw. an der Grenze) der MMeBgenauigkeit, so daB sich die Formel
vereinfacht zu
A = 100 -(J
-o_-._- Jdl
-.
.
Jo
Zur Ermittlung der Intensitaten J , und Jd wurde folgender
Weg eingeschlagen. Zuerst bestimmte man den der Linienintensitat J, entsprechenden Galvanometerausschlag czo; durch
Verkleinerung der Sektoroffnung wurde sodann eine Reihe von
Galvanometerausschlagen ul, az,...an, die jeweils einem me8baren Bruchteil der Intensitat J, entsprachen, aufgenommen.
Die Messung des durch die Intensitat Jd erzeugten Galvanometerausschlags ad wurde an geeigneter Stelle rorgenommen,
Der Einfi!up von Druch und Premdyastusatz w w . 1017
so da6 der Gang von gr6Serer zu kleinerer IntensitHt gewahrt
blieb, ah0 jeweils schwiicher werdende3 Licht die Zelle traf. Da
die Apparatur niclit vollkommen storungsfrei arbeitete, wurde
jeder Ausschlag mehrmals gemessen und der Nittelwert zur Bestimmung von A benutzt.
L. Xckstein
1018
Da die Intensititen J mit den Galvtmometerausschlagen I,
wie oben erwlhnt, im Zusammenhang stehen (ilz = C.J , so erhalt man fur das proz. Absorptionsvermogen
zur Auswertung der Messungen ist also noch die Kenntnis der
Zellkonstante z erforderlich, die sich aus den Messungen mit
verschiedenen Sektoroffnungen als SteigungsmaS z der Intensititskurve log J = z loga + C (Fig. 6 ) ermitteln 1aBt.
Bei den vorliegenden Messungen wurde ein graphischer
Weg eingeschlagen: es wurde die Intensitat J, = 100 gesetzt,
d a m auf der Intensitatsgeraden fur den beobachteten Wert odd
der zugehorige log Jd gesucht, dessen Numerus von 100 (J,)
subtrahiert, sofort die proz. Absorption ergibt.
Hinsichtlich der Genauigkeit der Absorptionswerte ist folgendes zu sagen. Die mittleren Fehler der Beobachtungsmittelwerte (odJ sind 3-5 Promille. Der Fehler des Absorptionswertes ist von der GriiBe der Absorption abhangig, mit
zunehmender Absorption wird er kleiner ; bei groBen Absorptionswerten betragt er meistens noch nicht 1 Proz.; bei ganz
kleinen Absorptionswerten ( A = 2-5 Proz.) kann der Fehler
100 Proz. und mehr betragen.
-
4. Vereuchsergebnisse
Die uber die allgemeine Versuchsanordnung gemachten
Angaben sind durch die genaueren Daten des Absorptionsrohres zu vervollstandigen. Das Absorptionsrohr hatte eine
lichte Weite von 36 mm; die Lange des fur die Absorption
in Betracht kommenden Teiles betrug 160 mm. Die Rohre war,
wie in der Fig. 1 skizziert, in Doppel-T-Form aus weiten
Rohren geblasen, abweichend von der Ublichen Form, wo die
Enden der Rohre abgeschliffen und durch Glasplatten mit
Siegellackkittung abgeschlossen waren. Die Elektroden bestanden fur die Messung der Druckabhangigkeit aus Magnesium ;
fiir alle anderen Messungen erwies es sich als notwendig, von
Magnesiumelektroden Abstand zu nehmea, wie spater noch erw8hnt wird. Der Druck irn Absorptionsrohr wurde mit einem
3 h c Leod, das durch ein dauernd in fliissiger Luft gekuhltes
h e r Ein&743 von Bruck und Fremdyasznsatz
UYW.
1019
U-Rohr mit der Anordnung in Verbindung stand, gemsssen.
