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Die Axialitt der Lichtemission und Atomstruktur IV. Dissymmetrie der Lichtemission im Effekt des elektrischen Feldes

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D i e Axinlitat der Lichtem4ssion u n d Atornstrukctzaw
I V. Dissyrnmetrie d e r Lichtemission
irn Effekt des elektrischen Feldes
Yon
J. S t a r k
(Nit 8 Figuren)
I n h a i t : 1. Einleitung. - 2. Methoden. - 3. Weitere Einzelheiten
dcr Methoden. - 4. Erscheinungen und Fehlerquellen bei den Beobauhtungen an H-Linien. - 5. Dissymmetrie in der Emission von H-Linien.
- 6. Intensitiitsverhiiltnis im Lhngseffekt des elektrischen Feldes auf
H-Linien. - 7. Erscheinungen und Fehlerquellen bei den Beobachtungen
an He-Linien. - 8. Dissymmetrie in der Emission von He-Linien. 9. Polarisation von He-Linien im Langseffekt des elektrischen Feldes.
1. Einleitung
Die Axialitiit der Lielitemission und Atorristruktur ist bereits Gegenstand dreier vorsusgehender Mitteilungen. Diesu
sind enthalten in meiner Asialitatsschriftl) und haben die Titel:
I. Spektrale und strukturellt! Analogie, axiale Ordnung von
Emissionstragern; 11. Polarisation der Lichternission von Kanalstrahlen; 111. Axialitat der Intensitat.
In diesen drei Mitteilungen ist die Erkenritnis experimentell
begrundet, da13 die Gleichgewichtslagen eines Oberflachenelektrons eines chemischen Atoms in bemg auf eine ausgexeichnete Achse des Atoms angeordnet und darum durch
Zuordnung bestimmter Achsenwinkel zu charakterisieren sind.
Die Eigenschaft der Axialitat der Struktur der Atome
eines chemischen Elements bedingt die Moglichkeit, die Atome
eines Aggregats axial zu ordnen. I n meinen vorhergehenden
Untersuchungen 11. und 111. uber diesen Gegenstand habe ich
1) J. S t a r k , Die Axialitat der Lichtemission und Atomstruktur,
Polytechnische Buchhandlung A. Seydel, Berlin 1927.
608
J . Xtarlc
zur axialtm Ordnung von Atomen die lliclitkriifte benutzt,
welclic die Abonie eines Kanalstrahlenbundels beirn Laufen
(lurch ein Gas von Seite der gestol3rnen otler gest,reiften Atonie
tles tlurclilt~ufcnen (:uses orfahreri.
Sclivri vor 15 ,Jitlireli hebu icli dit: Vernmtungl) geiiu8erl
wid spiiter wiocltdiolt, daB die Atonie eines Elements auf Grund
ihrer elelit rischen .I'olarit,iit in eirieiri elektrischen Felde eine
;miale Einstellnng in beaug aaf clic Feldachse erfahren. Diesc
Vermut,ung erhielt fur midi nt'iies Lcben, als ich die Erlrenntnis
der Asialit'ii t der Atonistrulrtur gewonnen und die von mir
schoii frulier cnt8tleclit8eDissyninictrie cler Licliteinission in1
axialen Effelit der Kanalst8rahlenerneut untersuclit hatte. Ich
folgerte : Wenn die Atonie eines 13lenients irn elekt'rischen E'elcle
eine axiale Eiiistdlung erfahren, dann niiissen sie infolge dieser
axialen Ordnung im elelitrisehen Felde Rhnlich wic ini axialen
Effelit der Kanalstrahlen eine Dissymrnetrie ihrer Lichteniission
in dem Sinne zeigen, da8 die Intensitat ihrer Spelrtrallinien in
der Richtung des elektrischen Feldes groBer oder kleiner ist als
die Intensitat in der entgegengesetzten Richtung.
Einc Stutze fur die Richtigkeit der vorstehenden Folgerung
erliielt ich bereits! gegen Ende des Jahres 1928. Icli beobachtete
niimlich an cler Wasserstofflinie H , iiri Iiingseffekt des elelrt>rischen E'eldes nnf sip cine Uissyinmetrie der Intensitiit'en der
roten Komponenten in beaug auf die symniet8risch en ihnen
gelegeiien violetten Iiomponenten. Aber diesc Keobachtung
Eiatte alleinsteliend fur sich keine Heweislrraft. Die beobachtete
Iritensitiltsdissyrrirriet'rie lionnt'e durch eine sekundiire Erscheinung, wlche nicht,s niit cler gesuehten neuen Ersclieinung zu
t'un hatte, bedingt sein. Um die Wirklichkeit der Ilissymmetrie
der Licliternission in1 elektrisclien Feld aul3er jeden Zweifel zu
setzen, war es notwendig, zu untersuchen, ob die bei €3, beobachtete Intensitiitsdissymmetrie sich urnkehrt., wenn die Richtung des E'eldes umgekehrt8m i d . Und wenn diese Frage clurch
die Beobachtung bejaht war, muBte untersucht werden, ob die
bei H , beobachtet,e Erscheinung in gesetzmaBiger Weise bei
den ubrigen beobachtbaren Wasserstofflinien wiederkehrt. Und
1) J. S t a r k , Ann. d. Phys. 48. S. 210. 1915 (Polarisierung und
Verstilrkung einer Serie); Wi ensches Handbuch der Experimentalphysik,
21. S. 617. 1927 (Ordnende Wirlwng des elektrischen Feldes a,uf die
emittierenden Linientrilger).
Die Asialitat der Lichfemission und Atomstruktur. IV
609
urn eine Erscheinung von so grundlegender Bedeutung wie die
Dissymrnetrie der Emission von Spektrallinien aul3er jeden
Zweifel zu stellen und ihre gesetzmaBige Wiederkehr bei den
Atomen anderer Elemente als Wasserstoff zu prufen, muIjte
ihre Untersuchung auf mijglichst viele Linien eines zweiten
Elements, des strukturell einfachsten Elements nach dem
Wasserstoff, also auf die beobachtbaren Linien des Heliums
ausgedehnt werden. Naturlich war im Laufe dieser ausgedehnten Untersnchungen stets mit grofitem MiIjtrauen das
Hereinspielen von Fehlerquellen zu beachten, und um etwaige
methodische Fehler aufzudecken, mufiten die gewonnenen Ergebnisse mit Hilfe einer anderen Methode nachgepruft werden.
Aber such diese eingehende Untersuchung der Dissymmetrie
der Lichtemission im elektrischen Feld erschien mir noch nicht
ausreichend, um volle GewiBheit uber den gesetzmaBigen Zusammenhang zwischen der Axialitat der Lichtemission und der
Axialitat der Atomstruktur in der Erscheinung der Dissymmetrie
der Emission der Spektrallinien zu geben. Pur diesen Zweck
war es notwendig, meine fruheren Beobachtungen uber die Dissymmetrie der Lichtemission im axislen Effekt der Kanalstrahlen
nachsupriifen und fur eine Reihe von Spektrallinien zu erganzen.
Schon die Durchfuhrung der vorstehenden Untersuchungen
nach Ausarbeitung von brauchbaren Methoden beanspruchte
viel Zeit. Aher such die Aufsuchung eines gangbaren Weges
in das neue esperimentelle Gebiet kostete viel Zeit und Muhe.
Dazu kam, dafi so manche spektrale Aufnahme durch das
tiickische Spiel von Zufalligkeiten, wie Undichtwerden der
Kanalstra(hlenrohre, Versohiebung des Feldgebiets, Versagen
der benutzten Influenzmaschine, storende h d e r u n g der 7'
nmmertemperatur usw. verungluckte. Bus diesen Grunden nahm die
Durchfuhrung der geplanten Untersuchungen den groIjten !Veil
des Jahres 1929 in Anspruch. Viele Wochen war ich dann mit
der sorgfaltigen Mikrophotometrierung einer groBen Zahl von
brauchbaren Spektrogrammen beschaftigt. I m Laufe des Jahres
1929 machte ich in zwei vorlaufigen Veroffentlichungenl) kurze
Mitteilung von einigen der erhaltenen Ergebnisse.
Wenn ich i m vorstehenden auf den Umfang und auf die
Schwierigkeit meiner Untersuchungen uber die Disfiymmet'rie
1) J. Stark, Die Naturwiss. 17. 8. 668 u. 983. 1929; Nature 124.
S. 125 u. 946. 1929.
610
J . Starlc
der Lichtemission im Effekt des elektrischen Feldes und im
axialen Effekt der Kanalstrahlen hinwies, so geschah dies, urn
zu entschuldigen, dab meine ‘LTntersuchungen in manchen
Punkten unvollstandig und in manchen quantitativen Angaben
zweifellos nicht genau sind. Die Aufgabe, die ich eunachst zu
losen hatte, war die Ausarbeitung von brauchbaren Methoden,
die Erkennung von sekundaren Erscheinungen und von Fehlerquellen und schlieBlich die experimentelle Sicherstellung der
neuen Erscheinung und die Ermittlung der wichtigsten sie beherrschenden GesetzmaBigkeit. Zur Entschuldigung der Unvollkommenheit meiner Untersuchungen mag der Leser, der die
Schwieriglieit derartiger experimenteller Arbeiten liennt, noch
gelten lassen, daB mir bei ihrer Durchfuhrung nicht die sachlichen und personlichen Hilfsmittel eines grol3en staatlichen
Institutes, sondern nur die beschrankten Mittel des Privatlaboratoriums in meinem Hause in GroBhesselohe zur Verfugung standen.
2. Methoden
Der Grundgedanke der in der vorliegenden Untersuchung
angewandten Methode ist derselbc wie in meinen ersten Unt’ersuchungen uber den Effekt des elektrischen Feldes auf Spektxallinien: es werden Ranalstrahlen in einer Stromriihre unter geeigneten Bedingungen erzeugt und durch einen Kana1 oder
mehrere Kanale hinter die Kathode in ein elektrisches Feld
geleitet; es wird dann in diesem die Lichtemission durch die
eingeleiteten Kanalstrahlen angeregt. Die Rohre, welche nach
den Vorversuchen fur die vorliegenden ITntersuchungen verwendet wurde, hatte die aus der Fig. l a ersichtliche Form.
Sie war aus Quarzglas, ihre lichte Weite betrug 4,4em, ihre
Thnge ungefiihr 22 cni. An ihrem unteren offenen Ende war
sit’, wie die Figur ersehen laDt, in ein sie von auDen her knapp
umfassendes KuhlgefaD1) aus Messing eingekittet. Dieses diente
als Kathode der Kanalstrahlenrohre; es war aus einem Messingzylinder herausgedreht, es besal3 auDen einen ringformigen
8 mm breiten, 12 mm hohen Hohlraum, durch den wahrend des
Retriebes der Iianalstrahlenriihre Wasser zur Kiihlung des
1) Slimtlicfie feinmcchsnischen Arbdten an den von mir yepwcndeten Elektroden m r d e n nach meinen Angaben von der Feinmechanischen Werkstatte .T. Hafensteiner in Miinchen, RupprechtstraBo 6
ausgefiihrt .
Die Axialitat der Liehtemission und Atomstmktur. IT'
r==lllll
I
I
Fig. la
Fig. 1 b
611
612
J . Stark
kathodischen Teiles der Stromrohre geleitet werden konnte.
Der zentrale Teil der Bathode war eine 5 mm dicke P1att.e;
auf deren an die Btromriihre grenzende Seite war cine oben
offene Dose aus 1 mm dickem Aluminiurnblech aufgesetat,
deren Boden die kat,hodische Messingflache hedeckte und deren
zylindrische Seitenwand sich eng an die Qusrzglasrohre legt'e.
Diese Aluminiumdose hatte den Zweck, als Auffallflache der
Kanalstrahlen zu dienen und die sonst vie1 starkere lrathodische
Zerstiiubung des Messings zu verhindern. Koaxial mit der
Kanalstrahlenrohre war in den aentralen Teil der kathodischen
Messingplatte ein massiver Aluminiumzylinder eingesetzt, in
dessen Achse der Kanal geschnitten war, durch den die Kanalstrahlen in das elektrische Fsld hinter der Iiathode liefen;
dieser Teil ilcr Riihre ist Reit,er unten beschrieben. Die Anode
der lianalstrahlenriihre war in ihrem oberen Ende in eineni
seitlichen 3 inrn miten, 10 ern langen Eohrchen angebracht ;
sie war ein 2 Inm dicker hlurniniumdraht und ragte etwa 7 rnni
weit in die Stromriihre hinein. Dieses hineinragende Ende
wurde durcli einen lileinen Teil der auftreffenden Kathodenstrahlen zienilich stark erwiirmt und, uni die Kittung ani
&nUeren Ende der Anode vor der li;rweirl.iung clurch die zugeleitete WBrrrie zu schutzen, war in den mittleren Teil des
anodischen Alaminiurndrahtes ein 6 mm langer 0,l nini dicker
hlessingdraht eingefugt. Das obere Ende der Stromrohre hatte
eine Wand, deren Dicke aus folgendern Grunde von 2 bis 4 mm
anwuchs. I n Nanalstrahlenrohren von der vorliegenden Art,
die mit mehr als 1 mA und inehr als 5000 Volt Kathodenfall
belastet werden, wird die huftreffstelle der Kathodenstrahlen
starli erwiirmt3 und zurn husgangspunkt einer intensiven
Riint'genstrahlung. Um deren storende und physiologisch gefiihrliche Intensitiit nach RIoglichkeit herabzuseteen, mu13 man
die Kathodenstrahlen auf ein Material aus leichten Atomen,
z. E. L41uminiumoder Quarz auffallen lassen. Und um die an
der Auftreffstelle von ihnen entwickelte Warme rasch abzuleiten und so eine gefa'hrliche Temperaturerhohung zu verhindern, machte ich die Quaraglaswand selbst zur Auftreffstelle. Trot'zdem sie durch die unmittelbare Beruhrung mit der
umgebenden Luft und durch den an der Rohre hochsteigendeii
Luftstrom gut golriihlt war, erwirmte sie sich wahrenil des
Ret,riehes ha,nfig bi# zur Hellrotglut,.
