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Die Anwendung der Thermosule im Ultraviolett und die Energieverteilung in den Funkenspektren der Metalle.

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890
2. D i e Anwendung d e r l'herrnosttule dm Ultraviolett und d i e Energieverteilunng irc d e n Funkenspektrsn d e r X e t a l l e ; uon A. P f l i i g e r .
Einleitung.
Wahrend die Thermosaule und das Bolometer vortreffliche Dienste zur Erforschung der ultraroten und der sichtbaren Strahlung geleistet haben , schien die geringe Energie
der ultravioletten Lichtquellen bisher ihrer Anwendung zu
spotten. Man hat daher fur die Photometrie des Ultraviolett
die verschiedenartigsten Methoden ersonnen, die ent weder auf
der photographischen, oder auf der fluoreszenzerregenden, oder
schliel3lich auf der lichtelektrischen Wirlrung dieses Strahlengebietes beruhen. Insbesondere zeichnet sich das lichtelektrische Photometer des Hrn. K r e u s l e r l) durch gro6e Empfindlichkeit und Genauigkeit aus , verlangt aber zweifellos eine
sehr groBe Ubung und Geschicklichkeit in der Handhabung.
I n neuerer Zeit hat dann Hr. Snowa) gezeigt, daB die
Cyanbanden des Kohlebogens bei 388 und 358 pp eine sehr
starke Warmewirkung hervorbrinken. Den Herren H a g en
und R u b en s s, gelang es weiter nachzuweisen , daB sich bei
den Wellenlangen 305, 288, 251, j a sogar bei 221 ,up von
ihnen als Banden bezeichnete Intensitatsmaxima des Kohlebogeris4) befinden, deren erste drei die Anwendung der
Thermosaule zu MeSzwecken gestatten. Freilich ist ihre
Wiirmewirkung auberordentlich gering. Urn bei der benutzten
Versuchsanordriung fur die Wellenlange 25 I sieben Skalenteile
Ausschlag zu erzielen , muBte der Spalt des Spektrometers
nicht weniger als 5 mm breit genommen werden. Auch sind
diese Strahlen stets mit einem groSen Prozentsatz diffuser
1) H. K r e u s l e r , Ann. d. Phys. 6. p. 412-424.
1901.
2)
W. Snow, Wied. Ann. 47. p. 227. 1892.
3) E. Hagen u. H. R u b e n s , Ann. d. Phys. 8. p. 1-22. 1902.
4) 231 und 305 (vermutlich richtiger 310) ruhreii wohl von Eisenbeimenguogen her. Vgl. J. M. Eder u. E. V a l e n t a , Beitriige zur Photochemie p. 52. Wien 1903.
p.
Anwendunj der Th’hsrmosiiule im Ultracrinlett etc.
89 1
Strahlung, herriihrend von den im Vergleich zum Ultraviolett
sehr vie1 energiereicheren langen Wellenlangen, verunreinigt,
die sich zwar durch einen Kunstgriff bei der Messung eliminieren laBt, die aber die Versuche immerhin erschwert.
Auger dem Lichtbogen ist der Entladungsfunke zwischen
Metallelektroden durch seinen Reichtum an ultravioletten
Strahlen bekannt. Die Photographie lehrt, da6 die Funkenspektra der Metalle im Ultraviolett sehr kraftige Linien besitzen. Da aber die Empfindlichkeit der photographischen
Platten mit der Wellenlange variiert, lieB sich iiber die relativen, oler gar uber die absoluten Intensitiitsverhaltnisse dieser
Linien nichts Bestimmtes aussagen.
Unter Annahme sehr
hoher Empfindlichkeit der Platte hat man bisher wohl allgemein geglaubt, daB ihre Energie wohl zur Hervorrufung
des chemiscben Prozesses, nicht aber d a m ausreiche, eine mit
heutigen Instrumenten nachweisbare Warmewirkung hervorzubringen.
Um so groBer war daher main Erataunen, als ich bei Prufung
dieser Warmewirkung mittels einer R u b e n s schen Thermosaule
Ausschlage des Galvanometers von ungeahnter Grol3e erhielt.
Es zeigte sich, da6 die bekannten, im auBersten Ultraviolett
liegenden starken Linien der Metalle Magnesium, Kadmium,
Zink, Aluminium, Zinn, Nickel, Kobalt, Eisen etc. bei maBiger
Empfindlichkeit der Versuchsanordnung Ausschlage von Hunderten, j a bis Tausend Skalenteilen hervorriefen. Aber auch
diejenigen Metalle, die sich zwar durch gro6en Beichtum an
feinen Linien, aber nicht durch einzelne besonders starke Linien
auszeichnen, gaben Ausschlage von 20-100 Skt., wenn man
einen Spektralbereich von wenigen Angstrom Breite, auf dem
eine Anzahl solcher Linien verteilt liegen, auf die Thermosaule
fallen lieS.
Dabci ergab sich, daB bei allen untersuchten Metallen, mit
Ausnahme des Magnesiums uud des Eisens, das Gebiet starkster
Wirksamkeit nnterhrtlb der Wellenlange 260 pp lag, also in einer
Eegion, in der die Empfindlichkeit der photographischen Platte
erheblich nachzulassen beginnt. Bekanntlich horen fast alle
Pliotographien des Gitterspektrum etwa bei der Wellenlange 210
auf. Schon unterhalb 250 bedarf man sehr groBer Expositionszeit, und unterhalb 210 hat man uberhaupt nur mit sehr licht58 *
892
A. Pfliiyer.
starken Quarzspektrographen brauchbare Erfolge erzielt. DaB
aber. die Unempfindlichkeit der Platten einerseits, die Intensitat
der Linien andererseits so groB sei, wie meine Versuche sie
ergeben, wird gewiB allgemeine Uberraschung hervorrufen.
A h Beispiel fuhre ich folgendes an. Die Herren E d e r
und V a l e n t a l) berichten, in Ubereinstimmung mit Erfahrungen,
\vie sic die Herren H a g e n b a c h und K o n e n im hiesigen Institut gemacht haben, dab die Photographie der Linie 199,O pp
des Kupfers rnit den starksten Batterieentladungen, die sich
heutzutage erzielen lassen, mittels R o wlandscher Gitter eine
vielstundige, mittels eines Quarzspektrographen immerhin eine
halbsttindige Exposition verlange. Mit der Thermosaule erhalt
inan dagegen, unter Verwendung eines mittleren Induktoriums
und sehr geringer Stromstarke im Primarkreise, 15 Skt. Ausschlag fur diese Linie, eine Zahl, die sich bei ahnlich gewdtigen Batterieentladungen, wie sie die Herren E d e r und
V a l e n t a benhzten, auf das Vielfache steigern wird.
Das Zinn hat etwa bei 190 pp eine sehr kraftige Liniengruppe, die bisher nur Hr. S c h u m a n n mit seinen gelatinefreien
Platten nachgewiesen hat, die aber auf den Gitterphotographien
der Herren E d e r und V a l e n t a nicht zum Vorschein gekommen
ist. Diese Linie gibt mir 60Skt. Ausschlag. Das gleiche gilt
von einer Gruppe des Quecksilbers bei 195. Die Liniengruppe
des Aluminiums endlich bei 186, die auf den freilich mit stark
absorbierendem Quarzprisma aufgenommenen Photograpbien nur
schwach sichtbar ist, liefert mehrere Hundert Skalenteile.
DaB die Intensitat der Linien grob genug sei, um rnit
lieutigen Hilfsmitteln gemessen werden zu kiinnen, war damit
erwiesen. Es fragte sich nun, ob die Strahlung des Funkens
Ironstant genug sein wurde, um exakte %Iessungen zu gestatten.
Der Funke wurde in ublicher Weise durch Entladungen eines
Induktoriums mit parallel geschalteter Leydener Flasche erzeugt. Mit dem Auge betrachtet, ist er iibertlus unruhig und
flackernd. Photometrische Mesvungen im sichtbaren Spektrum
lassen sich daher nur ausfiihren, wenn man schnell laufende,
regelmabig arbeitende, rotierende Unterbrecher benutzt, und
1) J. M. E d e r u. E. V a l e n t a , Beitrage zur Photochcmie iind
Spcktralanalyee p. 379. Wien 1903.
Anwendung der Bermosaule im Ultraviolett etc.
893
die Arbeiten friiherer Beobachter erzahlen von den Schwierigkeiten, die dieser Umstand mit sich bringt.