Die Reinheit des Neon betru:; 99,5 Proz.
a)
D r u c lc a b h Pn g i g k e i t
Von einem in der Apparstur eingestellten hochsten Druck
ausgehend, wurden bei imrner kleineren Drucken fur jeden
Druck Absorptionsmessungcn fur verschiedene Linien gemacht,
wobei der Ausgangsdruck in dcr Emissionsrohre beibehalten
wxde. Gemesseta wurde die Absorption fur je zwei Linien
(Auswahl der starksten), die VOM glcichen Niveau ausgehen:
6402 AE und 6143 a E fur den s,-Zustand,
6074 AE und 6096 A E fur den s,-Zustand,
6266 ,&E und 6163 AF: fur den s,-Zustand,
5852 AE
far den .y,-Zustand.
Die nachste Linie groBerer Intensitat 6598 AE, die auch von
sg ausgeht, ergab zu geringen Photostrom, um der Slessung
zugiinglich zu sein. Der Druck in der Emimionsrobre betrug
10,2 mm Hg, der Strom (&) 6 mA. Die AhsorptionsrBhre wurde
schwach mit 1 mA betrieben. Bei Druckiiaderung andert sich
die Lichterfuiillung des Rohrquerschnitts der Absorptionsrohre
etwas; bei hidheren Drucken zieht sich die Entladungsbreite
etwas zusammen. Bei der Absorptionsmessung bei geringstem
Druck p = 0, 16 mm Hg war die Entladung bei 1 mA inTabelle 1
Druckabhiingigkeit der Absorption
Druck in der Emissionsrohre p E 10,2 mm Hg konst.
Druck in der Absorptionsrahre p A variabel: iE = 6 mA, iA = 1 mA
I
Absorption in Proz. fur
6266-Linie
r,p,-kombin.
__
-~
1
1
’
l5,l
14,3
27,6
1
41,4
59.8
1
68,3
61.2
24,6
I
,
10,4
2,7
10.6
49,1
63,6
55,l
18,O
l2,l
26.4
40,5
37,s
397
17,4
30,l
5,7
1
6163-Linie
!-
s,p,-Kombin.
I
~.
.
.__
I
0,s
5,6
1
6,+
I
,
9,5
25,l
29,5
32,7
3,9
1020
P
Der Eintup von Druck und Premdgaszusatz
U~W.
1021
stabil, die Messung wurde hier mit 1,5 mA ausgefuhrt. Die
wahren Absorptionswerte liegen deshalb etwas tiefer. Die eingestellten Drucke wurden vor und nach den Beobachtungen
mehrmals gemessen (Genauigkeit unter 1 Proz.). Die gefundenen
Resultate sind in der vorstehenden Tab. 1 zusammengestellt.
I n Fig. 7 ist diese Abhangigkeit der Absorption vom
Druck graphisch dargestellt: Ordinate = A in Proz., AbRzisse
= Neondruck in der Absorptionsrohre (Parameter = Wellenlllnge). Die Kurven zeigen alle bei 1,2 mm Hg-Druck ein
ausgesprochenes Maximum. Die Kurven fur 6074, 6096 und
5852 A E deuten auf eine schwache Erhohung der Absorptionswerte in diesem Gebiet hin; doch ist dabei zu beachten,
da6 der Fehler, der diesen Messungen anhaftet, sehr groS ist.
Auf eine genaue Festlegung des Absorptionsmaximums wurde
kein Wert gelegt.
Es sei erwiihnt, daE diesen Messungen mit Gleichstrom Absorptionsmessungen mit Wechselstrom vorausgingen. Hier wurden Emissionsund AbsorptionsrShre mit petrennten Spannunpsquellen betrieben bei
konstantem Strom in jeder RSbre. Die Druckanderungen erfolgten im
Gegensata zur oben angefiihrten illessucg gleichzeitig in beiden Robren,
der Gasdruck war also in heiden gleich. Die Verhaltnisse Bind in
diesem Fall schwerer zu iiljersehen, da als weitere Variable die Bedingungen fur die EmissionsrShre hinzukommen (Linienbreite). Die
Messungen wurden fur j e eine der auf den 4 s-Termen aufbauenden
Spektrallinien, namlich 6402, 6266, 6096 und 5852 1 E ausgefubrt. o b e r
die gefundenen Resultate gibt die folgende Tabelle Aufschld.