Uie Axialitat der Liditenzission u?zd Afotnstrukfzir. I T '
613
Wie die Fig. l a erkennen lafit, waren a n der der Anode
gegenuberliegenden Seite der Kanalstrahlenrohre zwei Seitenrohrchen (4mm weit,, 8 em lang) angebracht. Das untere derselben diente zur Einleitung des Piillgases in die Rijhre, das
obere fuhrte uber einen Hahn auf kurzem Wege zur Pumpe.
D i e m zweit,e SeitenrGhrclien hatte folgende wichtige Aufgabe.
WBhrend der spektrographischen Aufnahmen floB das zu untersuchende Gas aus der Kanalstrahlenrohre durch den engen
Kathodenkanal in den Raum des elektrischen E'eldes und von
da weiter zur Pumpe; es war also in den Gasstrom der groIje
Widerstand des Kathodenlianals eingeschaltet und die Stronistarke sehr lilein. Nun war aber fur das Gelingen der spektrographishen Aufnahmen unbedingt notwendig, da13 das zii
untersuchende Gas rein war, cia13 also die Stromrohre infolgr
ihrer Bela!stung wahrend des Betriebes von ihren Wiinden untl
IGttungen keine verunreinigenden Cfase, vor allem lieine Kohlenwasserstoffe mehr abgab. Zu diesem Zwecke muBte diu Rohre
vor Beginn der brauchbaren Aufnahmen erst, bei starker Relastung unter Spulung mit Wasserstoff und unter Umstanden
sogar mit Helium gereinigt w r d e n . Uni die hierbei auftretenden verunreinigenden Gase mvglichst rasch abpumpen zii
lconnen, InuBte ich den 8t.riimungsvrriderstand auf dem Wege
zur Puinpe moglichst Blein niachen, durfte also nicht uber den
Kat'hodenkanal abpurnpen ; dies geschah vielmehr, indem die
Rohre mittels des erwahnten Seitenrohres unmittelbar a n die
Pumpe angeschlossen wurde: aber selbst dann nahm die Reinigung der Kanalstrahlenrohre noch 6-18 8 t h . in Anspruch.
TViihrend der spektrographischen Aufnahmen war die unmitt,elhare Verbindung der Rohre nlit der Pumpe geschlossen.
Auch der Grundgedanke fur die Snordnung des elektrischen
E'eldes xur Beobachtung seines Liingseffelites ist von mir bereits in meinen ersten Beobschtungenl) dieser Art mitgeteilt
worden : das Feld mird in die Fortsetzung des Kathodenkanals
gelegt swischen eine mit der Kanslstmrahlenkathodemetallisch
verbundene Elektrode und eine isolierte Elekt'rode (Spannungselelit,rode). Dieser Grundgedanke wurde in der vorliegenden
Untersnchung in folgender Form ausgefuhrt.. Wie die Fig. 1 a
erkennen la&, hatte der hluminiumzylinder, in dessen Achse
1) J. S t a r k u. G. Wendt, Ann. d, Phys. 43. S. 983. 1914.
Annalen der Physik. 5. Folge. 4.
41
614
J . Stark
cler Kathodenkanal angebracht war, eine gesamte Lii4nge r o n
11 inni; auf einer Strecke von 5 mm hatte er einen Durchmesser von 10 mm und war auf dieser Streeke in die kathodische
Messingplatte eingepreBt. Auf der unteren Streeke von 6 inni
hatte er einen Durchniesser von 15 mni und ragte auf dieser
St,reelie aus der Messingplatte heraus. Dies galt indes nur fur
die eine Hiilfte (links in der Figur) des Zylinders: die andere
(rechte) HB1ft.e setzte sich auf eine LBnge von 12 mm fort und
trug a n ihrem unteren Ende eine 2 mm dicke Alumininmscheibe
von 15 mm Durchniesser. I n den R'aum zwischen der linkeii
und der rechten Halfte des Zylinders und seiner AbschluBscheibe Tvar die Spannungselektrode in der Form eines Halbzylinders aus Aluminium so eingepaBt, daB seine ebene Seitenflache genau in der Fortsetzung der uber ihr liegenden Seitenwand des Kathodenkanals lag und der Abstand der unteren
und der oberen Endfliiche des Halbzylinders von den gegeniiberliegenden Flachen des in der Kathode sitzenden Zylinclers
1,s nim betrug. Uber den aus dem Boden der Kat31iodeherausragenden Teil des in diesem sitzenden Aluminiumzylinders war
ein zylindrisches GefBB aus Quarzglas so geschoben, daB es
fest auf der Ruckseite der Kathode aufsaB und von der zylindrischen Seitenflache der Spannungselektrode einen Abstand von
O,5 mm hielt. An diesem QuarzglasgefBB war auf der einen
Seite ein 4 e m langes 4 mm weites Rohrchen angebracht; i n
diesem saB dicht anliegend der Aluminiumdraht, welcher in die
Spannungselektrode festgeschraubt mar und diese in unverhderlicher Lage wahrend der Aufnahmen zu halten hatte. An seinein
SuBeren Ende trng dieser Draht ein Oewinde; langs diesem
wurde eine Schraubenmutter bis zum festen Sufsitzen auf den1
Rand des Quarzglasrohres verschoben, so da13 der die Spannungselektrode haltende Drahtstift wahrend der hufnahmen durcli
den SuBeren Luftdruck und durch die a n der Elektrode nach
innen ziehende elektrische &aft unter Nachgeben der ziiliflussigen Kittung nicht verschoben werden konnte. huf der zur
Spannungselektrode entgegengesetzten Seite trug das QuarzglasgefaB ein Seitenrohr, das von einer 4 v 7 mm2 groBen
lnsatzoffnung auf eine affnung von 15 mm Durchmesser am
Ende langs einer Strecke von 3,5 em sich erweiterte; 8s wa,r
dies das Seitenrohr, durch dessen planparalleles aufgekittetes
Fenster hindureh die Reobachtung der Lichtemission erfolgte.
I n etwa 1,5 em Abstaiid yon seinem Fenster war an diesem
Seitenrohr ein in Wirklichkeit waagerechtes, in der Fig. 1a in die
Richtung nach unten gelegtes Seitenrohr angebracht, das zur
Pumpe fuhrte. Die innere Wand des Fenster-Seitenrohres war
mit Ru13 gut geschwarzt, um zu verhuten, daB von dieser M'and,
sei es infolge Reflexion oder infolge Fluoreszenz unter auft,reffenden Kat'hodenstrahlen storendes Licht in die Sehachse
der Beobachtung gelangte.
In der Mitte der HBlfte des auf die Kathode aufgeset,zten
Aluminiunizylinders war lkngs seiner Achse genau in der
Halbierungsebene des Kathodenkanals ein 0,2 mm weiter Schlitz
angebmcht,. Durch diesen hindurch konnte, wie die einen Querschnitt darstellende Fig. 1 b erkennen ltiBt, von der Fensterseite
her die Lichtemission im elektrischen Feld zwischen Spannungselektrode und der ihr gegenuberstehenden Zylinderhalfte beobachtet werden und zwar bei den in der Figur angegebenen
Winkelstellungen langs der hchse des elektrischen Feldes. Der
Schlitz lief von der Bodenplatte der Zylinderhalfte entlang der
Spannungselektrode, daruber hinaus entlang dem Zwischenraum
zivischen dieser und dem uber ihr sitzenden kathodischen Bluminiumzylinder, ja noch 2 mm weiter entlang der anderen
Zylinderhalfte. Das Gesichtsfeld durch das Fenster und den
Schlitz hindurch umfa13te also gleichzeitig ubereinander die
Lichtemission der Kanalstrahlen im elektrischen Feld langs
einer Strecke von etwa 4 mm, die Emission in einem feldschwachen oder feldfreien Gebiet innerhalb des Kathodenkanals langs einer Strecke von 2 mm und der Emission aus
den1 1,5 mm langen Zwischenraum zwischen diesen Gebieten,
in dem die Feldstarke inhomogen von dem sehr kleinen Vl'erte
an der Kanaloffnung bis zu dem starken homogenen Feld entlang der Spannungselektrode anstieg.
Die vorstehende Anordnung zur gleichzeitigen Beobachtung
der feldfreien und der feldhaften Emission einer Spektrallinie
verwirklichte den Grundgedanken einer von mir gewiihlten
photometrischen Xethode. Es sollte j a die Intensitat einer
Linie fur ihre Emission in der Richtung des elelitrisehen Feldes
mit der Intensitat fur ihre Emission entgegengesetzt zur Feldrichtung verglichen werden. Diesen Vergleich erreichte icli
mittelbar durch den Vergleich einer jeden der zwei Intensitiiten
mit der Intensit,at der Emission aus dem feldfreien Gebiet
41 *
innerhalb des Kathodenkanals ; der Quotient der so gewonnenen
zwei Intensitatsverhaltnisse gab das gesuchte Verhaltnis der
Intensitsten der Emissionen gegen und in Richtung des elektris c h n Feldes, wie meiter unten noch naher ausgefuhrt werden
wird. T i e bereits bemerkt wurde, erstreckt sich das Gesichtsfeld innerhalb des Kathodenbanals auf eine Lange von 2 nini.
]>a die Rreite des Kanals senkrecht dazu, also der Elektrodenabstand im Pelde nur 1,2 mm betrug, so hielt ich jene Liinge
tles Gesicht,sfeldes innerhalb des Kanals fiir groB genug, um fiir
den griiBeren Teil derselben ein stijrendes Hereingreifen der
Kraftlinien aus den1 Peldgebiet in den Banal sicherzustellen.
I n tler Tat schnitt auch die beobachtbare Verschiebung von
Iinien durch das elektrische Feld ziemlich genau a m Kanalende ab. Rei cler Photometrierung stellte sich aber doch heraus.
daB die elektrischen Kraftlinien bis zu ungefahr 0,6 miri Tiefe
in dr n Kanal hineingegriffen und dort die Intensitat der Emission
einiger Linien erheblich fur eine bestimmOe Feldrichtung gesteigert hatten. Fur eine Wiederholung meiner Beobachtungen
empfiehlt es sich also, die Liinge des Gesichtsfeldes innerhalb
rles Kanals gleich den1 Dreifachen des Elektrodenabstandes im
Peld zu Tx-iihlen, um eine ausreichend lange feldfreie Rtrecke
innerhalb des Banals zu erhalten.
I3ei der vorstehenden photornetrischen Nethode sind zur
E r n d t l u n g des Verhaltnisses der Intensitaten gegen und in
Richt.ung des Feldes zwei unmittelbar aufeinanderfolgende hufnahmen unter den gleichen Versuchsbedingungen notwendig.
PLir den Ziveclr der Kontrolle dieser Methode habe ich noch
eine andere Xethode angewendet, bei der die Intensitiiten
gegen und in Richtung des Feldes gleichzeitig beobaclit8et,
wurden. Es ist dies die Methode der sechs Prismen, welche
icli bereits vor zwanaig Jahren zum Vergleich der Intensitmiiten
der Emission von Kanalstrahlen in und gegen deren Richtung
angewendet 1iabe.l) l u s Fig. 2 ist die Anordnung des Feldes
und der Prismen bei dieser Methode zu ersehen. I m Unterschied von der Form in Fig. l a hat die Spannungselektrode
hier die Form eines Ralbzylinders, der auf eine kreisfiirmige
1) J. S t a r k , Phys. Ztschr. 11. 9. 179. 1910. Hrn. Professor
Dr. H. S t a r k e bin ich fiir die leihweise flberlassunp der schon friiher
ron mir benntzten 6 Prismen aus dem Anehencr Physik. Institut zu
Dank verbunden.
Die A x k l i f u t der Lichfemissioii, und dtonzsfrukfuy. II’
617
Bodenplatte aufgesetzt ist und von unten her durch einen
Draht in einem Ansatzrohr in seiner Lage gegeniiber dem an
der Kathode sitzenden Halbzylinder fixiert gehalten xi-ird.
Beide Halbaylinder sind mit 0,2 mm meiten Schlitzen genan
in der Halbierungsebene des Kathodenkanals versehen. Durcli
$ie und durch zwei ihnen zugeordnete Il’enster an zwei symiiietrischen Seitenrohren hindurch konnen die Emissionen in
nnd gegen Richtung des Feldes durch Vermittlung der sechs
p
$
:+
I
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I
I
gemiiB der Yigur angeordneten Prisinen gleichzeitig in1 Spelitrographen beobachtet werden.