Gleich die ersten Versuche in dieser Richtung brachten
mir eine weitere Uberraschung. Ein gewohnlicher Hammerunterbrecher D ep r e z scher Konstruktion geniigte vollstandig.
urn die Ausschlage bis auf wenige Prozent genau zu machen.
Zweife,llos ist diese Tatsache darauf zuriickzufiihren , daB dic
Thcrmosiiule relativ lltngsam reagiert, und darum nur die
Mittelwerte der auftreffenden Strablung in der Zeit registriert.
J a es zeigte sich, daB es am vorteilhaftesten sei, den Funken
durch SchlieBung des Primarkreises fur jede Messung neu
,,anzuziinden", und nur den ersten Ausschlag zu beobachten.
Dieser ist bei allen edlen Metallen bis auf mindestens 2 Proz.
konstant. Aber auch die leicht oxydierbaren Metallc liefern
'durchaus zufriedenstellende Resultate, die denen der ersteren
nur sehr wenig nachstehen. Das jedesmalige Anziinden des
Funkens bietet auger anderem den Vorteil, daB die Elektroden
nicht zu schnell abgenutzt werden, und man keinen Schirm in
den Weg der Strahlen zu stellen und zu bedienen braucht.
ganz abgesehen von dem Wegfall des bestandigen, nervenerschutternden Geriiusches.
Somit war die Moglichkeit gegeben:
1. die Energieverteilung in Funkenspektren mit groWer
Genauigkeit zu messen, eine Aufgabe, die fur die Kenntnis des
Stralilungsvorganges von ausschlaggebender Bedeutung ist,
2. alle photometrischen Messungen im Ultraviolett mit
groBter Genauigkeit und Requemlichkeit auszufiihren. Die
Methode ist allen alteren derart iiberlegen, daB diese nach
meiner Ansicht nur mehr historischen Wert besitzen, um so
melir als das Arbeiten mit der Thermosaule sehr einfach ist.
Nicht zu unterschatzen ist der Vorteil, der uns gegenuber
den Hagen-Rubensschen Messungen durch den Wegfall jeglicher diffusen Strahlung erwachst. Wahrend bei dem Lichtbogen die Energie des sichtbaren und ultraroten Spektrums
viele tausendmal groBer ist wie die des Ultraviolett, liegt die
Sache bei den Funkenspektren nahezu umgekehrt. Die Gcsamtstrahlung der ersteren Gebiete ist hier zwar nicht verschwindend, aber immerhin erheblich kleiner als die des Ultraviolett, nnd ihre diffuse Strahluiig vollstandig zu vernachl5issigen.
894
A. Pj7uger.
Meine ersten Messungen erfolgten mit Hilfe einer Quarzaptik. Die Absorption des Quarzprismas ist indessen schon
bei 200 pp so stark, daB fur die tiefer liegenden Regionen
nur FluBspat in R a g e kommen konnte. Ich danke an dieser
Stells der Firma C a r l Z e i s s in Jena aufs beste fur die
Uberweisung des erforderlichen wertvollen Materiales. Ich
war damit in der Lage , bis zur Durchlassigkeitsgrenze der
Luft vorzudringen und nachzuweisen , da8 die Aluminiumlinien bei 186 p,u die starksten des ganzen Aluminiumspektrums sind.
Das Qebiet unterhalb 186 hat bisher nur Hr. Schumann')
mit seinem Vakuumspektrographen untersucht. Er hat gezeigt,
daB das Aluminium in der Region 186 bis etwn 170 einige
sehr kraftige Linien besitzt, die, nach dem Grade der Schwarzung der photographischen Platte beurteilt, der Linie 186 an
Intensitat nicht vie1 nachzustehen scheinen. Es schien kein
Zweifel an der Moglichkeit zu bestehen, auch die WOrmewirkung dieser Strahlen nachzuweisen, wenu es nur gelang,
die Luft aus dem Strahlengang des Apparates zu entfernen.
Auch dieser Versuch ist gegluckt, wie weiter unten gezeigt
werden wird.
Nach dieser allgemeinen Ubersicht gehe ich nun dazu
iiber, die Versuchsanordnung und meine bisherigen Resultnte
zu beschreiben. Was die letzteren betrifft, so habe ich weniger
Gewicht auf sehr exakte und haufig wiederholte Messungen,
als darauf gelegt, die verschiedenen Versuchsbedingungen auszuprobieren. Alles weitere bleibe der Detailforschung, der sich
hier ein iiberaus groBes Gebiet eroffnet, uberlaosen. Es wird
fur deren Zwecke notig sein, erstlich eine Elektrizitatsquelle
von einfacheren Verhaltnissen, als ein mit Harnmerun terbrecher
betriebenes Induktorium, also etwa Wechselstrom oder Influenzmaschinen, zu benutzen. Ferner wird man die Dispersion
durch mehrere Prismen oder eventuell durch Quarzgitter
(vgl. weiter unten) erhohen und schlie6lich die Empfindlichkeit
so weit steigern miissen, daB auch die Energie der schwacheren
Linien nachweisbar ist. Es wird mit den heutigen Hilfsmitteln
1) V. S c h u m a n n , Sitzungsber. d. k. Xkad. d. Wissensch. zu Wien
102. IIa. p. 415, 625, 994. 1893.
Anwenduny der Thermosaule im Ultraviolett etc.
895
keine Schwierigkeiten bieten, auf den 50fachen Betrag der
Ausschlage zu gelangen, wie unten gezeigt werden soll.
Die Versucheanordnung.
Das benutzte Spektrometer ist mit FluBspatlinsen (4 cm
Offnung, 32 cm Brennweite fur B-Licht) und einem groBen
Flu5spatprisma ausgestattet. Die Ausziige der Fernrohre
sind gut gearbeitet und tragen eine Skala zur Einstellung der
Brennweite. Letztere betragt fur 186 pp nur noch 27,3 cm.
I n der Brennebene des Fernrohrobjektives befindet sich
ein verstellbarer Spalt. und hinter diesem, sorgfaltig isoliert,
die Rubenssche Thermosaule. Sie steht durch eine doppelte,
zusammengedrehte, in Watte verpackte Leitung, wie sie bei
Klingelanlagen benutzt wid, und einen ganz aus Kupfer gearbeiteten Schliissel mit dem DuBois-Rubensschen Kugelpanzergalvanometer in Verbindung. Letzteres hangt an einer
Juliusschen Aufhangung. Sein innerer Widerstand betragt
ca. 2,5 Ohm; der Widerstand der ganzen Leitung inklusive
Thermoelement und Galvanometer ca. 7 Ohm; die bei allen
folgenden Versuchen benutzte Empfindlichkeit ist 1 Skt. pro
4.10-10 Amp. Sie ist also ziemlich gering und la& sich leicht
auf das Doppelte bringen. Es ist aber mit Rucksicht auf
auBere Storungen immer praktisch, mit der geringsten zulassigen Empfindlichkeit zu arbeiten. Die schlechte Beschaffenheit des hiesigen Institutes, insbesondere das Wackeln der
Mauern bei halbwegs kraftigem Winde, gestatten eine genauere Ablesung als auf 112-1 Skt. nur an sehr ruhigen Tagen.
Die Funkenstrecke befindet sich dicht vor dem Kollimatorspalt. Die Elektroden, von Hartgummihaltern getragen, sind
am Auszuge des Kollimators befestigt und mit diesem verschiebbar. Das Spektrometer mu6 gut zur Erde abgeleitet
sein, weil man sonst erhebliche elektrische Einwirkungen erhalt.
Bei dieser Anordnung (Funke dicht vor dem Spalt) wird
die Energie des Funkenlichtes am besten ausgenutzt. Fur
verschiedene Zwecke ist indessen vorznziehen, mittels eines auf
einer optischen Bank befestigten Quarz- oder FluBspatkondensors
ein Bild der Funkenstrecke auf den Spalt zu entwerfen. Die
Energie ist dann erheblich geringer, auch wenn man dafur
sorgt, da5 das Bild stets fur die jeweilige Wellenlange scharf
896
A. Pfliiqer.
ist. Bm einfachsten bela& man zu letzterem Zwecke die
Funkenstrecke in ihrer Lage, und last den Kondensor aus
zwei Linsen bestehen, die man bei abnehmender Wellenlange so
auseinander schiebt, daI3 Funke und Spalt sich im jeweiligen
Brennpunkt befinden.')