Tabelle 2
Druck in den
6402-Linie
R(jhren
in mm Hg sap9Kombin.
~
~
_
_
_
_
_
Absorption in Proz. fur
6266-Linie
s,p,-Kombin.
-
~
~
-
795
11,7
14,s
20,4
32,s
37,s
46,9
55,7
7430.
L. Eehtein
1022
Eiir noch geringere Drucke lieBen sich fur die gleiche Stromstarke in
der Absorptionsrijhre infolge Instabilitiit der Entladung keine Mcssungen
durchfiihren, von Mesmugen mit andern Betriebsstromatiirken wurde abgesehen. Fig. S zeigt die graphische Darstellung dieser Abhiingigkeit.
Fur 6402, 60% und 5852 AE ergeben sich im wesentlichen Geraden.
Die starke Streuung der Werte fur 5852 AE ist durch die geringe Absorption bedingt, man wird bei ihr wohl nicht von einer Beeinflussung
6402
Y
'"L
0
7
-
0
Q
7
I
.?
0
1
5
h
;;;a
n
;----
0
I
6
I
7
q
8
1-
9
J
35552_!
70
durch Druckiindertng sprechen kijnnen. Abweichenden Verlauf von den
andern zeigt 6266 AE, bei ihr ist die Abnahme des Absorptionsvermijgens
mit wachsendem Druck wesentlich stiirger als bei den andern Linien.
b) E i n f l u B des F r e m d g a s z u s a t z e s
1. Meliratomige Cfnse
Bei den Messungen uber die Absorptionsanderungen bei
Zusatz von mehratomigen Gasen wurde ein bestimmter Neondrnck in der Emissions- und Absorptionsrohre eingestellt und
die Emissionsrohre von der Apparatur mittels eines Hahnes
abgesperrt, um Fremdgaszutritt zu verhindern. Aus den durch
zwei Hahne abgesperrten Volumen (bei H4 und H,) konnte
inan dam entsprechende Qasmengen uber des MacLeod in die
Absorptionsrohre diffundieren lassen. Der Druck des zugesetzten Fremdgases wurde aus der am MacLeod heobrtchteten Ihckanderung bestimmt.
Bei den Messungen zur Orientierung uber die GroRenordnung der Zusatzgasmengen zeigte sich, daR trotz des
li
Ber Einfliip uon Druck und Erentdgaszusatz
usw.
1023
schwachen Stroms in der Absorptionsrobre (1mA) bei bestimmtem Fremdgasdruck die Absorption bei andauernder
schwacher Entladung immer groBer wurde, d. h. daB das Neon
in der Absorptionsrohre, die Magnesiumelektroden enthielt,
immer reiner wurde. Es war daher notwendig, diese Elektroden durch Aluminiumelektroden zu ersetzen, die dann einwandfreie Messungen erlaubten. (Nur die Druckabhangigkeit
wurde mit Magnesiumelektroden ausgefiihrt , alle folgenden
Messungen mit der umgeanderten Absorptionsrohre.) Da die
zugefuhrten Mengen H, oder N, nur sehr gering zu sein
brauchten, konnte man zur Bestimmung des genauen Fremdgasdrucks das Fremdgas nicht einfach zustromen lassen und
aus der gemessenen Druckanderung im MacLeod den Zusatzdruck bestimmen, da dies zu ungenaue Druckwerte ergab.
Die Druckmessungen erfolgten in Ermangelung eines Differentialmanometers wie folgt. Es wurde das Verhiiltnis des
MacLeod-Volumens M (einschlieBlich Glasleitungen bis zu den
Kahnen H I , H,, H4, H6,a,)zu dem Apparaturvolumen A
(Dreiwegrohr U bis zu einer bestimmten Marke in fliissiger
Luft bis zum Ventil der Handpumpe 0, Volumen P und
Rohre A bis zum Hahn vor U-Rohr hinter 3)bestimmt, indem
man in A itZ einen bestimmten Druek einstellte, HI schloB,
H, offnete, M leerpumpte, dann H2 schloB, HI Sffnete und
das Gas sich von M auf A M ausdehnen lieS und den neuen
Druck bestimmte. Es war wiinschenswert, daB M A wurde,
einerseits wegen der abgepumpten Gasmenge, andererseits,
damit das Verhdtnis __- mijglichst gleich 1 wurde. In
+
+
<
A+M
diesem Fall andert sich der in der Apparatur herrschende
Neondruck bei wiederholtem Fremdgaszusatz nicht zu stark.