Die zwei vorhergehenden Methoden dienten dazu, die
Intensitkt der Emission langs der Achse des elektrischen Feldes
zu untersuchen. hus bestimmten Grunden wollte ich auBerdeni
die Emission in einer Richtung von 450 und in der dazu entgegengesetzten Richtung von 135O zur Richtung des elektrischen
Feldes untersuchen. Fur diese Aufgabe wurde die aus Fig. 3
ersichtliche Anordnung benutat. Wie sie zeigt, ist in ihr an
der Bnordnung nach Fig. l a lediglich die Sehachse, also das
seitliche Rohr mit dem Fenster um 450 gegen die Achse des
Feldes und gleichzeitig gegen die dchse der Kanalstrahlen ge-
618
J . Stark
dreht. Bei Umkehrung cler Feldrichtung Biidert sich also der
Winkel zwischen der Emissions- und der Feldrichtung von 450
auf 135O. Der Winkel zwischen der Emissionsrichtung und der
Richtung der Kanalstrahlen bleibt hierbei unverandert 45O. Bei
dieser Stellung der awei Richtungen zueinander tritt an den
Emissionslinien von Seite der bewegten Kanalstrahlenatome in
der bekannten Weise der Dopplereffekt auf : sie werden demgemiiD entsprechend der Geschwindigkeit ihrer Trager nach
Violett verschoben. An den Linien der ruhenden Gasatome
fehlt cler Dopplereffekt. I m Falle der hnordnungen nach
Fig. l a und Fig. 0, fehlt, wie nachtraglich bemerkt sei, der
Kanalstrahlendopplereffekt ebenfalls, da j a bei ihnen die Sehachse senkrecht auf der Geschwindigkeitsachse steht, die be-
nn
Fig. 3
*
wegte Intensitat der Kanalstrahlenatome also unverschoben mit
der ruhenden Intensitiit der gleichartigen Atome des ruhenden
Gases ausammenfallt. Xun mag es beim ersten Hick auf die
eben angegebene Methode scheinen, als ob sie wegen des Auftretens des Dopplereffektes in Form breiter Streifen fur die
hufgabe der vorliegenden Untersuchung vollstandig unbrauchbar sei. Dies trifft in der Tat fur die Wasserstofflinien der
H-Kanalstrahlen zu. Wie ich micli durch eine Aufnahme
uberzeugte, tritt bei ihnen infolge der Uberlagerung der breiten
Dopplerstreifen der Komponenten im elektrischen Felde eine
nnentwirrbare Verwaschung des spektralen Bildes ein. Aber
fur den Fall von Helium-Kanalstrahlen in Helium ist dies nicht
der Pall. Denn wahrend bei Wasserstoff-Kanalstrahlen in
Wasserstoff, wie in der folgenden Mitteilung noch besonders
gezeigt wird und auch schon bekannt ist, die bewegte Intensitat
sehr vie1 grd3er als clie ruhende ist, uberwiegt bei Helium-
Die dzialiiat der Lichtemission und Atomstruktur.
IT7
619
Kanalstrahlen in Helium umgekehrt die ruhende Intensita t
weitaus die bewegte, wie ebenfalls bereits bekannt ist und
weiter unten an einem Spektrogramm gezeigt wird.
An der Untersuchung der Wasserstofflinien fur die Emissionsrichtungen 45O und 135O lag mir vor allem deswegen viel,
weil fur diese Emissionsrichtungen auch die parallel der Feldachse schmingenden Linienkomponenten neben den senkrecht
clazu schwingenden Komponenten zur Beobachtung kommen,
n-ahrend jene in der Emission parallel der Feldachse fehlen.
-4us diesem Grunde wahlte ich fur die Untersuchung der
TTasserstofflinien in den Emissionsrichtungen 45O und 135O die
aus Fig. 4 ersichtliche Snordnung. I m Vergleich zu der h n ordnung in Fig. 1b ist in ihr wie dort die Sehachse senkrecht
zur Geschwindigkeitsachse der Kanalstrahlen gestellt, so daB
kein Kanalstrahlen-Dopplereffekt auftreten kann; dagegen ist
Fig. 4
die Sehachse um 45O gegen die Feldachse geneigt. Urn diese
Stellung zu erreichen, ist der Schlite in der kathodischen
~4luminiumzylinderhalftedissymmetrisch zur Seite gedreht und
auch der Schlitz aus der Halbierungsebene des Kathodenkanals
so nach der Ecke seines quadratischen Querschnittes von
1,5 x 1,5 mm2 verschoben, da13 die Sehachse das Kanalstrahlenbiindel gerade in einer Diagonalebene durchschneidet .
Diese dnordnung genugte zwar der gestellten geometrischen
Forderung ; aber leider erhielt ich mit ihr keine branchbaren
Spektrogramme und zwar deswegen, weil fur die gestellte
Aufgabe die mit meinen Hilfsmitteln erreichbare Lichtstarke
nicht genugend war. %'ie j a leicht zu sehen ist, erscheinen fur
eine Emissionsrichtung von 45O neben den pa-Komponenten
die linear parallel der Feldachse schwingen, immer auch die
se-Komponenten, welche fur diese Emissionsrichtung elliptisch
n m die Sehachse schwingen; dabei ist die Intensitat der pa-
Komponenten erlieblich kleiner als im Quereffekt uncl ebenso
diejenige der se-Komponenten lileiner als in1 Langseffelit. Bei
iler Linie Hp fallen die Komponenten der zwei Arten zudem
zum Teil zusammen und bci den ubrigen Linien liegen sie so
dicht beisammen, da13 eine ziemlich gro13e Dispersion zu ihrer
Auseinanderlegung notig ist. Bei Steigerung der Dispersion
nimmt aber die spektrographische Lichtstiirke ah. Wenn ich
trotz meines MiBerfolges bei der Suche nach einer Dissynimetrie
der Emission der pa-Komponenten der H-Linien die vorstehende Anordnung hier mitgeteilt habe, so geschali dies, urn
nnderen Beobachtern, die uber bessere Hilfsmittel als icli verfugen, einen gangbaren Weg zu zeigcn, aber auch urn auf dessen
Schwierigkeiten aufmerksam zu machen.
3. Weitere Einzelheiten der Methoden
Mancher Leser wird vielleicht bereits mit Ungecluld ineinen
bisherigen eingehenden Ausfiihrungen uber die von mir angewandten Methoden gefolgt sein und fragen, ob denn ini Vergleich zu vielen anderen Veroffentlicliungen iiber ex~ierimentelle
Unt'ersuchungen hier eine so eingehende Behandlung der Jlethoden notig ist. Auf diese Prage mu13 ich allerdings init. einem
bestimmten Ja antworten. Die von mir nach diesen Metrhoden
durchgefuhrten TTntersuchungen sind die ersten ihrer Art in
der Literatur und sie gehijren zu den schwierigsten der Physik.
Ilamit sie wiederholt werden konnen und damit dem Wiederholer viele drbeit und vie1 MiBerfolg erspart hleiben nnd auch
I'ehler verrnieden werden, miissen selbst scheinbar unt'ergeordnet'e Einzelheiten meiner Methoden eingehend beschrieben
und beachtet werden. Denn selbst scheinbar untergeordnete
Vorgange lionnen, vie ich erfahren muflte, eine unter den
besten Bedingungen in Gang gesetzte hufnahme verungliicken
lassen oder Fehler bedingen, welche das Ergebnis fiilschen ocler
unbrauchbar machen.
I n methodischer Hinsicht sind die Vorgange in cleni Raum,
aus dem die zu analysierende Lichtemission kommt, von groBer.
Bedeutung; es sind in der Hauptsache VorgangB, welche durch
das Zusammenwirken von Kanalstrahlen und elekt'rischem Feld
bedingt werden.
Die Ihnalstrahlen, welche im B'eldgebiet verlaufen, fallen,
soweit sie neut,ral sind, auf die ,4luminium-Bodenplatte auf,
Die Axialiftit der Lichfemission und Afomstruktur. I T -
621
welche an dem einen Halbzylinder angebracht ist, und bringen
a n dieser unter Umstanden eine erhebliche Erwiirmung hervor.
Um eine storende Wirkung derselben auf die benachbarten
Kittungen zu verhindern, ist es niitig, gegen das QuarzglasgefaB, das die Feldelektroden umschlieBt, einen starken Luftstrom zur Biihlung blasen zu lassen.
Eine weitere Wirlrung der KEianalstrahlen ist die Ionisierung
des Gases im Gebiet des elektrischen Feldes und die Emission
von Elektronen beim Auftreffen auf die Oberflache der Felclelektroden. Die so erzeugten Ionen im Feldgebiet geben die
X6glichkeit fur das Zustandekommen eines elektrischen Sfromes
zmischen den Feldelektroden unci fur die Erzeugung von
Kathoden- und Kanalstrahlen im Gebiet des Feldes. Diese
bringen melirere Wirkungen hervor, svelche sorgfaltig beachtet
werden miissen.
Sowohl die Kathoden- nie die Kanalst,rahlen aus dem
elektrischen Feld fiihren bei groI3er Spa#nnungsdifferenzzmischen
den Feldelektroden (in meinen Versuchen 11-17 kV) eine bet,rachtliche Energie mit sich und bewirlren eine erhebliche Erwarmung der Feldelektroden, soweit sie auf diese auftreffen.
Auch wegen dieser Warmewirknng ist es notwendig, das Qua’rzglasgefaB des Feldes durch einen sta,rken Lnftst,rom von aaI3eii
her zu kiihlen.
Infolge der Zerstiiubung der Aluminiurnelektroden unter
den auftreffenden Kanalstrahlen bilden sich infolge von Ionisierung positiv geladene hl-Ionen und infolge Dissoziation und
Ionisierung von verunreinigenden Kohlenwasserstoffmolekiilen
im Feldgebiet positive Kohlenstoffionen. Beide Ionenarten
werden vom Feld erfaBt und in Kanalstxahlen verwandelt .
Lauft nun die Feldrichtung nach dem Fenst,er, SO tritt ein Teil
der Al- und C-Kanalstrahlen durch den Schlitz, verliiuft in der
Richtung nach dem Fenster und setzt sich auf dessen Innenseite als Beschlag ab. Bei ltingerem Betrieb der Hanaflstralilenrohre unter diesen Bedingungen kann der Besch1a.g des Fensters
so stark werden, daB er die durch ihn nach auBen 1a.ufende
Emission erheblich schwacht. Man hat daruni wahrend des Bet.riebes der Rohre dauernd das Penster in dieser Hinsicht zu
lrontrollieren und es beim Merklichwerden des Reschlages durch
ein neues Fenster eu ersetzen.
Eine weitere storende Wirkung der aus dem elektrischen
622
J . Stark
Feld lionimenden Kathodenstrahlen ist fur den Fall der entgegen cler Feldrichtung laufenden Emission (,,gegenlaufende
Emission") das Auftret,en von Fluoreszens der inneren Fenster.wa8ndunter clen auffallenden Kathodenstrahlen. Diese liefert
in1 Spektrogramm einen liontinuierlichen Streifen, welcher sich
fiber den fcldbeeinfluflten Teil einzelner Linien lagern und so
die Nessung von deren Intensitat fdschen oder unmiiglich
maclien liann. Urn diese storende Fluoreszenz wenig intensiv
werden zu lassen, hat man fur das Fenster ein wenig fluoresxierendes Glas zu wiihlen. Xuch benachteiligt die weiter unten
beschriebene optische Methode der Sbbildung auf den Spektrographenspalt die Intensitat der Glasfluoreszenz iin Vergleich
xur Intensitat der Linienemission aus dem Feld. Zur Verriiinderung und hblenkung der Fluoreszenz cles Fensters bediente ich mich auflerdeni folgenden Kunstgriffes. Icli neigte
die Spannungselektrode ein lilein wenig so, daB ihre obere a m
I<analende gelegene Kante einen etmas Bleineren Abstand von
der gegenuberliegenden Elektrode als ihre untere Kante hatte.
1)adurch erreiclite ich zwei Vorteile: erstens wurde die vom
Felfl besetzte Flache der Spannungselektrode (in diesem Falle
Kathode des Feldes) nicht mehr von so vielen primgren Kanalstrnhlen als ohne diese lileine Neigung getroffen, lieferte darum
eine vie1 kleinere Anzahl von Elektronen unter den auftreffenclrn Kanalstrahlen und infolgedessen auch eine lileinere Zahl
von aeliundaren Kathodenstrahlen ; auflerdem erhielten diese
durch die geringe Neigung der Kraftlinien a n der geneigten
Platte eine geringe Ablenlcung von der hchse des Fensterseitenrohres weg und trafen nacli Durchlaufen einer Streclre
von 4 em das Fenst.er nicht mehr iibermiegend in seinem
sentralen T'eil, sondern eszentriscli auBerhalb des Bildfeldes der
Linien aus den1 Feld.
.\uBer der Yluoreszenz des Fensters konnten die Kathodenstrahlen aus dem Yeld und bei Umkehrung der Feldrichtung
nunniehr auch die Kanalstrahlen aus dem Feld noch eine
stiirende Lichteniission in dem Gas auf ihrem Wege von dem
Schlit'z bis zuin Fenster hervorbringen und zwar gerade in den
Linien des zu untersuchenden Gases. Es ist weiter unten dargelegt, durch welche Nettbode das Auft8ret8endieser Emission
sichtbar gemacht werden konnte. Hier sei clargelegt, durch
v-elclie MaBnahme die Intensit,at dieser storenden Emission so
Die Axialiftit der Lichteniission
iirid
dtomsfruktur. I T T
623
weit herabgeset,zt wurde, da13 sie bei den meisten untersucht,en
Linien aul3er Betracht bleiben konnte. Fur diesen Zweck war
es notwendig, die Zahl der I<analst,rahlen und vor allem der
Kathodenstrahlen aus dem Feld nach Rliiglichkeit zu vermindern.
eine Forderung, welche auch von der Riicksicht auf die Erwarmung der Feldelektroden, auf die Fluoreszenz des Fensters
und auf die weiter unten besprochene elektrische St,romst&rke
im Felde gest'ellt, wurde. hbgesehen von dem eben erwahnten
Kunstgriff der Neigung der Spannungselektrode wurde dieser
Forderung vor allem dadurch genugt, daB der Querschnit't, des
Kanalstrahlenbiindels so blein gewiihlt wurde, als im Interesse
der Lichtintensitat noch eben zul8ssig war, ferner dadurch, dafi
die Ionisation im ruhenden von den sekundaren Strahlen durchlaufenen Gas nach Moglichkeit durch Erniedrigung des Gasdruckes herabgesetzt wurde. DemgemLB wurde erst ens der
Querschnitt des Kathodenkanals nur 1,2 0,d mm2 groB gewahlt. Zveitens wurde bei diesem kleinen Querschnitt die
Lange des Kanals tunlichst grol3, namlich gleich 11 mm gema'hlt und so der Widerst8andder Qasstromung im Kanal grofi
gemacht. Dadurch wurde erreicht, dsB der Gasdrucli im Felde
und im Fenster-Seitenrohr erheblich kleiner war als in der
Iianalstrahlenrohre selbst. Es floB ja bei den spektrographischen
Aufnahmen das zu untersuchende Gas zunachst in die Kanalstrahlenrohre, von da durch den Kathodenlcanal in den Raum
des Feldes, von da durch das Fenster-Seitenrohr zur Pumpe.