Fur vergleichende Energiemessungen im Spektrum ist die
erstere Anordnung unbcdingt vorzuziehen, da man bei ihr sicher
ist, daS der Funke stets dieselbe Lage zum Spalt behalt, es
sei denn, daS die optische Bank ganz ausgezeichnet gearbeitet ist.
Die Elektroden sind entweder zugespitzte Stabe oder
Blechstreifen von ca. 1/2-1 mm Dicke, mit der Kante dem
Spalt zugekehrt. Der Funke hat dann immer eine gewisse
Breite, und man kann die auf die Thermosaule fallende Energie
und die Reinheit des Spektrums durch Verstellung beider
Spalte regulieren. Bei der grogen Dispersion des FluBspates
und Quarzes im Ultraviolett ist das Licht auch bei 1 mni
Spaltbreite noch immer homogen genug , um spektrophotometrische Messungen jeder Art damit anstellen zu konnen.
Die giinstigste Lhnge des Funkens richtet sich nach den
besonderen Verhaltnissen und ist leicht durch Ausprobieren
zu finden (vgl. weiter unten). Sie betrug bei meinen Versuchen
etwa 2 mm. Dieser Umstand ist sowohl fur die Beurteilung
der Empfindlichkeit, als der Energiemengen wohl zu beachten.
Das auf die Thermosaule fallende Bild ist dann namlich auch
nur 2 mm lang, und von den 20 Gliedern der 18 mm langen Saule
werden darnm nur zwei bis drei ausgenutzt. Man wird darum
zu erheblich hoheren Ausschlagen gelangen, wenn man mehrere
Funken vor dem Spalte vertikal anordnet, und jeden mit einer
besonderen Stromquelle speist. Mit der Verlangerung des
einen Funkens darf man namlich nicht uber ein leicht festzustellendes Optimum hinausgehen (vgl. weiter unten). Auch
nutzt es nichts, den Funken in mehreren Abteilungen uberspringen zu lassen.
Der Funke wurde erzeugt durch ein iilteres Induktorium
(Keiser & S c h m i d t 1896) von ca. 25 cm Funkenlange, be1) Vgl. auch die eingehcnde Besprechung, die V. Schumann
dariiber bringt.
Anwendung der Thermosaule im Ultraviolett etc.
597
trieben mit Deprezunterbrecher, 24 Volt und 2-3 Amp.
Durchschnittsstromstarke im Primarkreise. Der Funkenstrecke
parallel sind einige Leydener Flaschen geschaltet. Die Energiestrahlung im Ultraviolett erreicht ein Maximum bei einer leicht
festzustellenden Flaschenzahl (vgl. weiter unten). Das Induktorium steht in einem entfernten Raum des Institutes, urn
magnetische Einwirkungen auf das Galvanometer zu vermeiden,
Der Funke wird fur jede Messuug durch SchlieBung des Primarkreises vom Platze des Beobachters aus angeziindet (wobei der
Unterbrecher vorzuglich anspricht), und immer nur der erste
Ausschlag beobachtet.
Das Spektrometer ist mit Einrichtung zu automatischer
Einstellung des Minimums der Ablenkung versehen. Durch
Drehen des Fernrohres und gleichzeitiges Fokussieren der
Linsen bringt man jede beliebige Linie oder Spektralpartie
mit dem Spalt vor der Thermosaule zur Koinzidenz. Man eicht
den Teilkreis auf Wellenlangen, indem man auf einzelne besonders starke Linien verschiedener Metalle (vgl. weiter unten)
lnit sehr feiuen Spalten einstellt. Die Ausziige des Fernrohres
und Kollimators miissen natiirlich sehr gut gearbeitet sein,
wenn man feinere Einstellungen vornehmen will. Oder man
muBte Quarz-FluBspatachromate verwenden. Durch vertikales
Verschieben des Funkens vor dem Kollimatorspaite sucht man
diejenige Stelle der Thermosaule auf, die sich am empfindlichsten erweist.
Wie schon erwahnt, wird es ein leichtes sein, die Ausschliige mit heutigen Hilfsmitteln auf das 50fache zu steigern.
Ein rotierender Unterbrecher von K l i n g e l f u s s , betrieben mit
70 Unterbrechungen pro Sekunde, 72 Volt und 10 Ampere,
gab mir bereits die funffachen Ausschlage als die der Tabellen.
Mit hoheren Spannungen und Stromst'arken, fur die die modernen Unterbrecher eingerichtet sind, und genaue Anpassung
an das Induktorium wird man noch erheblich weiter gelangen.
Die Empfindlichkeit des Galvanometers laBt sich ohne
Schwierigkeit auf die doppelte, bis 2l/, frtche, bringen. Bringt
man schlieBlich die Thermosgule nach dem Vorgange von
L e b ed e w l) in hohes Vakuum, wobei ihre Empfindlichkeit auf
1) P. L e b e d c w , Ann. d. Phys.
9. p. 209. 1902.
A. Pfiiger.
898
das 7fache steigen soll, verwendet 2-3 Funken oder ahnlich
gewaltige Batterieentladungen, wie z. B. die Herren E d e r
und V a l e n t a sie benutzen, so sieht man die Richtigkeit der
Behauptung ein. Die Benutzung des von Hrn. Abbott') beschriebenen, hochempfindlichen Qalvanometers (Empfindlichkeit
1 Skt. pro 1,10-l2 Amp. bei 1,6 Ohm innerem Widerstand)
wurde der Zahl 50 noch mindestens eine Null hinzufugen.
Die Einschliehng der Thermosaule in ein VakuumgefaB
ist unter allen Umstanden ein Vorteil. Man vermeidet die
lkstigen Luftstromungen und vermindert dadurch das Wandern
des Nullpunktes. Dabei ist sie vortrefflich isoliert und schon
kurze Zeit, nachdem man sie an ihren Platz gebracht und
F
G
mit Watte umhiillt hat, gebrauchsfahig. Ich verwende ein GefaE nebenstehender Form (Fig. 1).
P ist das FluBspatfenstsr, G eine Spiegelglasplatte, beide mit Wachs auf die abgeschliffenen
Rander der Glasrohre R aufgekittet. T ist der
Rahmen der Thermsoaule. Sie steht durch mit
Siegellack in seitliche KapillarrShren C eingeschmolzene Kupferdrahte rnit der Galvanometerleitung in Verbindunge2) Eingeschmolzene
Platindrahte sind auch verwendbar, doch muB
'
man dann die auBeren Verbindungsstellen der
Platin-Kupferleitung aufs sorgfaltigste durch
Wattepackung schutzen. Durch den Ansatz d
Fig. 1.
wird ausgepumpt. Statt des FluBspatfensters
kann man auch sehr diinnen Quarz (nicht uber
'I, mm dick) nehmen. Dickerer Quarz absorbiert unterhalb 195
schon sehr betrachtlich. F u r Versuche mit Schumannstrahlen
ist nur FluBspat zu brauchen. Das VakuumgefaB wird so am
Auszug des Fernrohres befestigt, daB die Thermosaule genau
hinter dem Spalte steht, was sich durch die Spiegelglasplatte
leicht kontrollieren laBt.
Die gesamte Optik kann natiirlich auch aus Quarz bestehen, doch gelangt man dann, wegen der starken Absorption
in dem dicken Prisma, hochstens bis zur Wellenlange 200.
1) C. G. A b b o t t , Aetrophys. Journ. 18. p. 1. 1903.
2) Solche Vakuumthermosiiulen liefert die Firma Dr. G e i s s l e r ,
Nachf. Miiller, in Bonn.
Anwendung der Thermosaule im Ultraciolett etc.
899
Ubrigens ist Quarz verschiedener Herkunft sehr verschieden
durch1assig.l)
Konstanz des Ausschlages.
A19 Beispiel hierfiir seien einige Beobachtungsreihen mittlerer Giite mitgeteilt. Die Zahlen bedeuten Galvanometerausschlage, und wurden erhalten, indem man fur Kupfer den
Funken direkt der Vakuumthermosaule gegenuber stellte und
so die Gesamt.drahZuny ma& Fur Nickel und Kadmium beziehen sie sich auf die Wellenlangen 232 hez. 214 pp. Man
sieht, daB das leicht oxydierbare Kadmium den anderen
Metallen nur sehr wenig nachsteht.