Da das Apparaturvolumen diese Bedingungen nicht gut erfullte, wurde der Kolben P hinzugenommen. Man konnte so
sehr kleine, aber vie1 besser meBbare Gasmengen durch Offnen
von H4 oder H6 in M einstromen lassen, und, da die VerhaltA
M
nisse A 4- d.i und --bestimmt wurden, lieBen sich die bei
A + M
Offnen von HI in M A sich einstellenden Neon- und Fremdgasdrucke bestimmen (Genauigkeit 2 Proz.). Da im vorliegendsn
+
Falle das Verhaltnis -___
A
nur gleich 0,9 gemacht werden
A 3. 1
11
L. Eckstein
1024
konnte, werden die in der folgenden Tabelle znsammengestellten Absorptionswerte etwas zu groB sein, denn die Verkleinerung des Neondrucks allein bewirkt eine Erhohung der
Absorption, die der auslbschenden Wirkung des Fremdgaszusatzes entgegenarbeitet. Die Messungen sind fiir j e zwei
Linien, die von den metastabilen Termen ausgehen, auagefiihrt.
Tabelle 3
Abhiingigkeit der Absorption vom Fremdgaedruck.
Fremdgas: H,
Neondruck in der Absorptionsriihre 2,18 mm Hg
Neondruck in der Emiesionsriihre 10,3 mm Hg
iB = 6 mA, id = 1 mA,
1
Druck des H.
in mm Hg
6402-Linie
in der
A-Rohre
s,p,-Kombinrl
1
-A
A+M
= 0,900
Absorption i n Pros. fur
6266-Linie
.-
s,p,-Kombin.
__________
26,3
~
4s,3
33,5
12,2
11,2
15,4
670
4$0
2,6
8,7
Fremdgas: N,
Neondruck in der Absorptionsriihre 2,12 mm Hg
Neondruck in der Emissionsriihre 10,3 mm Hg
ia = 1 mA
iB = 6 mA,
1
Druck des N.
in mm Hg"
in der
A-R6hi.e 1 s,p,-Kombin.
-__
________
I
Absorption in Pros. fur
-i1
-
s,p,-Kombin.
6163.Linie
s,p,-Kombin.
- ~ _ _ I _ _ _ _ _
0
1,6*10-'
3,0*10-5
5,3.10-'
7,8*10-'
i
1
,
I
70,2
63,3
63,3
58,3
27,O
'
43,4
40,7
34,4
33,3
34,l
24,l
9,s
6143-Liuie
s,p,-Kombin.
_ _ -__~-
20,5
60,7
51,3
49,O
45,O
7,9
21,8
27,7
Der
.EinfEup von Druck und Fremdgaszusatr
usw. 1025
1026
L. Eckstein
Ah%
f
6266
6763
Fig. 10
Figg. 9 und 10 zeigen die graphische Darstellung dieser
Abhlngigkeit. Es geniigen auBerordentlich geringe Beimischungon beider Gase, urn die Absorptionswerte betrachtlich
zu beeinflussen. Bei Wasserstoff genugt ein Zusatzdruck von
2 Promille des vorhandenen Neondrucks, urn die Absorption
fast vollig zu vernichten, bei N, wird die gleiche Wirkung
durch einen Zusatzdruck von 5 Promille des vorhandenen
Neondrucks erreicht.
Der Einflu/l von Druck und Fremdgaszusatz
WE.
1027
@
1028
I;. Eokstein
2. Helium und Argon
Ganz andere Ergebnisse zeigt die Zumischung von Helium.