'l
Wichtig fur das Gelingen der vorliegenden Untersuchung
war auch die Art der -4bbildung des zu untersuchenden Emissionsgebietes auf den Spslt des Spektrographen. Ich wahlte
namlich dessen Breit'e nicht klein, wie es in der Regel geschieht,
und bildete dann auf den schmalen Spalt den ebenfalls schmalen
Schlitz ab, durch den die zu untersuchende Emission kam. Bei
diesem Vorgehen ware die Gefahr zu groB gewesen, dalS infolge
einer kleinen relat'iven Verschiebung von Kanalstrahlenrijhre und
Spektrograph das Schlitzbild auf dem Spalt sich verschob, so
claB das Spaltrohrobjektiv nicht mehr genugend gefullt war :
und wenn Schlitzbild und Spalt nicht ganz streng parallel gewesen waren, hatt,e infolge einer minimalen Verschiebung der
beiden gegeneinander von Aufnahme zu Aufnahme die Int,ensitatsverteilung entdang dem spekt,rographischen Schlitzbild fur
die einzelnen Linien sich in ganz unliontrollierbarer Weise
6284
J . Stark
ii,ndern liijnnen. Darurii machte ich den Syekt,rograplienspalt
ungefahr 1 mm weit und bildete in seiner Ebene den Schlitz
scharf ab. Dadurch wurden die eben gekennzeichneten
%'ehler vermieden uncl auBerdem nocli folgender Vort.ei1 gewonnen. Trat Lichteniission in dem Gasraum des FensterSeit'enrohres auf untjer der Wirkung der Kathoden- oder Kanalstrahlen aus dem Felde, so fiillte deren unscharfes Bild suf
dem Spekt.rographenspalt dessen ganze Weite (ungefiilir 1 nim) ;
jnfolgedessen waren die Linien, welche in stiirender Weise von
dem Gas im Fenster-Seitenrohr emittiert wurden, in ilirem
spektrographischen Bild ebenfalls ungefiihr 1 mm breit, lioniiten
hieran sofort erkannt nnd von den schmalen Linien der durch
den Schlitz lrommenden Emission unterschieden merden.
Eine weitere wicht,ige Aufgabe bei der Durchfiihrung von
Untersnchungen von der vorliegenden Art ist die Herstellung
und Aufrechterhaltung einer wahrend der Dauer der Lichtemission Bonstanten Spannungsdifferenz zwischen den Elelit,roden des elektrischen Feldes. Man liann ja die Anode der
Kanalstrahlenrohre unter Zwischenschalt,ung eines hinreichend
groBen Widerstandes mit der Spannungselektrode des Feldes
verbinden, diese also zur Anode des Feldes machen, so daB
die spektrographisch zur Beobachtung Bommende Emission die
gleiche Richtung wie das elektrische Feld hat.; wenn man durch
die entsprechende Wahl des Gasdruclres und der St'rornstkke
in der Kanalstrahlrohre fur eine geniigend groBe Spannungsdifferenz a n der Kanalstrahlenrohre und somit auch zwischen
den Feldelektroden sorgt und ihren Wert wiihrend der spektrographischen Aufnahme konstant halt, so kann man auf diese
Weise in der Tat fur die eine Feldrichtung zufriedenst,ellende
Aufnahmen erhalten. Aber in der vorliegenden Untersuchung
reichte dieses Verfahren nicht aus. Es mufiten sowohl bei den
Wasserstoff- mie bei den Heliumlinien hufnahmen fur die zwei
einander entgegengesetzten Fe1dricht)ungen unter den gleichen
Versuchsbedingungen, also auch fur die gleiche Spannungsclifferenz zwischen den Feldelektroden, gewonnen werden. Es
war darum notwendig, diese Spannungsdifferenz mit Hilfe einer
besonderen Gleichstromquelle herzust'ellen, urn sie nach Bedarf
umliehren und auch unabhiingig von der Spannungsdifferenz a n
tler Kanalstrahlenriihre wahlen zu Bonnen.
Hierfur stand mir eine Wehrsen-Influenzinaschine mit zwei
Totierenden Scheiben zur Verfugung. Sie liefert bei 1200 Umdrehungen in der Minute eine Stromstiirlie von 0,35 mA. Obzwar die Maschine fur sich genommen leistungsfahig und zuverlsssig ist, reichte diese kleine Stromstarke fur meine Zweclie
doch nieht vollig aus und ich hatte BUS diesem Grunde bei
meinen Vntersuchnngen vie1 Xuhe und lroniite sie in quantitativer Hinsicht nicht so ausdehnen, u-ie ich es gerne getan
hatte. Die Aufrechterhalt'ung einer Spannungsdifferenz zwischen
den Feldelektroden bedingt j a infolge der ionisierenden Wirkung
der Banalstrahlen einen St,rom iin E'elde, und eine Influenzrna,schine liefert nur eine bestimnite maximale Stromst$rke :
bleibt diese nicht erheblich griiWer als die Starke des Peldstroines, so liann die von der Maschine gelieferte Spannungsdifferenz zwischen den Feldelektroden nicht uber kleine Wert,e
hinaus erhoht werden. Bueh aus diesem Grunde war es notig,
den Querschnitt des Kathodenkanals miiglichst lilein zu wahlen.
Und trot,zdem dies geschehen mar, konnte ich unter meinen
Versuchsbedingungen bei Verwendung der Influenzmaschine die
von ihr gelieferte Spannungsdifferenz nur auf 10-17 kV erhohen; rind auch hierbei durfte ich die Stromstarke in dsr
Kanalstrahlenrohre und damit die Intensitat der Kanalstrahlung
und damit die Intensitat, der von ihnen angeregten Lichtemission
im Felde nicht iiber ein bestimmtes Ma8 steigern, menn nicht,
Sene Spannungsdifferenz sinken sollte. Ein weiterer Nachteil
cler Verwendung einer Influenzmaschine von so lileiner Stromstarke in meinen Entersuehungen x a r der Umstand, da8 wegen
der Entladungsschwankungen in der Xaschine selbst die von
ihr geliefert,e Spannungsdifferenz ein wenig schwankte, was fur
die voni E'eld weit verschobenen Linien ein enCsprechendes
Schwanken der Lage und damit unter UmstBnden eine storendr
Terbreiterung aur Folge hatte. Aber da ich keine andere Hochspannungsquelle zur Verfugung hatte, muBte ich rnich nach
I\Iiiglichkeit~in folgender Weise mit der R e h r s e n s c h e n Mawhine
bellelfen.
Der von der Maschine gelieferte Strom wurde uber einrn
grol3en Widerstand geleitet , an diesen wurden in Parallelschaltung die Feldelektroden gelegt. Da die Stromstarke der
PlIaschine konstant war, so variierte die Spannungsdifferenz an
den Elektroden (Feldspannung) proportional dem Widerst and.
Dirser bet,rug maximal nngefahr 50 Millionen Ohm; er bestand
626
J . Stwk
ails einer Joilcediniuinliisung in hmyl~lliohol in vier hintereinandergeschalteten U - fiirniigen Riihren : drei von diesen
11at~teneinen Durchmesser von 2 mm, eine von 1,5 mni. In
den acht je 40 cni langen Schenlieln dieser Rohren konnt'e j e
ein Xessingdraht zur Veriinderung des Widerstandes auf und
nieder gefiihrt werden.
Eine wichtige Aufgabe in der vorliegenden Untersuchung
var gemii13 den vorstehenden Darlegungen die stdndige Kontrolle und Konstanthaltung der Feldspannung. Hierzu verwendete ich ein Hochspannungsvoltineter nach S t arlreSc hr 0e de r . l ) Es ist ein ausgezeichnetes Instrument, insofern
es den MeBbereich schnell und leicht awischen 10 und 80 kV
variieren liiBt, eine Licht'zeigerablesung besit'zt,, die weithin
sichtbar ist, und sich schnell und aperiodisch einstellt,. Ohne
dieses Inst'rument w5re mir die Durchfuhrung meiner Untersnchungen nur schwer miiglich gewesen. Zwecks Konstanthaltung der Peldspannung behielt stiindig ein Reobachter die
Skala des Elektrometers im Buge. Sowie dessen Licht.zeiger
von der gewahlt.en Voltzahlniarke wegwanderte, hatte er den
Widerstand so zu andern, daB der Lichtzeiger wieder in seine
alt'e Stellung zuriickging.
Ein Vorgang, der unter Urnstiinden die Konstanz der Feldspannung beeintriichtigte, war die von mir bereits fruher beschriebene Rildung2) von Funkchen a n kleinen durch ein Salz
oder ein Oxyd verunreinigten Stellen der Kathode des Feldes.
Sowie ein solches Funlichen auftrat, sanli die Feldspannung
inehr oder weniger und es muBte, falls dies uberhaupt half, der
Widerstand entsprechend erhoht werden. Solang diese Fiinkchenbildung im Spiele war, konnte mit einer Aufnahme in der
Regel nicht begonnen werden. Haufig trat sie bei liingereni
Retrieb der Rohre mit Wasserstoff und gleichzeitiger Aufrechterhaltung des Feldstromes stark zuriicli nnd verschwand aucli
gane. Wenn dies nicht eintrat, blieb nichts anderes ubrig, als
die Rolire zu iiffnen und die Elekt,roclen sorgfaltig neu zu
reinigen.
Die Kanalstrahlenrohre wurde bet'rieben mit Hochspannungswechselstrom, in dessen Rreis eine Gluhkathoden-Ventilrohre lag. Die in ihr wirksame Elektrodenspannung wurde durch
1) H. S t a r k e u. R. S c h r o e d e r , Arch. f. Elektrot. 20. S. 115. 1928.
2 ) J. S t a r k , Phys. Ztschr. 6 . 8. 51. 1901.
Die Axialitat der Lichtemission
Z L ? ~Atomstruktur.
IT-
(27
ein Funkenmilirometer kontrolliert. Sie betrug zumeist 12 bis
24 kV, bei einigen Aufnahmen 20-50 kB. Die Strombelastung
der Eohre wurde im Interesse der Lichtintensit,at so hoch gemiihlt., als es die oben begrundete Rucksicht auf die Yelclspannung zuliel3.
Zu allen Kittungen an der Riihre diente auf Grund entsprechender Erfahrungen roter liarter Siegellack ; dieser gibt a n
der Grenzflache gegen das Riihrenvakuum vie1 weniger Kohlenwasserstoffdampfeab als das meichere schwarze Pizein. Dieses
diente indes zur Sicherung des Dichthaltens der Siegellaclikittungen, indem diese iiu8erlich noch mit einer Schicht Pizein
uberzogen wurden.
n7ie schon erwa'hnt, war bei der gewiihlten optischen
Methode jede Verschiebung von Bohre und Spektrogra.phen
gegeneinander zu vermeiden. Bus diesem Grunde wurde a n
allen Kittstellen dafur gesorgt, daB a n den iibergangen Glas
auf Glas fest aufsaB und nicht cler Kit.t, der j a unter den dabei
ins Spiel tretenden Drucken wie eine zahe Fliissigkeit sich verhalt, die Aufgabe der Fisierung hatte. Aus dem gleichen Grund
war eine starre Fixierung der ganzen Rohre samt der Pumpe
und auch des Spektrographen notwendig. Zu diesem Zwecli
waren die in Retracht kommenden Gestelle und Tische fest mit
dem Betonboden des Laboratoriums verbunden.
Als Pumpe diente eine dreistufige Gaedediffusionspumpe.
als Fullgas Bombenwasserstoff, der etwas durch Stickstoff verunreinigt war, oder Helium von hervorragender Reinhekl) Das
gewkhlte Gas wurde aus je einem Vorrat,sgefaB uber eine sehr
enge Kapillare in die Kanalstrahlenrohre geleitet ;jedesvorratsgefaB war mit einem Manometer (30 cm H g maximal) verseheii
und stand in Verbindung mit einem zweiten VorratsgefaB, a.us
dem Gas nachgelassen werden konnte, sowie in dem ersten der
Druck merklich gesunken war. Die Rohrleitung von den1
VorratsgefaB zur Rohre und die Leitung von dieser zur Pumpe
fuhrte uber eine Kohlensaurekuhlung zwecks Fernhaltung von
Hg-Dampf von der Kanalstrahlenrohre. Auf deren Reinigung
vor Ingangsetzung der beabsichtigten Aufnahmen wurde bereit,s
in Bbschnitt 9 hingewiesen.
1) Das Helium verdankte ich Lindes Gesellschaft fur Eis- nnd
Kuhlmaschinen. Dafur spreche ich dieser Gesellschaft auch an clieser
Stelle meinen Dank aus.
628
J . Stark
Allj Spektrograph diente der ausgezeichnete groWe GHSpelitrograph von S t ein h ,eil, dessen Gute und Leistungsfaliiglceit sicli auch bei den vorliegenden Untersuchungen wieder
hewiihrte. Er wurde in dor Einstellung mit einem Prisma und
den1 achromatischen Kameraobjektiv von 720 mm Brennmeite
und in drr Einstellung mit drei Prismen und dem chromatjschen
Iimiierslobjelitiv von 640 mm Rrennmeite beniit,zt, im Iet'zten
Falle bei I\linirnnmst,ellung fur die zu untersuchenue Linie
H , nncl €€,I. I n der ersten Einstellung betrug die Dispersion
16.45 A / ~ ~ i hei
i i i3389, 99.63 A/mm bei 12 447'2, 66,C A/mnt
h i i. 5976. In der Einstellung mit drei Prismen war die Dispersion 41 A/mm bei H,, 13,5 A/mm bei Hg. Die hbbildung
des Eiiiissionsgebiet'es auf den Spalt des Spektrographen erfolgt e mit Clem dieseni beigegebenen achromatischen Kondensor
V O J ~4 inn1 linearer Offnung und 6,5 em Brennweite. Die hierhei gewiihlte Verkleinerung war in der Regel 2 : 1. bei einem
Il'eil tlrr Aufnahmen a n Rasserstoff 4 : 1.