Nickel:
151 146 148 146 147 148 147 151
Kupfer:
163 161 162 166 165 164 165 163 160 163 162
Kadmium: 245 245 250 248 255 250 251 262 257 256 249 219 246
Die Energieverteilung in den Funkenspektren der Metalle.
A. V e r s u c h e m i t FluEspatprisma.
Im folgenden gebe ich die Resultate der Messungen
an einer Anzahl von Metallen, wobei die oben beschriebene
Versuchsanordnung benutzt wurde. Beide Spalte hatten eine
Breite von 0,6 mm. Der Spalt vor der Thermosaule blendet
dann aus dem Spektrum Streifen aus, die von ca. 10 A.-E.
Breite bei der Wellenlange 190 pp auf etwa 2500 A.-E. bei
1400 p p , entsprechend der abnehmenden Dispersion des F l u b
spats, anwachsen.
Das Fernrohr wird, von der Wellenlangc 180 pp (der
Durchsichtigkeitsgrenze der Luft) beginnend, in kleinen Schritten
von 1-5 Bogenminuten durch das gesamte Spektrum hindurchbewegt, und der zu jeder Einstellung gehorige Galvanometerausschlag gemessen. Dieser ist ein Ma6 fur die Energie eines
Spektralbezirkes, dessen Breite und Schwerpunkt aus den obigen
Xngaben ersichtlich ist. Bei solchen Metallen, die entweder
nur sehr wenige Linien aufweisen, oder bei denen einzelne
Linien oder enge Liniengruppen besonders kriiftig entwickelt
sind, wurde durch schrittweises Hindurchbewegen durch den
1) Sehr billige Quarzplatten und -1insen liefert die optische Industrieanstalt vorrn. B u s c h & Co., Rathenow.
900
A. Pfliiger.
Ort der Linie diejenige Fernrohreinstellung gefunden, fur die
der Ausschlag ein Maximum war.
Man erhalt so ein ungefahres Bild sowohl von der Verteilung der Energie in linienreichen Spektren als auch von den
Intensitatsverhaltnissen der einzeln gemessenen , besonders
starken Linien. Dies Bild wiirde vollkommen sein, wenn wir
die Spalte so schmal wahlen wiirden, daB die einzelnen Linien
getrennt, jede fur sich nacheinander auf die Thermosaule
fielen, oder wenn wir wenigstens die Spaltbreite der abnehmenden Dispersion des FluBspats proportional abnehmen
lieBen. Indessen sind erstlich die feineren Linien nicht energiereich genug, um merkliche Ausschlage zu veranlassen, andererseits genugt diese Methode vollig, sowohl zur vorlaufigen Orientierung, wie zur Auffindung der leitenden Gesetze. J a , sie
gibt uns, da die Versuchsbedingungen fur alle Metalle die
gleichen sind, sogar ein angenahertes Bild von den Intensitatsverhaltnissen zwischen den Spektren verschiedener Metalle.
Wie schon oben gezeigt, wiirde es ein leichtes sein, die
Energie und die Empfindlichkeit der Anordnung auf ein Vielfaches zu steigern, und die Ausmessung der Spektra mitsamt
den feineren Linien bei groBer Dispersion kann daher keine
Schwierigkeiten bieten. Eine solche Arbeit miiBte indessen
auf das sorgfaltigste alle Versuchsbedingungen kontrollieren,
und insbesondere eine maglichst einfache Elektrizitatsquelle
zur Speisung der Funkenstrecke anwenden. Ich betone dies aufdriicklich, um nicht etwa den Anschein zu erwecken, als wenn
ich die Zahlen der .nachfolgenden Tabelle als die endgiiltige
Feststellung der Energieverteilung in den untersuchten Spektren
betrachtete. Diese Zahlen haben nur den Zweck, einen allgemeinen Uberblick zu geben, an den die Arbeit der Spezialforschung sich anschliefien kann. Bei Besprechung der Versuchsbedingungen werden wir sehen, wie sehr die Energieverteilung von diesen abhangig ist.
Die Zahlen der Tab. 1 gelten also nur fur die von mir
benutzte Versuchsanordnung, die ich am Kopfe der Tabelle noch
einmal anfuhre. Sie sind nicht auf gleiche Offnungskegel der
F'luBspatlinsen umgerechnet , was bei exakten Untersuchungen
notwendig sein wiirde (bei geringerer Brennweite ist die auf die
Thermosaule gelarigende Energie groBer als bei langerer).
90 1
Anwendung der I'liermosaule im Ultraviolett elc.
T a b e l l e 1.
D i e E n e r g i e v e r t e i l u n g i n d e n F u n k e n s p e k t r e n der Metalle.
Die Zahlen bedeuten Galvanometerausschlgge. Versuchsanordnung: Funke direkt
vor dem Spnlt, 2 mm lang; 2 Leydener Flaschen von je 300 qcm AuBenbelegnng;
Deprezunterbrecher, 24 Volt, 2,5 Amp.; beide Spalte 0,6 mm breit. FluOspatprisma von GOo. Ausschliige unter drei siud nicht verzeichnet, sondern die Stellen
der besseren Ubersicht halber freigelassen. Durch
markierte Pnnkte murden
nicht gemessen.
-.
-~
- -__
- Fernrohr Jngefghn
einWellenF€ C: Ni A5 3 LL Sr
Pt
I&
stellung Snge in pl
- --
~~
-
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-
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19
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3 40
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10
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8,
7
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4
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18
A . PfZuyer.
902
T a b e l l e 1 (Fortsetzung).
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Fernrohreinstellung
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10
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25
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35 60
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65 100
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14 25 15
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20 I05 160 12
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50 48 - 3:
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2
5
Das Magnesium lief3 sich nicht gut in diese Tabelle einfiigen. Die Zahlen fur dasselbe sind folgende.
903
Anwendung der Thwmosaule im Ultraviolett etc.
T a b e l l e 2.
Magnesium.
Kein Ausschlag his 60 10’ (I = 276 ,up), Dann kommt die auflerordentlich
krilftige Liniengruppe bei 280.
6O 46‘ 90
7 0 49’
19
6 O 15’ 17
280 pp
285 ,up
18
20
23
26
28
31
33
35
38
39
40
293 ,up
41
43
80
170
675
970
785
180
45
18
117
153
135
189
153
48
50
57
209 ,up Y o 0‘
3
5
10
18
30
35
15
4
unter 3 bis
7 O 35‘ 15
38
26
40 45
42
56
383 pp
44
55
47
35
55
0’
3
5
7
10
ca. 25
45’
50
55
90
5’
80
20
54
77
60
45
25
bis
35
45
48
42
25
abnehmend
Die fTbersicht iiber die Tabelle wird wesentlich erleichtert,
wenn man zum Vergleich die vorziiglichen Photographien der
Spektren in den Beitragen zur Photochemie von E d e r und
V a l e n t a , Wien 1903, oder des demnachst erscheinenden Atlas
yon H a g e n b n c h und K o n e n heranzieht.
Zunachst sehen wir, daB hei allen untersuchten Metallen,
mit Ausnahme des Magnesiums und Eisens, die kraftigsten Ausschlage unterhalb der Wellenlange 260 pp erhalten werden. So
kraftig auch die langwelligen Linien auf der photographischen
Platte erscheinen mogen, sie sind nicht zu vergleichen mit denen
des augersten Ultraviolett. Wenn wir samtliche Ausschlage auf
gleiche Dispersion reduzieren konnten, so wiirde dies Verhaltnis
noch mehr hervortreten. Diese Reduktion diirfen wir aber
offenbar nicht vornehmen, da wir hier keine stetige Energiekurve haben. Wir werden unten sehen, wie wir wenigstens zu
einer angenaherten Schatzung des Verhaltnisses gelangen konnen.
Ganz besonders kraftig treten folgende, in Tab. 3 iibersichtlich zusammengestellte Linien bez. Gruppen hervor. Von
ihnen eignen sich die mit * bezeichneten sowohl zur Eichung
des Teilkreises auf Wellenlangen als auch zur Ausfuhrung
sehr genauer photomet,rischer Messungen, da sie fur letztere
Zwecke genugend homogenes Licht liefern.
904
A . PfEiiger.
Tabelle 3.
Die stiirksten Linien und Liniengruppen der Metalle,
nach Wellenthgen geordnet. Die Zahlen bedeuten Galvanometerausschliige
bei 0,6 mm Spaltbreite. Ein * bedeutet, daB die Linie einfach oder die
Gruppe geniigend schmal ist , um fur Spektrometereiehung gebraucht zu
werden.