Das zur Verwendung kommende Helium (Reinheit 99,5 Proz.)
war durch 0,5 Proz. Neon verunreinigt. Kachdem das Helium
ein Kohlerohr und ein Magnesiumreinigungsrohr passiert hatt e,
lieB man es in das Absorptionsrohr gelangen. Die Druckllnderung lie6 sich in diesem Fall geniigend genau ohne das
Hilfsvolumen P mit dem MacLeod bestimmen, da erst wesentlich hoherer Partialdruck mehbare Veranderungen des Absorptionsvermogens ergab.
Tabelle 4
Abhangigkeit der Absorption vom Fremdgasdruck. Fremdges: Helium
Neondruek in der Absorptionsrohre 1,90mm Hg
Neondruck in der Emissionrohre 10,3 mm Hg
iE= 6 mA, iA= 1 mA
Fig. 11 zeigt die graphische Darstellung. Es sei erwahnt,
daB die Abweichung der Absorptionswerte vom Kurvenverlauf
bei p = 1,46 mm Hg iiber der MeBgenauigkeit liegen. Die
Absorption fallt zuerst etwas starker, dann proportional mit
dem Fremdgasdruck ab. Die Emissionsrohre war auch hier
abgesperrt, da,mit Fremdgaszutritt verhindert war. Bei einem
Heliumdruck von 240 Proz. des Neondxucks geht die A bsorption fiir 6402 BE noch nicht auf die Halfte, bei 6143 auf
etwas unter die Halfte zuriick.
Entsprechende Versuche wurden aucli mit Argonzusatz
ausgefuhrt. Dabei ergab sich, dab schon ganz geringe Mengen
Argon die Absorption stark herabdriicken. I n Fig. 12 sind
Ber Einfi’up von Druck und Premdyasxusatz usw.
1029
die Messungen aus zwei getrennten Me8reihen (0 und x )
wiedergegeben. Auf die Diskussion der Verhaltnisse wird in
Ziffer 5 naher eingegangen.
Bei 6143 bewirkt ein Heliumzusatz von 4,O mm Hg
@Neon = 1,90 mm Hg, d. h. das 2,l fache des vorhandenen Neondrucks), daB die Absorption auf die Halfte zuriickgeht, bei H2
geniigt ein Zusatzdruck von 1,98.10-3 mm Hg (= rund l/lo,o
des vorhandenen Neondrucks, pNeon= 2,18 mm), bei N, ein
Zusatzdruck von 7,2.10-3 mm Hg (= 3/1,000 des vorhandenen
Fig. 12
Neondrucks, pNeon= 2,12 mm Hg) zur Erzielung der gleichen
Wirkung. Eieraus folgt, daB ein ungefhhr 1000 ma1 gr66erer
Heliumzusatzgasdruck als Wasserstoff- oder Stickstoffdruck die
gleiche ausloschende Wirkung zeigt..
5. Deutung der gefundenen Ergebnisse
a) D r u c k a b h 5 n g i g k e i t
Die Kurven Fig. 7, die die Druckabhangigkeit des Absorptionsvermogens wiedergeben, zeigen groBe Khnlichkeit mit den
Kurven, die M e i s s n e r und Q r a f f u n d e r l ) fiir. die Abhangip
1) K.W.Meissn er 11. W. G r affun der ,Ann. d. Phys. 84. S.lO09.1927.
67
Annalen der Physik. IV. Folge. 87.