Die Licl~tst~iirke
im Bildfeld des Spektrographen war fur
die meisten untersucliten H- und He-Linien so groB, daB sie
unt er der Lupe mit dem Auge mahrgenommen werden konnten.
Wiihrend der Reinigung der Rijhre und vor und nach jeder
mrtvollen Aufnahme wurde die Gute der Einstellung, die
Intensitiit einzelner Linien und die Reinheit des Spektrums
kontrolliert. Mit den hufnahmen, welche fur die Messung verwendet werden sollten, ivurde erst dann begonnen, wenn nach
sechs- bis achtzehnstundiger Reinigung der Rohre das aufxunehinencle Rpektrum genugend rein herauskam. Dann aber
m d e n die fiir eine Einstellung moglichen Aufnahmen in einem
Zuge ohne liingere Unterbrechung unter Variation der Belichtnngsclauer bis zu einem genugend intensiven Herausliominen bestinimter Linien geniacht und dann unter Wechsel
des Vorzeichens der Hichtung des Peldes j e zwei derartige zusummengehorige Aufnahmen in der Regel auf dieselbe photographische Platte, vor allem die Heliumaufnahmen. Dies geschsh so lange, bis das Plattenmaterial bei Retrachtung mit
tleni Auge fur die Rettntwortung der an einzelne Linien gestellten Fragen mir zu genugen schien, oder his ein Undichtwerden der Riihre oder eine stiirend groBe Schwarzung der
Hiihrenwand oder des Fensters weitere hufnahmen unmoglich
mschte.
Die verwendeten photographisohen Plat.ten waren Hauff
Ultrarapid fur Blau und Violett und Ilford panchromatic
special rapid fur diese li'arben nnd auflerdern fur Gelb und Rot.
Leider lernte ich erst gegen Ende meiner Aufnahmen die panchromatische Sgfa-Platte liennen; sie ist fur das ganze Spekt r i m noch erheblich ernpfindlicher als die Ilfordplatte.
Die Gewinnung brauchbarer hufnahmen erforderte rneine
ganze Zeit und Kraft. Rei ihrer Beurteilung muBte ich mich
zuniichst, auf die Uetrachtung niit, dem Auge unter der Lupe
verlassen. Ich konnte nicht wiihrend der hbwicklung der anstrengenden Laboratoriumsarbeiten die nicht weniger snstrengende und zeitraubende genaue Mikrophot>ometrierung der
gewonnenen spektrograrnme vornehmen. Die., ist der Grund,
warum spiiter bei der Mikrophotometrierung sich herausst,ellte,
daB fur einige wenige Linien meine hufnahmen zahlreicher
hiltten sein konnen.
Die Methode, nach welcher ich in der vorliegenden Untersuchung sowie in der sich anschliel3enden r;litt,eilung uber den
asialen Effekt der Kanalstrahlen Intensitiitsverhaltnisse aus
Schwarzungsdifferenzen ermitt,elte, habe ich schon vor h g e r e r
Zeitl) angegeben und in meiner hxialitiitsschrift erweitert fur
die dortigen Untersuchungen. Die grundlegende Gleichung
dieser Methode ist :
.Jl
_
--e
SI - s2
-__
n1
.
J2
Hierin sind S , und 8, zwei Schwiirzungen auf derselben Platte,
.TI und J , die zugehorigen Intensitiiten, nz der fur die ver-
wendete Platte charakterist'ische Schwarzungsesponent. Wahrend ich nun fruher die vorstehende Gleichung nur fur normale
Schwarzungswerte anwandte, fur welche der Exponent eine
Konstante ist, hebe ich in der vorliegenden TJnt'ersuchung den
Anwendungsbereich jener (Aeichung auf alle genau mefibaren
Hchwiirzungswerte dadurch erweitert, daB ich fur eine jede
verwendete Platt,ensort,e den Esponenten ni als E'unktion der
Schwarzung errnithlte und m a r in graphischer DarsBellung.
Indem dann fur eine jede Differenz S1- S, der zur Schwarzung
i-(,
+iS,)1
gehiirige Exponent aus der graphischen Darst,ellung abgenommen wurde, lronnte jene Gleichung auch
1) J. Stark, Ann..& Phys. 65. 8. 479. 1911.
Annalen der Physik. 5. Folge. 4.
42
630
J . Stark
aul3erhalb des Gebietes der Normalschrvarzung angewandt
werden.
Zur Mikropliotometrierung meiner Spektrogramme verwendete ich ein H a r t m a n n s c h e s Mikrophotometer, das von
der Firma Toepfer & Co. in Nowawes-Potsdam in einer Neukonstruktion kurzlich herausgebracht worden ist und nach
meinen hngaben besondere Vorrichtungen fur meine MeBzwecke erhalten hat. Fur diese war unter anderem wichtig,
daB die zu photometrierende Platte in zwei aufeinander senkrechten Achsen mikrometrisch verschoben werden kann. So
konnte ich bequem und sicher entlang einer Spektrallinie a n
bestimniten Stellen die Schwarzung messen. Das hierbei verwendete Photometerfeld ist 0,03 mm breit und 0,13 mm hoch.
Das H a r t mannsche Mikrophotometer ist in seiner Neulionstruktion ein ganz vorxugliches Instrument und ist fur die zuverlii ssige Auswertung von Spektrogrammen wie in der vorliegenden Untersuchung unentbehrlich.
4. Erscheinungen und Fehlerquellen bei den Beobschtungen
an H-Linien
I n der Fig. 5 ist ein Spektrogramm der Wasserstofflinie H ,
in funfzehnfacher Vergr6Berung wiedergegeben. Es besteht aus
drei Teilen: aus eineni oberen Stuck, welches der elektrisch
nicht beeinfluaten Emission aus dem Innern des Kathodenkanals (vgl. Fig. 1 a) entspricht, einem mittleren Stuck, welches
die Emission aus dern inhomogenen nach unten starker werdenden Feld im Zwischenraum zwischen dem Kanalende und dem
homogenen Feld wiedergibt, und einem langeren unteren Stuck,
welches der Emission aus dem homogenen elektrischen I”
entspricht. Die am FuBe der Figur eingetragenen Ziffern bedeuten die bekannten Nummern der sr-Komponenten der
Linie H,, und zwar sind mit negativem Vorzeichen die nacli
R ot verscliobenen Komponenten, rnit posit,ivem Vorzeichen die
nach Violett versehobenen Komponenten versehen. Das Spektrogramni wurde fur den Fall gewonnen, da8 die Lichteniission in
der Richtung des elektrischen Feldes (gleichlaufende Emission)
zum Beobachter lauft.
I n dem Spelrtrogramm der Fig. 5 t’ret’en neben der unzerlegten Linie H , im oberen Teil und neben ihren Komponenten im unteren Teil weitere schwache Linien auf; es sind
dies Bandenlinien des Wasserstoffs. An ihnen kann nian folgendes feststellen. Die Intensitiit der H-Eandenlinien ist innerhalb
des Kanals erheblich groBer als auBerhalb desselben im Zwisrhenraum und im homogenen Feld. Ein Grund fur diesen Intensitiitsunterschied ist der Umstand, daB infolge der absichtlich gem--8hlten Striimung des Gases durch den Kanal in das Feld zur
Purnpe der Gasdruck innerhalb des Kanalx erlieblich griiBer
war als auBerhalb desselben im Feldgebiet und im FensterSeitenrohr. Die Intensitat der Emission der IT-Randenlinien
Gleichlaufende Emission von H y
Fig. 5
in den Kanalstrahlen ist ja bekanntlich angenkhert proportional
tlem Gasdruck.
hber die Ahnahnie des Gasdruckes auf den1 %'ege voni
Kanal zum Feld ist nicht die alleinige Ursache der aus der
Yig. 5 ersichtlichen Intensitatsabnahme der Randenlinien auf
diesem Rege. Es ist noch folgender xweite Grund wirlisam.
Innerhalb des Kanals wird die Emission der Bandenlinien sowohl durch den StoB der neutralen. wie der positiv geladenen
H-Kanalstrahlen angeregt ; beim iibertritt des Strahlenbundels
aus dem Kanal in das elektrische Feld werden indes die positiven H-Strahlen durch das quer wirkende elektrische Veld auf
cler kurzen Wegstrecke im Zwischenraum bis etwa 0,!2 mm in
tlas homogene Feld hinein aus dem Bundel der geradlinig
weiterlaufenden neutralen 8trahlen herausgerissen. Wlhrend
also innerhalb des Kanals beide Arten iron Strahlen die Emission
42*
652
J . Stark
der ruhenden Gasmolekule anregen, tun dies ini homogenen
elektrischen Feld die hier allein vorhandenen neutralen Btrahlen.
Der in yuantitativer Hinsicht aufmerksame Leser wird nun
hier mit Recht die Frage aufwerfen, ob denn tatsaclilich die
positiven Kanalstrahlen auf der kurxen Strecke vom Kanalende his euni Bnfang des honiogenen Peldes von dern inhomogenen Feld im Zwischenraum in einem Mal3e bis zur Unmerliliclilreit im hornogenen Yeld herausgerissen werden. lhese Frage
beantwortete icli experimentell in einem extremen Falle. Ich
machte n h d i c h unter meinen Versuchsbedingungen Aufnahrnen an Helium, dem etwas Stickstoff beigemischt war.
In diesern E’slle treten, wie in Abschnitt 7 nliher begrundet ist,
i n dem Kanalstrahlenbiindel positiv geladene N-Strahlen auf,
welche eine kinetische Energie besitxen, die vie1 groBer ist als
diejenige der gleichzeitig unter denselben Bedingungen auftretenden H- und He-Strahlen, meil sie als einfach, ja zuin
Teil als rnehrfacli geladene positive Ionen fast den ganeen
Kathodenfall durchlaufen, vie aus der ilrt und GroBe cles
Dopplereffektes dieser Strahlen quantitativ gefolgert wertlen
kann. TVenn also selbst diese energiereichen N-Strahlen clurch
das quer gestellte Peld unter meinen Versuchsbedingungen auf
der kurzen M’egstrecke im Zwischenraum aus dem Kanalstralilenbundel so vollstkndig herausgerissen werden, daB sie
irri liornogenen Veld nicht mehr rnerlilich sind, so ist dies bei
den energiearmeren positiven H- und He-Strahlen erst recht
zutreffend. Der angenornmene Yall tritt nun in der Tat bei den
positiven 1-Strahlen ein. Der rduniliche Verlauf dieser Strahlen
I a B t sich n,imlich unter rneinen Versuchsbedingungen an den
sogenannten Funkenlinien, welche sie emittiercn, verfolgen. In
meinen Spektrograrnmen, welche ich fur eine Jliqchung von
Helium und &was Stickstoff gewann, Lonimen inelirere 9Funkerilinien intensiv heraus und zwar lnngs der Wegst recke
irn Kanalinnern; am Kanalende biegen diese Linien rasch
sejtlich ah und zwar j e na%h der Feldrichtung entweder nach
Violett oder nach Rot und horen arn Anfang des homogenen
Feldes auf. 1)iese ebenso auffallende wie interessante Erscheinung erkllirt sich leicht in folgender X‘eise. I3eim Eintritt
in das querpestellte elektrisclie E’eld werden unter rneinen Ver
snchsbedingungen die positiven N-Strahlen vom Felde in seiner
Hichtung entwrder nach dem Heobachter zu (Violettverscliie-
bung) oder von dem Beoba,cEiter weg (Rotverschiebung) besclileunigt und erhalten infolgedessen auf der kurzen St,recke
des Zwischenraumes eine so groBe Quergeschwindigkeit uncl
Querablenkung, da8 sir niir mehr den Anfang, nieht mehr deli
folgenden Y'eil des hornogenen Feldee zii erreichcn vermogen.
Yachdrm durch die vorstehende BeobachQung festgestellt
ist , dal3 die ursprunglic,h im Kanalstralilenbiindel enthaltenen
posit,iven Strahlen nicht mehr liings des homogenen elektrischen
Feldes auftreten, erhebt sicli die Frage, oh nicht diejenigen
positiven und neutralen Kanalstrahlen. melche aus der Unilatlung von neutralen Kanalstralilen oder im Felde selbst aus
tler Reschleunigung durch dieses entstehen, innerhalb des Peldes
eine rnerkliche Emission entjwickeln, welche infolge des ihr anhaftenclen Dopplereffekt'es die Quelle einer Verwaschung oder
einer Intensita,tsiinderung der beobachtet en Linien werden kann.
_luf diese Frage ist, zuniichst folgendes zu antworten. Zweifellos
wird ein Teil der ursprunglichen neutralen Kanalstra,hlen bei
ihrem Verlaufe im Feld positiv und wird in diesem Zustand
aus den1 Feld herausgerissen; hierauf ist j a aul3er auf die Divergenz und Zerstreuung der Kanalstrahlen die aucli in Fig. 5
sichtbare langsame Abnahme tler IntensitSt der I h i e n entlang
den] Wege im homogenen Feld zuruckzufiihren. Indes kiinnen
die erst innerhalb des Feldes ent,stehenden positiven H- uncl
He-Stralilen keinen merlilichen Beitrag zu der beobaclitbaren
Emission neutraler H- und He-Strahlen aus den1 Felde liefern.
Denn zu diesem Erfolge rnul3t,en sie sich erst durcli erstmalige
oder erneute Umladuiig in neutrale Strahlm verwandeln. Ehe
dies aber auf der kurzen Wegstrecke im Felde (lileiner als
1,s mm) gescliehen kann, sind sie hereits Zuni griil3ten Teile
aus dem Felde herausgerissen. Dal3 diese iiberlegung richtig ist,
zeigt die Schiirfe der H- und der He-Linien aus ilem li'elde in
meinen Spektrogrammen und das Fehlen auch nur einer Andeutung von Dopplereffelit bei Zusammenfallen von Feld- und
Sehachse.