GalvanometerGalvanometerI in py
I in p p
ausschlag
ausschlag
186
140
Aluminium* 173
Kobalt
240
gadmiurn*
27
Eisen
125
24 1
190
Zinn*
62
Eisen
126
249
Aluminium*
58
193,5
Zink*
80
250,2
195
Quecksilber
40
Zink*
85
255,8
199
Aluminium*
50
Iiadmium*
41
257,3
202,5
Zink*
225
Kobalt
80
258
Blei*
12
206
Zink*
280
261,4
208,7
Zink*
160
Eisen
125
274,7
Zink
220
Kadmium*
49
210
274,8
213,s
Zink*
60
'377,l
Zink*
25
214,4
Kadmium*
185
Magnesium* 950
280
Magnesium* 153
219
285
Nickel
107
Kadmium*
120
Magnesium* 189
219,4
293
Magnesium
35
220,3
309
Blei*
32
Nickel
140
Zinn
19
221
326
Kobalt
53
Zink
60
328-334
Kadmium*
170
340-346
Kadmium
25
226,s
Kadmium
45
361
Kadmium*
190
231,5
365
Quecksilber
52
232
Nickel
175
Silber
36
233
Wie schon oben erwllhnt, ist die Liniengruppe 186 des
Aluminiums die starkste seines ganzen Spekkums. Da die Luft
nach den Untersuchungen Hm.K r e u s l e r s l ) bei dieser Wellenlange in 20,45 cm dicker Schicht 8,8 Proz. absorbiert, ist der
Ausschlag, entsprechend dem Luftweg yon 80 cm vom Funken
bis zur Thermosaule, auf 250 Skt. zu korrigieren.
Die starken Ausschlilge im 7Jltravt'olett geben uns die Berechtigung, von einem Maximum der Energiesirahlung der Funken
in diesem Bereiche zu sprechen. Bei sehr linienreichen Spektren,
wie z. B. dem Iridium, Platin, Palladium, Silber, Gold, Kupfer,
Eisen, Nickel, Kobalt diirfen wir sogar yon einer ,,Breite"
.-
~~
1)
H. K r e u s l e r ,
Anwendung der Thermosaule im Vltraviolett etc.
905
dieses Haximums reden. Denn bei diesen Metallen sind viele
(bis zu mehreren tausend) Linien fiber das ganze Spektrum
mehr oder minder gleichmaBig verteilt, und es zeichnen sich
keine Linien von ga.nz besonderer Starke unter ihnen aus.
Ein zweites solches Maximum scheint im Ultrarot, etwa
zwischen den Wellenlangen 800 und 1500 vorhanden zu sein.
Indessen ist zu bedenken, daB die Dispersion des FluBspats
in dieser Region sehr klein ist. Das anscheinende Maximum
kiinnte daher durch die Zusammendrangung der Linien dieser
Region verursacht sein. Biergegen spricht aber wieder, daB
man nach dem heutigen Stande unserer Kenntnisse nur sehr
wenige Linien dnselbst vermuten kann, und da8 das Maximum
ein gutes Stuck vor der Stelle geringster Dispersion (ca. 2000)
verschwunden ist. Genaueres wird sich erst sngen lassen,
wenn die Spektra im Ultrarot genauer bekannt sind.
Wollte man annehmen, daB die Strahlung des Funkens
eine reine Temperaturstrahlung sei - was inir unwahrscheinlich erscheint -, so lage es nahe, das ultraviolette Maximum
als vom Dampfe, das ultrarote als von den gluhenden Metallpartikelchen (kontinuierlicher sog. ,,Grund" des Spektrums)
herruhrend anzunehmen. Die Temperatur des Dampfes muBte
dnnn auBerordentlich hoch sein. Nach der bekannten Formel
2'. il, = 2940 bis 2630, die fur K6rper gilt, deren Strahlungseigenschaften zwischen denen des schwarzen Korpers und des
blanken Platin liegenl), erhalt man fur ,A = 0,240 p, die Temperatur I zu llOOOo bis 12000O.
Diese Ansicht wird dadurch gestutzt, daB die Anderung
der Versuchsbedingungen (vgl. weiter unten) einen verschiedenen
EinfluW auf die ultrarote und die ultraviolette Gesamtstrahlung
auszuuben scheint. Indessen, wie gesagt, ist die Frage noch
nicht reif zur Entscheidung.
€3.
Versuche mit Rowlandschem Gitter.
Hr. Dr. Hauswaldt-Magdeburg hatte die groBe Freundlichkeit , mir ein R o w l a n d sches, auf einer FluBspatplatte
geteiltes Gitter zur Verfiigung zu stellen. Ich spreche ilim
1) 0. L u m m e r u. E. P r i n g s h e i m , Verhandl. d. Deutsehen Physik.
Gesellsch. 3. p. 36. 1901.
Annalen der Physik. IV. Folge. 13.
59
906
A. Pfliiger.
auch an dieser Stelle fur die groBe Unterstutzung, die er dieser
Arbeit durch Hergabe kostbarer Instrumente hat angedeihen
lassen, meinen herzlichsten Dank aus.
Das Gitter hat in erster Ordnung eine Dispersion von ca.
290 A.-E. pro Grad. Es ist also dem FluBspatprisma mit
Ausnahme der Region unterhalb 230 pp, wo dessen Dispersion
groBer ist, gewaltig iiberlegen, aber freilich von sehr groBer
Lichtschwache in Vergleich zu diesem.
Von den Messungen fuhre ich nur einzelne an. Man ersieht aus ihnen, daB die Energie des gesamten Spektrums bis
zur Qrenze des Maximums im Ultraviolett iiberhaupt nicht
ausreicht, urn merkbare Ausschlage zu erzeugen. Im Bereiche
des Maximums sind dagegen kraftige Ausschlage zu verzeichnen.
Wenn auch die Energieverteilung durch ein Gitter nach
den Untersuchungen des Hrn. Pttschen l) erheblich verzerrt
wird, so wird man dies Resultat doch a19 ein qualitatives
gelten lassen.
Aluminium. Spaltbreite 9 Min. Nur Spuren von Ausschlagen
bis etwa 203 pp. Dann wachsend von 2 bis auf 48 Skt.
fur 186. Bei der geringen Dispersion (ca. 5 8.-E. pro Minute)
und groBer Spaltbreite sind die Linien nicht mehr deutlich
getrennt.
Nickel. Spaltbreite 6 Min. Nur Spuren von Ausschlagen
bis ca. 245 pp. Dann anwachsend bis zu 30 Skt. bei 231 und
abnehmend bis auf Null bei ca. 205.
Kadmium. Spaltbreite 6 Min. Nur Spuren bis 234 pp.
Dann anwachsend auf 28 Skt. fur 231, 31 Skt. fur 214, abnehmend auf Null.
C. Versuche m i t absorbierenden Schirmen.
DaB samtliche Metalle ein Maximum der Strahlung im
BuBersten Ultraviolett besitzen, ist durch die Versuche unter
A und B erwiesen. Wie gehen nunmehr iiber zur Besprechung
von Versuchen, die uns ein ungefahres, zahlenmabiges Bild
von der Verteilung der Energie in den verschiedenen Spektralregionen geben sollen.
.
~~~
1) F. P a s c h e n , Wied. Ann. 48. p. 272-306.
1892.
Anwendung der Thermosaule im Ultraviolett etc.
907
Zu diesem Zwecke wurde die im Vakuum eingeschlossene
Thermosaule in etwa 25 cm Entfernung der Funkenstrecke
direkt gegenubergestellt. Der Ausschlag wurde gemessen,
wenn nacheinander : 1. ein undurchsichtiger Hartgummischirm,
zur Feststellung des Einflusses etwaiger elektrischer Einwirkungen; 2. ein rotes Glas, undurchsichtig unterhalb 580 pp;
3. eine dunne Platte ultraviolettdurchlassigen Glases von Schott,
undurchlassig unterhalb 280 p p ; 4. uberhaupt kein Schirm in den
Weg der Strahlen zwischen Funke und Thermosaule gestellt
wurde.
Der Ausschlag fur 2. (roter Schirm) gibt uns die Gesamtenergie der Strahlung oberhalb 580, abzuglich etwaiger Absorptionsverluste in dem Glase. Bei Verwendung von 3.