1030
I/. Xckstein
keit der Lebensdauer t metastabiler Neonatome vom Druck
gefunden haben. Die gestrichelte Kurve in Fig. 7 gibt die
theoretische Kurve der zitierten Arbeit wieder, die im groBen
und ganzen den experimentell gefundenen Verlauf richtig
wiedergibt. Die theoretische Betrachtung uber die Veranderlichkeit der Lebensdauer grundet sich auf Betrachtungen, die
au6er Stii5en noch Diffusion angeregter Atomzusyande nach
der Wand und ihre Vernichtung daselbst berucksichtigen. Die
theoretische Behandlung der beiden Probleme: AbhBngigkeit
der Lebensdauer vom Druck (t = f ( p ) ) und Abhangigkeit des
Absorptionsvermiigena (bei kontinuierlicher Anregung des Gases)
vom Druck A = f ( p ) iat zwar wesentlich verschieden, da man
es im ersten Fall mit der zeitlichen Abklingung angeregter
Atomzustande zu tun hat, wahrend es sich im zweiten Fall
um stationare Zustiande handelt. Immerhin la& sich der
parallele Gang der fiir beide Falle experimentell erhaltenen
Kurven einigermaBen verstehen, wenn man bedenkt, da6 bei
stationarem Zustand die Zahl der vernichteten Atomzustiinde
in der Volumeneinheit gleich der Zahl der neu gebildeten sein
mu5. 1st namlich die Zahl der sich stationar einstellenden
Atomzustande in der Volumeneinheit gleich n, die Zahl der
vernichteten n', die Zahl der neu gebildeten n", so ist offenbar:
somit
Setzt man die Absorption in erster Naherung der Zahl der
angeregten Zustande proportional, so ergibt sich:
A = k n"
-
t,
wobei sowohl 11' als auch t Funktionen des Druckes sind.
Bei geringer Druckabhangigkeit der Gro5e rl' ist der ahnliche
Verlauf der Lebensdauerkurve t = f @) und der Absorptionskurve A = f ( p ) plausibel.
Eine Druckabhangigkeit ahnlicher Art linden auch K o p f e r m a n n und L a d e n b u r g l ) fur die anomale Dispersion in an-
s. 26.
1) R. Kopfermann und
1928.
R. Ladenburg, Ztschr. f. Phys. 48.
Der Einflup von BrucR und Tremdgaszusatz urn. 1031
20x703
Terme
-%7
4 2I 6
32
33
34
35
36
37
1
I
1
I
1
I
I
I
1
I
Fig. 13
geregtem Neon. Fur die Linie 6402 ergibt sich im Gebiet der
in der vorliegenden Arbeit benutzten Stromdichten ein Maximum
der ,,Zahl der Dispersionselektronen" 8 und $amit in erster
67 *
1032
1;. Eckstein
Naherung der Zahl der betrachteten absorbierenden Atomzustande bei etwa 3 mm. Ein direkter Vergleich unserer Ergebnisse ist nicht moglich, da die Absorptionsmessungen keinen
direkten SchluB auf die Anzahl der Atomzustande erlauben.
Eingehendere theoretische Betrachtungen, die von der allgemeinen Kontinuitatsgleichung ausgehen und alle Moglichkeiten der Entstehung und Vernichtung der jeweils betrachteten
angeregten Zustande beriicksichtigen, fuhren im wesentlichen
auf eine in ihrer Druckabhangigkeit unbekannte Entstehungsfunktion fiir angeregte Zustiinde zuruck. Wie kompliziert die
Verhidtnisse sind, sei an Hand des Neontermschemas (Fig. 13)
naher erortert. Auf den Grundterm p, ( P a s c h e n s Nomenklatur) folgen 4 s-Terme (s5, s4, s3, sz), von denen s5 und so
metastabil sind. Die Lebensdauer dieser metastabilen Zustinde
wird durch auBere Einwirkungen begrenzt. l) Ubergange von s4
und s2 in den Grundzustand p , (743,B AE. und 736 AE.,
16,6 Volt) sind moglich. Betrachten wir z. B. die metastabilen s6und s,-Zustiinde. Es bieten sich, da Mebung auf den metastabilen Zustand vom Grundniveau aus durch Einstrahlung
nicht mijglich ist, folgende Entstehungsmoylichheiten: Auregung
durch ElektronenstoB und Strahlungsemission von p-Niveaus
aus. Die Erzeugung von s,-Zustanden aus s2 durch StoBe
zweiter Art, sowie aus s4 durch SiiiBe erster Art, ferner die
Erzeugung von s,-Zustiinden aus sg durch StoBe zweiter Art
wird wohl seltener, aber doch zu beriicksichtigen sein. Perniehtumg der metastabilen ZustPnde wird bewirkt durch Strahlungsubsorption nach p-Niveaus in beiden Fallen (sa und s3).