Es ist also als festgestellt zu betrachten. dal3 die Emission
tler sekuntliiren Kanalstrahlen innerhalh des Feldes keinen
merklichen hnteil an der beobachteten Emission aus diesem
hat. dnders liegen die Verl-ibltnisse fiir die Emission, melche
die sekundaren Kanalstrahlen aus dem Peld auf ihrenl langen
Wege durch das Gas im Seitenrohr his xurn Fenster anregen
634
J . S'tark
liiinnen. Wie icti bereits im Sbschnit't 3 darlegte, hatt,e ich von
Anfang a n hei der Wahl der Methoden und im ganzen Verlauf
meiner Untersuuhungen niit dieser E'ehlerquelle sorgfalt.ig z n
rwhnen. Es ist bei drr Emission aus dem E'enster-Beitenrohr
zu beachten. (la13 sie nicht clem EinfluB des Feldes unt,erliegt.
daB also z. 13. die in diesem Gebiet, ernittierten H-Linieii nicht
den Effekt des elektrischen Felcles zeigen liiinnen. R o h l aher
kiinnen die H- und He-Linien, die in diesem Gebiet, von den
sekund$i,ren Kanalst,rahlen emit,tiert werden, den Dopplereffek t
(Versehiebung nach Violett,) zeigen. Oh nun in Wirlclichkeit
diese Fehlerquelle die Intensit~tsverhBltnissefiir eine L in k aus
drrri Velde abiindern kann, ist eine Frage der Intensitii,t der
Emission aus dern Seit enrohr ini Vergleich zur Intensitiit (lei
Emission aus tlern Felde. Uamit ich diese wichtige Frage fiir
eine jede Linie auf (+runti drr Beobaclitang beantworten konntr.
liabe icli die oben im Abschnitt 3 beschriebene Met'liocle der
Abbildung des li'eldschlitBzes auf den 1 inm weit gedffneten
Spektrograyhenspalt gewiihlt . n'iihrend niimlich die aus drni
Feld kommende Emission in drr Porni schnialer Linien spektrographisch erhalten wurde, erschien die Emission aus deni Seitenrohr in der Form breiter Rancler. TVar somit eine schmale
Linie aus dem Felde in ein breites Band gleicher Wellenliinge
gelagert, so InuBte eine solche Iin ie fiir die Intensit'iitsrnessung
ent,sveder gBnzlich ausscheiden oder es muWtBedem huftret,en
einer geringen Schwiiirzung im Band cturch eine entsprechende
Korrekt,ur Reclmung getragen werden.
Die vorstehende i h r l e g u n g galt, allgernein fiir die H- \vie
fur die He-Linien. Was die Emission der H-Linien (lurch die
selcundaren Kanalstrahlen irn Seitenrohr betlrifft im Fallr gleichlaufender Emission, so war sie lediglicli auf einem Spektrogramm
fur die Linie H , nierlilich. Ihr Erscheinen bei dieser Linie
und ihr Unnierklichbleiben bei den anderen H-Linien entspricht,
der bekannlen Tatsache, daB die bewegte Emission der L in k H a
in den Kanalstrahlen sehr vie1 griiBer ist als dirjenige tler
anderen H-Linien.
Was bisher von der Emission im Seitenrohr, die dnrch
sekundiire Kanalstrahlen aus tlern elekt'rischen E'elde angeregt
wird, gesagt wurde, gilt auch von derjenigen Emission ini
Seitenrohr, die (lurch sekundiire Kattiodenstrahlen aus derii
Feld in den1 Falle angeregt wird, claB die nacli dem Spektro-
Die Axialifut
der
Lichtewiissio?i und dfonistruhtur. I T
635
graphen gehende Emission entgegen der Richtung des E’eldes
(gegenlaufende Emission) liiuft,. Die Linien, welche von Seite
dieser Emission im Spektrogramrri erscheinen, haben ebenfalls
die Form breiter Bander, welche uber die schmalen Linien
gleicher Wellenlangen aus den1 Veld gelagert sind. Auch diese
Emission l5Bt sich also an der Breit,e dieser Bander erkennen,
soweit sie uberhaupt bei einigen Linien auftritt. Was in dieser
Hinsicht die Wasserstofflinien betrifft, so kann das Auftreten
der besprochenen Emission die bei ihnen auftretende Intensitiitsdissymmetrie in ihrern Zerlegungsbilde dann verstarken
oder schwiichen, wenn das sclimale Bild des Schlitzes nicht,
genau in der Mitte des breiten Spaltes liegt; es kann dann
z. B. eine rote Komponente noch innerhalb des breiten Bandes
cler elektrisch unbeeinfluljten Linie aus derii Seitenrohr liegen
uncl daruin insgesarnt eine vergrfiflerte Schwiirzung zeigen,
m8hrend die entsprechende violette Bomponente gleicher
Xummer anderhalb des breiten Bandes liegt und darum weniger
intensiv erscheint. Bei einer meiner Aufnabmen von H , habe
icIi in der Tat dime Erscheinung beobachtot. Sie muBte aus
diesem Grunde verworfen werden. In den iihrigen Aufnahmen
der Wasserstofflinien trat die charakterisierte Eniission durch
Eiathodenstrahlen im Venstler-8eitenrolir nicht in stijrendem
MaBe hervor.
Nun moge der Leser noch einriial das Spelit,rogramin in
Fig. 5 einer Betrachtung unterziehen. Es ist ihm darin vielleicht, sclion bei der ersten Betrachtung der intensiv geschwiirzte
querlaufende Streifen an der oheren Grenze des homogenen
Feldes aufgefallen. Dieser Streifen ruhrt her von der Reflexion
des intensiven Lichtes aus der ganxen Tiefe des Kathodenkanltls, ja aus der Kanalst’rahlenrohre selbst a n der oberen
abgestumpften Kante der Spannungselektrode. Wit! ich in Abschnitt 3 erwzhnte, habe ich die Ebene der Spannungselelitrode
absichtlich etwas so geneigt, daB ihre obere Kante etwas nach
vorne in das Kanalstrahlenbiindel hineinruckte. E s konnte
darum Licht aus den1 Banal auf die Kante fallen und von ihr
in das Gesichtsfeld der Beobachtung reflektiert werden.
Xeiter fiillt hei der Betrachtung des Spektrogramms der
l’ig. 5 noch folgende Erscheinung an den intensiven Bandenlinien rechts von der zerlegten Linie H , auf. Ihre Schwarxung
im Zwischenraum ist etwas kleiner als im oberen Teile des
636
J . Sfnrk
Peldes, ohwohl das Umgekehrt'e der Fall sein muBte, wenn
man nur die Abnahme der Zahl der anregenden Kanalstrahlen
liings des We'eges im Zwisehenrauni und im Pelde in Bet8raclit
ziehen wiirde. Die von dieseni IJmst.and herriihrende Abnahme
der Intensitst mird offenbar von einer anderen TVirkung iiberkompensiert. Es ist dies die Heflexion von Emission irn Felde
an drr senkrecht xur Sehachse stehenden rbenen Seitenfliiche
der Spennungselekt,rode. Diese reflektierte Kmission verliiuft
hei ihrer Entsteliung in bezug auf die Richtung iles Feldes
entgegengesetzt zu der Emission, welche ohne die Verinittlung
der Reflexion ails dem Peld direkt in die Seliachse lluft. 1st
also diese den eigrntliclien Gegenstand der Keobachtang
bildende Emission gleichlaufend zum Feld, so ist ihr infolge
jener Reflexion unt,er Umst'ii,nden his xu 30 Proe. ihres Retrages eine gegenlaufende Emission beigemischt. Ebenso ist' die
unmittelbar aus den1 Feld kommende gegenlaufende Emission
infolge jener Reflexion von einer gleichlaufenden Emission
iiherlagert,. Wenn darum die Intensitat der gleichlaufenden
Emission fur eine Linie versehieden ist von der Intensitat der
gegenlaufenden Emission, so wird die Abweichung des Intensit8iitsverh%lt8nissesvon dem Werte eins durch die gekennzeichnete Reflexion unter meinen Versuchsbedingungen verkleinert. Auf Grund dieser Fehlerquelle sind die von mir in
den vorliegenden Cntersnchungen ermitteken 1ntensit.Ltsverliii,lt,nisse, soweit sie von den1 Wertr 1 abweiclien und einer
Dissymmetrie der Emission im elektrischen Feld entsprechen,
in Wirklichkeit noch mehr von den1 Werte 1 versehieden. Die
Dissymmetrie der Lkhtemission irn elektrischen Feld bei den
ixntersuchten H- und He-Linien ist also in \Il'irklichkeit noch
grooeu., als ich sie bis jetzt gefunden habe. Verhkngnisvoll fiir
die vorliegende Untersuchung ware die besprochene Fehlercluelle der Reflexion dann geworden, wenn sie selbst eine I&symnietrie in der Einission he,dingt hiitte, statt, \vie es wirklich
tler Fall war. die Dissymmetrie im elelitrischen Feld abzuschwiichen. T h es rnir darauf ankam, diese Art von Ihsyinnietrie, falls sie uherhaupt auft'rat, zuverliissig nachzuweisrn,
sah ich tlavon ah, die Korrelrtur meiner Zahlen, welche die
Fehlerquelle tler Reflexion fiir einr groflere Genauigkeit niit.ig
niacht, experimentell zu verfolgen und durchzufuliren.
Endlich ist noch eine Fehlercluelle zu heachten, welche be-
Die dxialitiif der Lidifeniission w i d dfonistruktur. IT*
63'7
sonders bei der Untersuc,hung der H-Linien hereinspielen liann.
Es ist dies die iiberlagerung einer Linir oder einer Linienliornponente durch eine andere Linie. I m Falle des Wasserstoffes hatte ich besonders auf die iiberlagerung durcli Bandenlinien achtzugeben ; auf einern Syektrograrnm war eine Komponente von H , durch die Hg-Linie 4359 uberlagert. Oberlagerte Linien hatten naturlich aus der Verwertung auszuscheiden. Variat8ion der FeldstBrke bot das Mittel, eine solche
Linienkomponente von der Ciberlagemden Linie wegzusehieben.
5. Dissymmetrie in der Emission von H-Linien
Die Balmerschen H-Linien werden, mie bekannt ist,
durch die Tl'irkung eines von auBen her uber die ernittierenden
H-htome gelegten elektrischen Feldes symmetrisch zu ihrer unbeeinfluaten spektralen Lage, soweit, man von dem Effekt
zweiter Ordnung absieht, in Koniponenten zerlegt. X i e ich in
rneiner Axialitatsschrift S. 19 dargelegt habe, sind die irn
elektrischen Feld sicht,bar werdenden pa-Komponenten und
ebenso die se-Komponenten als Glieder von Spektralserien bestimmter Charakterist,ik aufzufassen. Irn Quereffekt t,ret>enbelranntlich linear polarisiert' sowohl die p a - wie die se-Komponenten der H-Linien auf ; im Liingseffekt erscheinen lediglich
die Freyuenzen der so-Komyonenten des Quereffekt'es oder kurz
gesprochen die se-Komponenten, indes nunmehr unpolarisiert.
Die Untersuchung der Emission der H-Linien langs der
hchse eines sie in ihren F'reyuenzen so stark heeinflussenden
elektrisohen Feldes unt.er dern von niir gewghlten Qesichtspunkt,
einer etwaigen Verschiedenheit der Intensitst einer jeden seKomponmte in der Richtung des li'eldes und der Intensitiit
entgegengesetzt der R,ichtung des Feldes mulS deswegen von
grundlegender Bedeutung erscheinen, weil das H-Atmomdie einfachste Struktur besitzt und seinen zahlreichen Spekt.ralserien,
die in der Ealmerschen Serie ent,haltensind, die Serien anderer
Elemente wie des Heliums und der 9lkalien Serie fur Serie
analog sind, wie ich in mriner Axialittitsschrift eingehend gexeigt habe.
Die Ermittlung des Verhdtnisses der Intensitiiten einer
H-Linienkomponente fur die zwei einander entgegengeset'zten
Richtungen in der Achse des elektrischen Feldes konnte nicht
auf dem Umweg uber den Vergleich einer jeden Intensitiit mit
tler Intensitat drr unxerlegt'en Lin k B U S dem Innern des
Kat.hodenBanals erfolgen, weil die gewahlt,e photometrisehe
Jlethode w g e n des sehr grol3en tTntersehiedes der zwei Intensit,ii,ten keine geniigende Genauiglieit zugelassen hatte. Es bot
sich indes im Falle cles Wasserstoffes ein anderer Unm-eg Zuni
Tergleich der zwei IntensitBten in den einander entgegengexetxten Richtungen dar. Es erscheint, niimlich in diesem
Fa,lle in deni Zerlegungsbildci entsprechend einrr Kornponentr
+ I I auf der violet,t#enSeite der unzerkgten L in k syrnrnetrisch
d a m (abgesehen von den1 Effekt' zweiter Ordnung) auf der
roten Seite eine Komponente - t7. V'ie sidi nun gleich im
Anfang meiner Vntersuehung ergab und wit! icli inst,inlitiv erwartet hatt'e, sind die Intensitiiten .T
I I und -7 - )I, lkngs tler
Achse des elektrischen Feldes voneinander verschiednn und
xudern kehrt. sich tler Intensit,%tsunterschied wenigstens fiir die
meisten Linienlioniponent,en hei Urnkrhrung des Feldes urn.
+
J -
1%
Das Verhiiltnis __kann auf Grund folgender Fherlegung
.J + 91
wenigstens ZLW angensihert'en Erniit,tlung der Verhdtnisse
( ~J - 91)gz
n'8z dienen; liierbei ist mit, y l die in der
und t J +-____
(J-
CJ +
-'
n)YY
Richt.ung des Yeldes, niit gg die entgegengesetzt dam laufencle
Emission hexeichnet.