(U.-V. Glas) addiert sich zu diesem Ausschlage der von der
Energie im Bereich 580 bis unge€ahr 280 herruhrende. Bei
4. endlich messen wir die Gesamtstrahlung, in der zu Ausschlag 3 noch die im Strahlengebiete 280 bis 180 (Durchlassigkeitsgrenze der Luft) vorhandene Energie hinzukommt. Von
letzterer miissen wir zunachst einen Betrag von etwa 9 Proz.
subtrahieren, da auch die Strahlung bei 2. und 3. durch die
lteflexion an den beiden Glasoberflachen urn einen solchen
Betrag verkurzt worden ist. ZweckmaiBiger gewesan ware Einschaltung einer FluBspatplatte, die bis 186 durchiiissig ist,
die aber gerade nicht zur Verfugung stand.
Ein Reispiel einer solchen Messung bietet Tabelle 4.
T a b e l l e 4.
Iridium.
Galvauometerausschltlge.
Hartgummischirm
0
Rotes Glas;
Ultrarot
U.-V. Glas;
U1trarot
bis 580 pp
bis 280 pp
Kein Schirm;
Gesamtstrahlung
14
14
36
31
91
91
14
36,5
Mittel:
. _ _
91; reduziert 82
Daraus berechnen sich folgende Prozente der Gesamtstrahlung.
Ultrarot bis 580 pp
17
"0
580-280
25 olio
,up
280-180 pp
56
59 *
"0
A , PfEiiger.
908
Die Zahlen der Tab. 5 sind nach diesem Verfahren gewonnen;
sie bedeuten die in den drei Spektralgebieten enthaltenen Energiemengen als Prozentteile der Gesamtstrahlung. Man erkennt
wiederum die groBe Uberlegenheit der ultravioletten Strahlung.
E s moge aber wiederum betont f werden, daB die Energieverteilung nur fur die am Kopfe der Tabelle angegebene Versuchsanordnung gilt, Das Verhaltnis wurde sich noch giinstiger
fiir die ultraviolette Strahlung gestaltet haben, wenn man vorher
die gunstigste Funkenlange ausprobiert und statt einer drei
Leydener Flaschen genommen hatte, wodurch, wie weiter unten
gezeigt wird, die Energie der ultrnvioletten Strahlen mehr gesteigert wird, als die der iibrigen.
Beim Magnesium wurde statt des Ultraviolettglnses eine
dicke, unterhalb etwa 330 undurchlassige Spiegelglasplatte benutzt, da die starken Linien des Magnesiums gerade in der
Durchlassigkeitsgrenze des Ultraviolettglases liegen.
T a b e l l e 5.
Verteilung der Energie auf verschiedene Spektralbereiche.
Versuchsanordnung: Funke, ca. 3 mm lang, direkt vor der Thermodule.
Deprezunterbrecher 24 Volt, 2,5 Amp. 1 Lepdener Flasche mit 1300 qcm
AuSenbelegung.
It
Silber
Kupfer
Gold
Zinn
Blei
Palladium
Iridium
~~
~
1
i
~
1
Spektralbereich
15
13,1
21,2
18,7
26,5
16
_ 17,l
_
~~
39,3
37,3
31,3
_
-
_
39,5
44,O
42,2
Anwendung der Thermosaule im Ultraviolett etc.
909
Bestimmung des absoluten Energiewertes der Funkenstrahlung.
Dieser Wert wurde in folgender Weise der GroBenordnung
nach bestimmt. Man setzte der Vakuumthermosaule zunachst
eine Hefnerlampe in 1 m Entfernnng gegenuber. Die Gesamtstrahlung derselben erzeugte einen Ausschlag von 250 Skt.
Nun brachte man den Funken an die Stelle der Hefnerlampe.
Die Ausschlage schwankten fiir die verschiedenen Metalle
zwischen 2,5 und 8 Skt.
Da nach Hrn. Angstrom l) die Gesamtstrahlung der Hefnerlampe in 1 m Abstand gleich
2150.10 -8 g-cal. sec -I cm -2
ist, so ergibt sich fur den Metallfunken der 'Iloo bis 1/30 Teil
dieser Energie. Als Versuchsanordnung fur die Erzeugung des
Funkens galt dabei die der Tab. 5.
Nachweis Schumannscher Strahlen (Wellenlange kleiner als 1 8 0 ~ ~ )
mittels der Thermosaule.
Hr. Schumann2) hat gezeigt, dab das Spektrum des Aluminiurnfunkens unterhalb 186 pp einige Linien besitzt, die,
nach der Schwarzung der photographischen Platte beurteilt, der
Gruppe bei 186 an Starke nicht vie1 nachzustehen scheinen. Die
Schwierigkeit ihres Nachweises liegt in der starken Absorption
der Luft, die bei etwa 170 pp schon in einem Millimeter Dicke die
Strahlung nicht mehr durchliii8t. S c h u m a n n hat daher, auBer
seinen besonders praparierten, gelatinefreien photographischen
Platten ZUIU Zwecke der Messungen seinen bekannten Vakuumspektrographen konstruieren mussen.
War nun die Energie der Gruppe bei 186 groB genug,
urn kraftige Galvanometerausschlage zu bewirken, so lief3 sich
das gleiche bei den neu entdeckten Linien erwarten, wenn
es nur gelang, die Luft aus dern Strahlengang des Apparates
zu entfernen. Nun hat S c h u m a n n y, nachgewiesen, daB
1) I(. Angstriim, Nov. Act. SOC. Sc. Ups. (3.) 1903; Beibl. 28.
p. 247. 1904.
2) 1. c.
3) V. Schumann, Ann. d. Phys. 4. p. 641-644. 1901.
910
A. qiiger,
der Wasserstoff fur die genannten Wellenlangen nahezu vollkommen durchlassig ist. Ich stellte daher den Versuch zunachst
in der Weise a n , daB die Fernrobre des Spektrometers
und die Umgebung des FluBspatprismas mittels besonderer
Anordnungen luftdicht abgeschlossen und mit reinem Wasserstoff, hergestellt nach S c h u m a n n s Vorschrift, angefullt
wurden. Die Wande des so hergestellten, gaserfiillten Raumes
bestanden BUS Metall, mit Ausnahme eines etwa 2 mm breiten
Zwischenraumes vor dem Objektiv des Fernrohres. Hier
muBte, um dem Fernrohr einige Beweglichkeit zu geben, eine
dicke Lage Seide . mit dariiber gespanntem Kautschuk Verwendung fmden. Der Spalt wurde mit einer FluBspatplatte verschlossen, und der Funke so dicht als mijglich davor gesetzt.
Fig. 2.
Der Versuch ergab kein Resultat. Vielmehr erwies sich
der Wasserstoff als noch undurchlassiger wie Luft. Er mu6te
sich daher innerhalb des Apparates irgendwie verunreinigt
haben. Hat doch S c h u m a n n gezeigt,, da8 er beim Passieren
von Kautschukschlauch seine Durchlassigkeit vollig einbiiBt.
Derselbe Wasserstoff, in Glasriihren eingeschlossen, ermies sicb,
wie besondere Versuche ergaben, fiir die Wellenlangen 186
sehr vie1 durchlbsiger als Luft.
Es wurde darum folgender Versuch angestellt, nach dessen,
wie gleich bemerkt sei, erfolgreichem Gelingen erst die Arbeit
mit dem schwer zu behandelnden Vakuumspektrographen aufgenommen werden sollte.
Eine mit reinem Wasserstoff gefiillte Glaeriihre W (Fig. 2)
enthalt die Aluminiumelektroden a, und ist rnit dem FluBspatfenster PI verschlossen. Durch besondere Versuche wurde
Anwendung der Thermosaule im Ultraviolett etc.
9 11
festgestellt, daB der Funke unter diesen Bedingungen die
Linie 186 kraftig, wenngleich erheblich schwkcher als in Luft,
zeigte. Die Thermosaule T befaiid sich in dem mit FluBspatfenster J i verschlossenen VakuumgefaB 7. Die Energie der
Strahlung wurde nun gemessen, einmal, wenn sich zwischen den
FlnBspatplatten PI und I"2 3 mm Luftraum befand, ein zweites
Mal, wenn die Platten durch Rechtsbewegung von V aufeinander gedruckt waren, also keine Luft in dem Strahlengang
von a bis T vorhanden sein sollte. Da keine starke Pressung
angewandt werden konnte, ist es indessen miiglich, daB sich
eine keilfiirmige Luftschicht von Bruchteilen eines Millimeters Dicke noch zwischen ihn befinden mochte. Die Entfernung Funken- Thermosaule betrug bei 0 mm Luftraum
9,9 cm.