Bei den s,-Zustanden wirken weiterhin StoBe erster Art durch
Oberfuhrung in den s4-Zustand vernichtend, obergange in den
Grundzustand durch StoBe zweiter Art mit Neonatomen sind sehr
selten. Fur s3 wirken auBer der Strahlungsabsorption StoBe
erster Art nach dem s,-Zustand, ferner StoBe zweiter Art mit
der Uberfuhrung in den s,-Zustand vernichtend. Bei der Druckabhangigkeit der Absorption wird eine Druckvermehrung bei
dem s,-Zustand ein Anwachsen der StiiBe erster Art, bei dem
s,-Zustand ein Anwachsen beider StoBmijglichkeiten zur Folge
haben.
1) J. Franck u. P. Jordan, Struktur der Materie 3. S. 232. 1926;
8 . G e i g e r u. K. S c h e e l , Handbuch der Phps. XXIII. 8. 740. 1926.
Der Einfiup aon Bruck und Premdyaszusutz usw. 1033
b) F r e m d g asz u s a t z
Anders gestalten sich die Verhaltnisse dagegen, sobald
StoBpartner solche Gase (H2,
N,) gewiihlt werden, deren
erste Anregungsenergien unterhalb derer, die den metastabilen
Zustanden zukommen, liegen. Die Ausbeute an StoBen zweiter
Art durch Uberfuhrung der angeregten Neonatome in den
Grundzustand wird jetzt sehr vie1 groBer sein, und um so
mehr, je hoher der Zusatzgasdruck ist; demzufolge sinkt die
sbsorption mit steigendem Fremdgasdruck sehr rasch, wie die
Kurven fur Wasserstoff- und Stickstoffzusatz zeigen.
Fugen wir dem Neon Helium zu, dessen erste Anregungsspannungen grof3er als die der s3- und s,-Zustande sind, so
wird die Ausbeute an StoBen zweiter Art durch aberfuhrung
der Neonatome in den' Grundzustand verschwinden, die ausloschende Wirkung bei gesteigertem Fremdgasdruck also
langst nicht so stark sein. Bei dem 5,-Zustand wird die
Uberfuhrung in den s,-Zustand durch StoBe erster Art, bei
dem s,-Zustand die Bildung von 5,-Niveaus durch StBBe
zweiter Art und die von s,-Niveaus durch StoBe erster Art der
Absorption eine Grenze setzen. Interesse erweckt hiernach
z. B. Zusatz von Argon, dessen erste Anregungsenergien wieder
unterhalb derer der s-Zustande liegen. Tatsachlich zeigen die
oben angefuhrten Versuche, daf3 in diesem Fall wieder eine
starke Herabsetzung des Absorptionsvermogens eintritt.
als
Zusammenfaasung
1. Es wird der EinfluB von Druck und Fremdgaszusatz
auf die Absorption einiger roter Neonlinien, die von den
metastabilen s3- und 5,-Termen ausgehen, photoelektrisch mittels
Verstarkerschaltung untersucht.
2. Bei der Druckabhangigkeit zeigen die Kurven (Absorption aIs Funktion des Qasdrucks; Druck in der Emissionsrohre konstant) fur die verschiedenen Wellenligen ein Maximum
bei einem Druck von 1,2 mm Hg.
3. Zusatz van Eelium verringert bei gesteigertem Zusatzdruck die Absorption Iangsam, Zusatz von Wasserstoff, Stickstoff und Argon wesentlich (ungefihr 1000 mal) stkker.
1054 L. Eckstein. Binfiup von Bruck und Bemdgaszusatz usw.
Vorliegende Arbeit wurde in den Jahren 1926127 im
Physikalischen Institut susgefiihrt.
Hrn. Prof. I(.W. M ei s sn er, auf dessen Anregung die Arbeit
ausgefiihrt wurde, schulde ich fur stete Anteilnahme and wertvollen Rat, Hrn. Geheimrat Prof. R. Wachsmuth fur die bereitwillige Uberlassung der notigen Hilfsmittel aufrichtigenDank.
Frankfurt am Main, Physikal. Institut der Univemitgt,
Oktober 1928.
(Eingegangen 25. Oktober 1928)
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