Es wird iinrnitt8elbar experiment'ell das Verhii,ltnis
fur die gleichlaufende Emission und das Verhiiltnis
fiir die gegenlaufende Emission erniittelt. Ex zeigt, sich, daU
bei den meisten Linienkornponenten mit groSer Anniiherung
J-n
J +N
k =ist, t1aS also fiir sie
gesetzt
92
k,,
sverden d R r f . hus der Bornbins.tion der vorstehenden P'ormeln
folgt :
J-n
1st also das T'erhiiltnis _ _ fur die gleichlaufende Emission
J+n
lileiner als fiir die gegenlaufende Emission, so ist daraus zu
Die dxialitut der Lichteniissiori untl dtonistrukfur. IT'
639
folgern, dal3 bei der Linienlioniponente
) I die Intensitdt der
Emission in Riclit'ung des li'eldes lileiner ist' als die Intensitiit
der Emission gegen die Richtung des li'eldes, wiihrend umgekehrt bei der symnietrischen Linienlromponente
')z, die
Intensitiiit der Fmission in Riclit,ung des Feldes griil3er ist als
die Intensitiit gegen die Richtung des Yeldes. I n die weiter
~
+
T-n
unten folgende Tab. 1 sind die ITerte fur das VerhBltnis J + n
eingetragen, meil diese Werte unrnittelbar ails der Beobachtung
erhalt,en wurden. Gerniil3 der vorstelientlen Oberlegung lassen
sich a m ilinen die M'erte fur die Verliiiltnisse
'J(J+
(J- n h
( J - nh,
unct
J-n
(J+a)gL
iJ-n!,,
Js-n
ablesen, soweit angeniihert
=
ist; uder, mo das nicht der Fall ist', liil3t' cler Vergleich der
Int8ensitiitsverli5,1tnissein der Tab. 1 fur gleicli- und fur gegenlaufende Emission wenigstens clas Vorzeichen der Dissymmetrie
der Emission fur die ewei Richtungen liings der Achse des
Feldes bestirnmen.
Ehe aus der Tab. 1 die in ihr entlialt'ene C+eset'zmiiiBigkeit,
entnonimen wird, seien folgende Klarstellungen und 1~' e n i e r kungen gernacht.
~~~
+
nl,,
"!Zz~
Fur die Linie H , findet, Rich in der Tabelle ein Wert. fiir
J- 1
nur fiir die gleichlaufende Emission, nicht
das Verhiiltnis
J + l
f u r die gegenlaufende Emission. Dies hat, folgenden Grund.
TTm eine Zerlegung fur die Linie H , mit der im Rot bleinen
llispersion rneines Spektrograplien zu erlialten, muWte ich ein
sehr starkes elektrisches Feld, namlich ungefiihr 220 kV/cm,
also nahezu 30 kV Spannungsdifferenz zwisclien den Feldelektroden unter meinen Versuchsbedingungen zur ITirkung
bringen. Diese grol3e Spannungsdifferenz erhielt ich aber BUS
den1 oben (S. 625) angegebenen Grunde nicht bei Verwendung
der Influenzmaschine, welche mir eine Umkehrung des Feldes
errniiglicht hdtte, sondern nur dadurch, dal3 ich die Anode der
Kanalstrahlenrohre mit tler Spannungselektrode des Feldes
leitend verband; bei dieser Schaltung war aber eine Umkehrung
der Peldriclitung nicht moglich. Wenn nun such fur die Linie H ,
der M7ert des Intensitiitsverhiiltnisses fiir die gegenlaufende
Emission experiment,ell nicht ermittelt, murde, so darf doch auf
( + r i d der Analogie der Linie H , eu den anderen von mir ein~
gehendrr uiitjersuchtmenH-Linien wohl uberzeugmd gefolgert
werden, daB jenes Int~ensit~iitsverhli~ltnis
ungefiihr gleich dem
rezipruken TYert des VerhAt.nissrs fiir die gleichlaufende
Emission ist.
Die Ermit tlung des Intensitiitsverh&lt~nissesbei der Linie HB
ist durcli den Umstantl beeintriichtigt,, daB an dieser Stelle des
Splitrunis die ErripfincllicEikeit (1~1. verwendeten photographischen Platten niit wachsender %'ellenliinge zienilich rase11 abninm t , so (la13 allein durch diesen Unistand eine Schwii~rznngstlissynimetrie in deni spektrographischen Bild der Linie Hd hedinfit, wird. In tlrr 'Cab. 1 sind bei tler Linie H B die aus den
beoi,sclit,etm Schwiirzungswerten nach der angegebenen Methode
berechnet,en Wwte des Intensitiitsverli~~ltnisses
eingetragen. ])aneben sind in Klarnrnern gesetzt die gernbB der Variation der
phut,ographischen Empfindlichkeit korrigierten %'erte des Intensit,li,tsv~rh~ltnisses.
I n Pig. ci ist ein Spelitrogrannn von HB fur den Fall der
gleichlaufenden Emission in fiinfzehnfacher VergrijBerung
wiedergegeben. Die Intensitiitsdissymmetrie erscheint in ihr
deswegen besunders groB, weil in ihr die Dissymmetric aus dem
rlelitrischen k'eld und die Dissymnietjrie aus der Variation der
photographischen Enipfindlichkeit das gleiche Vorzeichen haben.
An dern Spektrograrnm von HA fiillt, die groBe Intensitiit'sdissymnirtrie bei den Linien
2 und - 2 auf; sie ist hier fast
ausschlieBlich durcli die Wirkung ties elektrischen Feldes bedingt,, da ja bei den1 geringen Wellenlangenunt~erschied der
zwei Linien die IntensitBtsclissynirnetrie aus photographiscliem
(+runtieverhdtlich klein ist. Weiter fiillt ttn dem Spektrogramm
auf. daB links neben der Linie + 2 eine Link auftritt, mlclier
auf der Ninusseite des Hildes lieine symrnet'rische L in k entspricht. 1)iese Linie von der M:ellenliinge 4860 ist offenbar
keine H-Linie, sondern eine Linie eines anderen E1ement)s. Ich
vnrmute, daB sie eine Aluminiumlinie ist ; ist dies zutreffend,
dann ist sie wahrscheinlich eine sogenannte Kochsche Linie,
die, wie dies K o ch l) zuerst fur He-IJinien gefunden hat, erst
dureh die Wirkung des elel~trischen Feldes eine nierkliclie
Intenxitiit annimmt'; es findet sicli niimlich unter den bis jetzt
in tier Iiteratur bekannten Linien des Bogen- nnd des Funlien-
+
1) J. K o c h , Ann. d. Phys. 48. S. 98. 1915.
spektxurns des Aluminiunis keine Linie von der angegebenen
RellenlBnge. Bei meinen fruheren dufnalimen des Quereffektes
des elektrischen Feldes an der Linie H,] trat mir diese vermutliche A1-Linie nicht in der auffallend groBen 1ntensit.ilt wie in
der vorliegenden IJntersuchung entgegen. Dieser Unterschied
mag darin begrundet sein, daB bei meinen friiheren spektrographischen dufnahmen das Gesichtsfeld fast, ausschlieljlich in1
Gasrauiii zwischen den zwei Yeldelektroden verlief, mBhrend in
der vorliegenclen Vntersuchung das Gesichtsfeld in seiner ganzen
Aasdehnung auf der Feldelektrode aus Aluminium aufsaB. An
Gleicblaufende Emission von HI
Fig. 6
dieser war cler Dampfdruck cles zerst,lnbten Alurniniums naturlicli sehr vie1 groljer als in dern von ihr entfernteren Gasraum
in rneiner erstBenUntersuchung. Und es ist wahrscheinlich, dalj
tliese vermut'liche Al-Linie die O-Komponente darstellt , welche
ich als solche in meinen Aufnahmen an dem Quereffekt der
L i nk HB angegeben habe, zum mindesten fur den Fall der
sc-Komponenten.
In1 Vorheigehen sei noch auf eine Einzelheit tles Spektrogranims in Fig. 6 hingewiesen. R i e bereits am Spektrogramm
der Fig. 5 dnrgelegt wurde, riihrt, der an den1 oberen Ende
der Linienkomponenten quer durch clas Spektrum laufende
St'reifen her von der Reflexion von Licht aus den1 Innern des
Kathodenkannls an der oberen abgestumpften Kante cler
Spannungselektrode in das Gesichtsfeld des Spekt'rographen.
Dies ist auch in der Fig. 6 der Fall. Hier erltennt man in diesem
Querstreifen in der Xit te des Zerlegungsbildes einen intensiv
geschmiirzten Punkt, die unzerlegte ruliende L in k von H g ,
und reclits daneben einen uber den Anfang der Pluskomponrnten laufenden intensiven Streifen, den Dopplerstreifen der
bewegt8en Intensitii t ails dem Banalinnern. Der Vergleich der
husdrhmmg dieses Dopplerstreifens mit der Schiirfe der Linienliomponenten aus dem Peld 1ZDt rnit, eineni Blick die Richt8iglieit meiner friiheren Ausfuhrungen iiber das Fehlen des
Ihpplereffelrtes in der Emission nentraler Linien (Triiger neutral) BUS den1 Feld unter den von niir gewiihlten Versuchxbedingungen erkennen.
I>a,sM'ort Int,ensitBtsdissynimet,rie der roten und violett,en
Iiomponenten von H-Linien in1 elektrischen Feld weckt die
Erinnerung a n eine bereits beliannte Intensit'iitsdissynimetrie
tler H-Linien und wirft darnit die Frsge auf, ob die hier snfgefundene neue Intensit&t,sdissymmetrienicht identisch ist mit
der bereit.s beliannt,en Dissyrnmetrie. Wie niimlich ich und
H. W i l s a r gefundenl) haben, zeigt Rich im Quereffekt des
elelitrisehen Feldes auf H-Kanalstrahlen , die in Wasserstoff
verlaufen, eine Intensitiitsdissymrnetrie zwischen den roten
untl den violetten Linienkomponenten in der Weise, daB dann,
wenn die Kanalstrahlen in Richtung des Peldes laufen, die
rot'en Koniponent'en intensiver sind als die violetten, wiihrend
umgekehrt dann, wenn die KanaMrahlen gegen Richtung des
Feldes verlaufen, die violetten Komponenten intensiver sind.
Man tlarf diese Art von Intensitiitsdissymmet'rie niclit verwechseln rnit der hier entdeckten neuen Art von Intensitiitsdissymmetrie. Hier handelt es sich urn die Richtung dcr
Lichtemission in bezug auf die Richtung des elektrischen Feldes,
dort, uni die Richtung tler Eianalstrahlengescliwindigkeit in bezug auf die Richtung des Feldes. Wie in der Mitteilung V I
dargelegt iverden wird, ist die fruher aufgefundene Intensitiitsdissyrnrnetrie eine W;irkung des axialen Effekt'es der Kanalstrahlen, miihrend die hier untersuchte Int,ensitatsdissymmetrie
unabhangig von der Geschwindigkeit der verwendeten Kanalstrahlen durch das elelitriselie Feld bedingt wird. Ein Hereinspielen oder gar ein Xeuauft'reten der Intensitiitsdissymmet>rie
aus dern axialen Effekt der Kanalstrahlen unter den neuen
1 ) Literatfur s. Wi ensches
Ad. 21, 8. 435.
Handhuch der Rxparimentalphgsik,
Die Axialitat der Lcohtemission u n d dtonisfrirkiur. I T T
645
Tabelle 1
1nt.- 1
2 s - 3p2
-I
GleichBegenaufende laufende
<mission Emission
Serienlinien
It. +-1
0,7
1
Intensitatsverhiiltnis
-
I
10,92 [1,33
,55 [0,80
,ti7 [0,97]
90
I
-
Int.
11,20 [1,74
ll,OS [1,57
Vermutlich um 45O/,
photograph. verkl.
lo7
I20
Vermutlich um 3 0 ° / ,
photograph. verkl.
+4
120
1nt.- 2
2 s - 4pi
29- 5p2
2p2
2119
Int.
Int.
~~
90
95
~
- 13
0,73
-
+ 13
- 10
- 5 d 3 , f 3 - - . Int.Int.
+ 10
jP4
- 6pe
Int. - 3
Int. + 3
Int. - 22
Int. + 22
I
0,97
0,98
1
0,65
-
0,68
0,70
-
n t - 18
0,SO
- 6d3,f:L II
-
29 -
Int. + 16
GP4
2 p 2 - 6 d 5 ,f i
2s -
tip6
Int.
- 70
~-~ Int. + 10
Int. - 6
Tnt. + 6
Int. - 2
Int. + 2
___-
nm 15O/,
} Vermutlich
photograph. verkl.
61
77
11i
~
2s -
2s
- -
61
77
94
117
-
61
77
94
I17
-
-
7.7
94
Vergleich m. d. Ange
77
Vergleich m. d. Auge
94
-
0,63
Vergleich m. d. Auge
0,so
-
0,44
-
I
ii
1
Vergleich m. d. Auge
644
J . Stark
von mir gev-ii,hltenVersuchshedingungen ist ausgwchlossen, d;t
ja unter diesen Eedingungen daa elelrtrische P'eld senkrecht.
zur Cleschmindigkeit tler Kanalstrahlen st,eht. AuBerdeni hat
(lie neue Intensit, dissyninietrie geracle das entgegengesetzte
T'orxeiclien ZII der friihrr sufgefundenen nissymmetrie. Denn
in1 Falle der gleichlaufentlen Eniission kings der rlclise des
elelit8rischen $'eldes ist die Intensit'iit, der violett,en Koniponent,en griiBer als die tler roten, miihrend im asialen Effelit
der I<a,nalst'ralilen, wenn die KanaMrahlen in Hichtung des
I'eltles laufen, unigekehrt (lie Int,ensitiit der rot'en Komponenten
griifier ist.