Durch Kontrollversuche wurde zunachst festgestellt, daB
keinerlei direkte elektrische Einwirkung auf die Thermosaule vorhanden war, auch nicht, wenn die GefaBe sich beruhrten.
Dagegen verursac,hte die wahrend des Funkenuberganges
erfolgende Erwarmung der Elektroden und des Wasserstoffs,
die sich durch die Glaswande hierdurch nicht ausgleichen
konnte, durch langwellige Strahlung auf die. Thermosaule eine
Verschiebung des Nullpunktes, wahrend der Galvanometerausschlag sich vollzog. Da der Funke immer nur angezundet
blieb, bis der erste Ausschlag erfolgt war, die Erwarmungszeit
also immer die gleiche war, variierte diese Verschiebung nur
in engen Grenzen, und verursachte darum keine erheblichen
Fehler. Selbstverstandlich muBte die mit ihr verbundene Veranderung der Empfindlichkeit des Galvanometers jedesmal gemessen und beriicksichtigt werden.
I m folgenden sei eine solche Messung ausfiihrlich wiedergegeben. Man sieht daraus, wie der Nullpunkt sich von Messung zu
Messung ziemlich gleichmaBig verschiebt. Als Ausschlag wurde
jedesmal die Differenz zwischen dem Nullpunkt ,vor der Messung
und dem ersten Umkehrpunkt der Galvanometernadel angenommen. Die Empfindlichkeit ist ausgedruckt in Skalenteilen
Amp. (rund 30 Skt., also Empfindlichkeit = 1 Skt.
pro 1,5 .
pro 5.10-'0 Amp.).
912
A. I’fliiyer.
0 mm L u f t r a u m .
Empfind.
lichkeit
32
31,5
31
31
30,5
Nullpunkt
Nullpunktverschiebung
33
47
61
79
94
14
14
12
15
Erster
Umkehrpunkt
Ausechlag
Auf Emptindlichkeit
30 reduzierter
Ausschlag
132
144
157
99
97
96
92,8
92,2
92,8
Messung durch StSrung rniBgluckt
188
94
92,3
Luftraum auf 3 mm gebracht, wohei der Nullpunkt sich urn einige
Skalenteile verschiebt.
30,5
112
192
80
78,7
30
30
29,5
29,5
29
28,5
15
15
14
15
12
13
127
144
158
173
185
198
202
219
236,5
252
258
270
75
15
78,5
79
73
72
75
75
79,5
80,2
75,3
76
Luftraum wieder auf 0 mm gebracht, wobei der Nullpunkt sich auf
274 verschicbt.
27,5
27
274
289
360
373
15
86
84
94
93,5
Mittel fur 0 mm Luftraum: 92,9,
>I
3,
3
1,
,,
: 77,l.
Das Verhaltnis beider Werte betragt 0,83. Nun hatte
die VergroBerung der Entfernung Funke -Thermodule urn
3 mm, also von 9,9 auf 10,2 cm, die Intensitat der Strahlung
auf die Thermosaule im Verhaltnis des Quadrates der Entfernungen, d. h. nur auf 0,943 verringern diirfen.
Die sehr groBe Differenz 0,943 - 0,83 ist zweifellos der
W ‘irkung der Schumannstrahlen l) zuzuschreilen , denn fur die
Wellenlangen oberhalb 185 ist die Luft noch recht gut
durchsichtig. Nach den Untersuchungen des Hrn. K r e u s l e r 2 )
miirde die Absorption von 3 mm Luft bei 186 pp weniger
1) Herruhrend von dem Spektrum des Aluminiums plus dem des
Wasserstoffs.
2) 1. c.
Anweiidurig der Thermosaule im Ultraviolett etc.
9 13
als 0,5 Proz. betragen, und die Zunahme der Ausschlilge
kann daher nicht von der Zunahme dieser Strahlung herriihren.
Das wirkliche Verhaltnis der Strahlung ohne Luft zu der
Strahlung mit Luft laBt sich nur angenahert bestimmen wegen
der Verschiebung des Nullpunktes. Rechnen wir die Ausschlage von der Mitte zwischen Nullpunkt vor und Nullpunkt
nach der Messung, so werden wir der Wirklichkeit ziemlich
nahe sein. Das Verhaltnis ist d a m 0,82 statt 0,83, und der
Prozentgehalt der Gesamtstrahlung an Schumannstrahlen wurde
ungefahr (0,943- 0,82) : 0,943 = 13 Proz. betragen, was naturlich nur fur die benutzte Versuchsanordnung und unter der
Bedingung stimmt, daB sich zwischen den Platten keine Luft
mehr befand. Letztere Bedingung lafit sich aber bei dieser
Anordnung nicht streng realisieren.
Eine zweite und dritte Versuchsreihe ergab das Verhaltnis 0,835 und 0,81. Bei der letzten derselben wurde das Verfahren etwas modifiziert, um von den Fehlern der Empfindlichlieitsbestimmung frei zu werden. Man erteilte der Thermosaule
durch Beriihrung des GefaBes mit der Hand eine kleine Erwarmung , die eine starke Nullpunktsverschiebung bewirkte,
welche auSerst langsam zuruckging. Nun wurden die Messungen
derart vorgenommen, daB man nach jedem Ausschlage wartete,
bis durch diese langsame Wanderung der urspriingliche, bei
jeder Messung verschobene Nullpunkt, und damit dieselbe
Galvanometerempfindlichkeit wieder erreicht war. Die W anderung erfolgte so langsam, da6 der jedesmalige Ausschlag kaum
dadurch beeinflu& wurde.
Bei einer zweiten Versuchsanordnung war zwischen P
'
und 3'%eine Glaskammer von 3 cm Lange gekittet, die abwechselnd mit Luft und Wasserstoff gefullt werden konnte.
Die Fehler durch Nullpunktsverschiebung sind die gleichen, wic
im vorigen Fall. AuBerdem war man nicht sicher, ob wirklich
alle Luft aus der Kammer verdrangt worden sei, dn die
Fiilluiig mit Wasserstoff durch langeres Hindurchleiten des
Gases, nicht nach vorherigem Auspumpen erfolgte. Dafur
hat man den Vorteil, daD die Entfernung Funke-Thermosaule
dieselbe bleibt. Die Versuchsreihen bei verschiedenen Galvanometerempfindlichkeiten ergaben folgende Resultate:
914
A. PfEiiger.
Kammer gef~llt,:
mit Wassermit Luft
stoff
80
84,5
86,s
81,8
87,5
-
Mittel: 84,l
66
64,6
61,5
62,2
64,3
~
~~
I
~
Kammer gefiillt :
mit Wassermit Luft
stoff
77,7
77,2
76,4
78,4
92
89
94
91
~
Mitte<i1,5
63,7
~~~
77,4
Verhtiltnis: 0,84.
Verhfiltnis: 0,76.
Kammer gefiillt:
mit Wasser.
mit Luft
stoff
83,5
83,5
80
82
80
-
Mittel: 81,s
67
68
66
68
69
- ~-
67,6
Verhilltnis: 82,8.
Die erste Versuchsreihe halte ich fur die beste, da bei
ihr der Wasserstoff sehr lange durch die Kammer hindurchgeleitet wurde. Das fur die Schumannstrahlen besonders giinstige
Verhaltnis (24 Proz. der Gesamtstrahlung) ist daher sehr wahrscheinlich durch viillige Verdrangung der Luft veranlaflt.
Ein dritter Versuch, die Funken in Luft, und zwar einma1 in einem Centimeter Entfernung, ein zweites Ma1 unmittelbar
vor P2 uberspringen zu lassen, scheiterte an nicht zu beseitigenden elektrischen Storungen.
Das Resultat dieser Versuche ist der unzweifelhaft feststehende Nachweis, da8 die Aluminiumlinien kiirzester WellenIange die erwarlete erhebliche Warmewirkung hervorbringen.
EinfiuB der Versuchsbedingungen rtuf die Strahlung
des Funkens.
Die folgenden Resultate gelten nur fur die von mir benutzte Versuchsanordnung. Ein bundiger SchluB, ob sie von
allgemein giiltiger Natur sind, liiflt sich daraus nicht ziehen.
9 15
Anrcendung der l'hermosazde im Uttraviolett etc.
A. E i n f l u B d e r F u n k e n l a n g e .
Es wurde wieder mittels der undurchlassigen Schirme die
Strahlung der Gebiete Ultrarot bis 580, 580-280, 280-180
untersucht. Tab. 6 gibt eins der Resultate.
Man sieht, wie mit zunehmender Funkenlange die ultrarote Strahlung stark, die des mittleren Gebietes weniger stark
zunimmt, wahrend die ultraviolette Strahlung bei 2,6 mm ein
Maximum erreicht. Diese Erscheinung konnte leicht im Sinne
der auf p. 905 ausgesprochenen Vermutung uber das ultraviolette und ultrarote Maximum gedeutet werden, was mir
indessen verfriiht erscheint.
T a b e l l e 6.
EinfluB der Funkenlange auf die Energieverteilung im Nickelspcktrum ;
die Zahlen ohne Zusatz bedeuten Galvanomcterausscbl~ge,die anderen
Zahlcn Prozente der Geeamtstrablung.
Spektralgebiete
Ultrarot
bis 580 p p
0,9 mm
1,8 mm
2,6 mm
3,5 mm
5,2 mm
8,7 mm
11,3 mm
--
1
-
Funkenlange
580-280 ,UP
13
515
6,s 'lo
1423 O l O
11,2
27
280-180
72,5
79 "0
112
74,5 " 0
{
{
795 "0
18 O I O
17
917 '10
18,3 OlO
I
20
12 "0
37
111
22 O10
66 O I O
{
{
26
1591 "0
46
2697
100
58,2 ' 1 0
35
2094 "0
56,5
32,8
79,5
4618 '10
40
2277 "0
59
3315 'Io
4318
32
"0
,U,U
125
72 "0
77
'10
B. E i n f l u S d e r K a p a z i t i i t i m E n t l a d u n g s k r e i s e .
Tab. 7 zeigt diesen EinfluB fur Aluminium. Man sieht, wie
die Strahlung fur drei Leydener Flaschen ein Maximum erreicht, bei welchem zugleich. die Energie des ultravioletten
Bereiches ein relatives Maximum ist.
916
A . I'fluger.
T a b e l l e 7.
Aluminium.
EinfluB der Iiapazitat im Eutladungskreise suf die Energiestrahlung. Die
Zahlen ohne Zusatz bcdeuten GalvanometerausschlLge, die anderen Zahlcn
Prozente der Gesamtstralilung.
1
1
Ultrarot
bis 5 8 0 p p
580-280
pp
280-180
p , ~
48,5
62 ' i 0
82
66 'j',,
52,5
Weitere Messungen betrafen den EinfluB der Unterbrechungszahl, der Kapazitat im Primarkreise etc., sind aber
nicht von allgemeinerem Interesse, bez. mussen sorgfaltiger und
unter einfacheren Bedingungen studiert werden.
l i n e einfache Demonstrationsmethode der Warmewirkung
der ultravioletten Strahlen.
Man benutzt dazu die auf p. 907 beschriebene Anordnung.
Wenn man den Funken dicht vor das Fenster des Vakuumthermoelementes setzt (aber nicht so nahe, da6 Entladungen auf
dasselbe iibergehen konnen), ist die Energie groB genug, um Ausschlage i n einem empfindlichen Deprez-d'Arsonvalgalvanometer
hervorzurufen. Ich benutze als solches das Instrument von
S i e m e n s & H a l s k e mit der Spule geringsten Widerstandesund
ohne Vorschaltwiderstand (Empfindlichkeit 5.10-8). Dasselbe ist,
mit einem Hohlspiegel versehen, oder unter Benutzung einer
Projektionslinse sehr bequem als Demonstrationsinstrument zu
gebrauchen. Die Thermosaule kann auch in der gewijhnlichen,
von K ei s e r & S c h m i d t mitgelieferten Messinghulse gebraucht
werden. Doch lnuS man sich durch Ableitung der Hulse zur
Erde vor elektrischen Einwirkungen schutzen, und ihre Offnung
durch ein FIuBiipat- oder sehr dunnes Quarzfenster verschlieBen.
ilnicendun~y deT Thermosaule im Ultraviolett etc.
9 17
Will man nun die Warmewirkung der Aluminiumlinien
bei 186 ,up demonstrieren, so schalte man zunachst einen undurchlassigen Hartgummischirm in den Strahlenweg ein , um
eine eventuelle elektrische Einwirkung zu entdecken. Alsdann
wird eine Quarzplatte von mindestens 1 cm Dicke eingeschaltet.
Diese absorbiert den weitaus groBten Teil der Strahlung bei
186, und auch der sehr vie1 schwacheren Strahlung bei 193.l)
Ersetzt man nun die Quarzplatte durch ein FluBspatfenster, so
wird man einen erheblich grGBeren Ausschlag als mit Quarz
erhalten. Die Differeuz der Ausschlage ruhrt von der Wirkung
der Linien 186 her. Wenn kein FluBspat zur Verfiigung
steht, zeige man den letzteren Ausschlag ohne jede eingeschaltete Platte und ziehe von dieser den Betrag von runcl
10 Proz. ab, um den Refleuionsverlust an der Quarzplatte in
Rechnung zu bringen.
Steht auch eine Quarzplatte nicht zur Verfiigung, so wahle
man ein anderes Metall, etwa Zink, Eisen, Nickel oder Kadmium, und zeige unter Benutzung eines sehr dunnen Deckglases, oder besser eines S c h o t tschen ultraviolettdurchlbsigen
Glases, die Wirkung der Strahlen unterhalb 280.
Das Thermoelement werde vor der Vorlesung, in Watte
gehiillt, auf seine, definitiven Platz gesetzt und vor Sonnenoder Ofenstrahlung geschiitzt.
Photometrivche Messungen.
Am haufigsten werden wohl Absorptionsbestimmungen zii
macheii sein. Wenn die zu untersuchende Substanz placparallel geschliffen ist, oder wenn man ein planparalleles Ahsorptionsgefke aus Quarz besitzt, so ist es am einfachsteiJ,
den Funken direkt vor den Spalt zu setzen und den zu untersuchenden KGrper in den parallelen Strahlengang zwischen
Kollimatorobjelrtiv und Prisma einzuschieben.
Bei nicht ganz genugender Planparallelitat wurde das
Bild bei dieser Methode von cler Thermosaule abgelenkt werden.
Man entwirft dann zweckmaBig mittels zweier Linsen ein Bild
1) Quarz verschiedener I-Ierkunft ist sehr verschiedcn durchliissig.
Gcwisse Sorten sind nur dann brauchbar, wenn man h i e in mehreren
Zcntimetern Dicke benutzt.
9 18 A . Pfluger. Anwendung der Tliermosaule im CTltraviobltete.
des Funkens auf den Spalt, und schiebt den Korper in den
parallelen Strahlengang zwischen den beiden Linsen, so zwar,
daB die, durch die prismatische Form bewirkte, geringe Verschiebung des Bildes in Richtung des Spnltes erfolgt. Man
macht die Messung dann in zwei Stellungen des Korpers,
einmal, wenn das Bild nach oben abgelenkt ist, ein zweites
Mal, wenn der Korper um 180@in der Ebene seiner Endilachen gedreht ist, und das Bild nach unten abgelenkt wird
Vorausgesetzt, daB die Unparallelitat der Flachen nicht allzu
grog ist, erhalt man dann gute Resultate.
I m ganzen Bereich zwischen 186 und etwa 300 macht es
keine Schwierigkeit, fur jede Wellenlange ein passendes Metall
zu finden. 1st die Nulllage des Galvanometers gut, und kann
man auf zehntel Skalenteile ablesen, oder steht groBe Funkenenergie zur Verfiigung, so durfte in praxi ein linienreiches,
aber energiearmes Metall wie Iridium, Platin oder Palladium
im ganzen Bereiche des Ultraviolett ausreichen. Man muBte
den Teilkreis sorgfaltig eichen und das Funkenspektrum wie
ein kontinuierliches ansehen. Auch oberhalb 300 jwird man,
trotz der geringen Energie , keine Schwierigkeiten haben,
genugende Ausschlage fur eine Reihe zweckmaBig verteilter
Punkte des Spektrums zu erhalten, besonders wenn man fur
das Gebiet oberhalb 350 pp noch diz Bogenlampe hinzuzieht.
Bonn, Physik. Institut der Universitat, Januar 1904.
(Eingcgangen 18. Jnnuar 1904.)
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