Nachtlerri die vorstrlienden erliiut'ernden Remerkungen und
Klarstellungen geniacht sintl, seien nuniiiehr die in der Tab. 1
enthaltenen (~eset8zmiLfiigbeiten
der Dissymrnetrie der Emission
von Wasserstoffserienlinien irn elektrisclien Feld Lings dessen
Achse herausgeholt,.
Bpi allen bis jetat untersuclLtepw Seritvi linien des Wasserstqfjs, nlso bei d p n . I<ompon.enteir tler Ba lmerscheri, H-Lirrioi
i s t irc der Rriiission, i i i , Richturig des elelctri,schen Feltles (gleichlayfende Rn~ission) das T'erhdltnis der Intensitat einsr nach
Rot asrschoberi,e?i, liornponerrte xur hitensitat der entsprecchenden
nch I'iolett verschobeneiL IionLpon e ~tei y leicher N u m n e r h-leiner
pins w i d kleiiier als das Intensitatsverhultriis der yleicheii
I i o m p o n e n iew i t i der Emission g e g m R ich t m g tles Feldes (gegen111 u.fendc E'niission).
(knit$ d e n oben yemachteri Davlegungen,
i s t d s o die Intensitut der Eniissioie einer wont Feld n.csch Rot
wrschobm t n H-i'lcrienlinie (Miitmkor~2poiiente) i ~ idie
.
RichtuTig
des Feldes klei,jicr als die hitrnsitiit der Emission clieser Linic
q p y ~ i i d i e Ridrtuag des Feldus.
Urrigekch~rt i s t bei eiiiwr tiow
Felrl ncrch 1 7 d c t t ilersc1iohe.ri.m H-Serien l'iiiie (Pluskoniqionenit)
d i e 1,ritensitiit der Eiriissiorr i i i , die Richfuny des Feldes griijhr
a l s die .l.ntensitat der ljniission y e y m di,e Richtuiig des Feldes.
Das ?'or=eicherr tler InfcrisitufstZiss~~~imetrie
der Emission der
H-Seriendinicln dcs TT'nssewtqffs i,nr elcktrischen Feld s c i d also
besti,irinit diirch das T'o'r-riclzerL tles PlrliYrischen lieldrs ~ritd nuch
(71~rchdas I'orzeichen der J i n dcmirig der E'reque n'r: der e i w e t i z en
Swiendiizie d u r d das elektrische Feld.
F u r dtw grS/iten, 1'141 der wntersuchterz~ H-Stirien linicw litrt
das I n t e n s i t atswrh i l t n is zireier s yinwi Ptrischer I<ornponcvi.te(n, i,ri
der yegenl~r,ifendeirEwission eine?r TP?
t grojkr tds eiiis aiiyen3aliert
ii
tds
D i e A xialitut der Lichtemission u n d Afowistruktur. IT
645
gleich dem reziproken W e r t des I'erhaltnisses <TL der gleichlaufend e n Emission. Bine besondere Stellung nehmen indes in dieser
Hinsicht die xwei synr?net.rischen Serien~linienv o n H B2 s - 4p4
u n d die xwei symnietrischeir Serienlin.ien von H , 8s - 6p6 ein.
Fiir sie i s t n urnlich das ITLtelisitatsz,erhaltnis in der gegeii laufeizden E,?nissionzwnr groper als dasjen,ige in, der gleichlaufen den Emi,ssion, imles ebenfalls kleinrr nls e i n s . VC'ie in Mitteilung VI dargelegt ist, zeichnen sich diese H-Serienlinien
in der Reihe der nach Rot und in der Reihe der nach Violett
versehobenen Serienlinien noch in anderer Hinsicht aus.
Bie Intensitafsdissymnietrie der E'niission i'ni eleictrischen
E'eld ist f i i r die H-Li.riiensel.ie 2s - nz,p2 erkeblich {jrofler aEs
fiir die H-Liwienswie 2p2 - ?nf 3 , d3.
6. Intensit.at,sverhaltiltnisim Langseffekt des elektrischen Feldee
auf H-Linien
Eei Gelegenheit meiner Unt'ersuchung des Quereffektes
des elektrischen Feldes auf die H-Linien habe ich angenaherte
Messungen uber das Intensitatsverhiiltnis im Zerlegungsbild
angestellt. Hierbei lagen die Kanalstrahlen in der Achse des
Feldes; es trat also j e nach der R'ichtung des E'eldes die bereits
obenerwahnte Intensitatsdissymmetrie infolge des axialen
Effektes der Kanalstrahlen auf. Um die Xngaben iiber Intensitatsverhaltnisse unabhangig von diesem Effekt zu machen,
nahm ich damals an, da13, wenn dieser Effekt nicht vorhanden
+ire, sich Intensitatssymmet8riezwischen der positiven und
der negat,iven Seite des Zerlegungsbildes eeigen wiirde ; ich
bildete also das Mittel aus den beobacht,et,en Intensitiiten symmetrischer Linienkomponenten und gab dieses Mittel als die
Intensitgt einer jeden Koniponente an. Heute mulj es als
fraglich erscheinen, ob jene Annahme streng richtig ist. nei
der Ermittlung des Intensitatsverhaltnisses im Quereffekt des
elektrischen Feldes Bann man die gelrennzeichnete Intensitiitsdissyminetrie des axialen Effektes der Kanalstrahlen ausschaIten, indem man, wie dies K.W i e r l und H. Mark1)
machten, das Intensithtsverhiiltnis fur den Fall ermittelt,, dalS
die H-Kanalstrahlen senkrecht. zur Feldachse verlaufen. Fiir
diesen Fall haben die genannt,en Autoren Registrierkurven
von ihren Zerlegungsbildern mitmget'eiltm.
Nach diesen scheirit,
1) R.Wierl u. H. Mark, Ztschr. f. Phys. 53. 8. 526. 1929.
43
Annalen der Physik. 5. Folge. 4.
646
J . Stark
allerdings Intensit~~tsdissyvn~rnet~rie
im Quereffelit der Linien H B
und H , zu best'ehen. Irnmerhin miichte ich auf Grund der
Erfahrungen der vorliegenden Untersuchung es fur miiglich
halten, daB sich bei einigen Komponenten der Linien H,,
H j , H , und H , eine geringe Int'ensitiit,sdissymmetrie auch im
Quereffek t bei einer genauen und eingehendcn Untersuchung
herausstellt,. Bfit diesem Vorbehalt habe ich weiter unten in
tler Fig. 7 meine fruheren hiigaben iiher clas Int,ensitiitsverhiiltnis irn Quereffekt wiederholt.
fiber das Intensit&tsverhii,ltnisim Llingseffelrt des elektrischen ist kurzlich von R. W i e r l und H. Mark1) eine Mitteilung veriiffentlicht worden, aber einigermaBen vollstandig
nur fur die Linie H , und auch fur diese Linie nur fur den Fall
tler gleichlaufenden Emission. Meine vorliegende Untersuchung
hatt,e nicht das Int.ensit,iibsverhiiltnis im Liingseffelrt zuni
eigentlichen Qegenstand, sondern die Dissymmetrie der Intensitiiten in und gegen Richtung des elektrischen Feldes. Aber
nebenbei boten rnir meine Aufnahnlen die Moglichkeit. das
Intensitiitsverhalt'nis im LBngseffekt fur die von mir untersuchten Linien unter den von mir gewkhlten Versuchsbedingungen zu ermitteln. I n Tab. 2 sind die erlialtenen
Hesultate fiir die vier ersten Linien der Balmerschen Serie in
tler gleichlaufenden Emission zusarnmengestellt.
fiber die yuantitat.ive Seite dieser Tabelle ist folgendes
eu sagen. Die in ihr angegebenen Zahlen fur die relativen
Int'ensitiiten kOnnen nicht den hnspriich groBer Genauigkeit,
erheben; insonderheit sind in ihr die Intensitiiten der voni
Feld weit verschobenen (groBe Xunimrr) Komponenten infolge
ihrer Verhreiterung aus den1 Zittern des Feldes miihrend tler
Aufnahmen zu klein erhalten worden. Die Zahlen der Tab. 2
h a b m zudeni nicht die Bedeutung von Konst,anten, die unLtbhiingig von den Versuchsbedingungen charakterist'isch fiir das
H-Atom sind. Denn wie ich eingehend an der his jetzt vorliegenden Literatur gezeigt2) habe, ist das Intensitiitsvrrhsltnis
irii Quereffelit des elelitrisehen Feldes abhiingig von den Yerauclisbedingungen; so wird sich mahrscheinlich auch fur tla,s
Intensit$>tsverhii8ltnisirn Liingseffekt zeigen, daB es mit tien
Versuchsbedingungen, so mi t der Peldst,iirke, der C+esclimindig1 ) R,. W i e r l u. H. Mark, Ztschr. f. Phys. 57. S. 494. 1929.
2 ) J. S t a r k , Ann. d. Phys. [5] 1. S. 1009. 1929.
Tabelle 2
Serienlinie
Feld
kV/cm
Relative Intensitat
gleichl. Emission
I
1,3
2,9
2,ti
333
473
44
keit, der die Lichtemission anregentlen Strahlen und mit, deren
Kinlrel gegen die Aclise des Peldes variiert.
I n Fig. 7 ist schematisch in der bekannten Weise, in der
die Liinge des Btriches fu r eine Linienkomponente als relatives
XaB ihrer Intensits t heniitzt wird, die Intensitht sverteilung
der se-Kornponenten iiii Quereffekt gemiiB meinen friiheren
Messungen uncl rechtfi daneben die Intensitgtsverteilung im
Liingseffekt gemiiB den vorliegenden Untersuchungen anschaulich dargestellt'. Die rechte HBlfte der Fig. 7 ld3t fiir den Fall
tier gleichlaufenden Emission die von mir aufgefundene Intensit$tsdissyrnmetrie deutlicli erkennen.
43 *
648
J . Stark
I n einer frulieren Mitteilungl) habe ich eingehend geseipt ,
daR S c h r o d i n g e r s Theorie der Lichtemission, soweit sie 24nssagen uher Intensitiiten macht, unvereinbar ist rnit, der bis
jetzt vorliegenden Erfahrung uber die Intensitiitsverteilung im
Quereffelit cles elelit'rischen Feldes auf die H-Linien. Gegeniiber rneinrn Feststellungen mag jernand, der die Theorie vor
meiner Kritili ret,ten will, sich auf die unbestimmt gehaltene
Atisrr.de znriicliziehen, da13 eben unter den bis jetzt gewiihlten
70f
- MA
+
I
642 246
xp
-
73%'
Querlaufende
Intensitat
+
1 1
303
-
x, t70ON
Bleichlaufende
Intensitiit
Fig. 7
Versnchsbedingunffen den Voraussetzungen der Theorie fur die
Int,ensitiitsberechnung nicht genugt wordm sei, ohne freilicl~
klar und best8iriirntJdiejenigen esperimentell realisiesbaren Bedingungen anzngeben, fiir welche die theorehehe Eerechnung
der Int,ensitiiten grrriacht worden ist. Diese Susrede fkllt bei
den1 Vergleich cler rechten und der linken Seite der Yip. 7 fort.
Denn \vie leicht zu selien ist, verlangt, sowohl die Bohrsche
Theorie auf Grund der Inwendung des sogenannten Korrespondenzprinzips \vie die Schrii dingersclit! sogenannt'e wellen1 ) J. Bt,ark, Aim. d. Phys. [5] 1. S. 1009. 1929.
Die d lrialitut der Licktewtissioir and dtowistrulitzw. I T '
649
niechanische Theorie zur Herechnung von Intensitiitsverhiiltnissen erstens, daB die IntensitBt irn LBngseffekt des elekt,rischen Feldes auf die H-Linien in dem Zerlegungsbild einer
jeden L i nk symmetrisch verteilt sei, zweitens, daB die Intensitiitsverteilung irn Quereffekt mit derjenigen in1 LBngseffekt
iibereinstimme. Ein Blick auf die Fig. 7 zeigt, da8 mit der
physikalischen Wirklirhkeit wetler die erste noch die zweite
Forderung der genannten Theorien vereinbar ist.
7. Erscheinungen und Fehlerquellen bei den Beobachtungen
an He-Linien
Bei den Beobachtungen an He-Linien waxen dieselben
VorgBnge wie im Falle des Wa,sserstoffs im Spiel und muaten
sorgfaltig berucksichtigt werden, wenn die spelitrographischen
Aufnahmen glucken und fur einwandfreie Messungen sich
eignen sollten. Dazu karnen noch weitere Vorgiinge, welche bei
den Beobachtungen an He-Linien von Bedeutung waren. Sie
seien a n Hand der angenahert vierfach vergrijoerten Spektrogramme in Fig. 8 besproehen. Diese zwei Bpektrogramme wurden
rnit Hilfe der in Fig. 3 dargestellten Anordnung gewonnen. Es
hetrug also fiir das untere Hpektrogramm der Winkel zwischen
der Richtung des Feldas Q und der Richtung der Emission J
45O (gleichlaufende Emission) ; fur das obere Spektrograrnm
hetrug dieser Winkel infolge Urnkehrung der Feldrichtung 135*
An der Linie 4472 kiinnen in den zwei Spektrogrammen die
ilrei Teile des Gesicht,sfeldes iihnlich wie in den1 Spektrogranim der Fig. 5 unterschieden werden. niinilich oben das
Gebiet der Emission aus dem Kanalinnern, daruntser,erkennbar
an der Kehiefstellung der Linienkomponenten, das Gebiet des
inhomogenen Peldes in1 Zwischenraum und darunter, erkennbar
.an den parallel laufenden Linienkomponenten, tles Gebiet der
Emission aus dem homogenen elektrischeii F'eld.
Da bei der gewihlten Versuchsanordnung die He-lianalatrahlen eine (=eschwindigkeitskoniponentein der Sehachse besa,Ben, so konnte bei genugender Dispersion lint1 Intensitzt die
bewegte Emission der He-Kanalstrahlrn losgelijst von den
ruhenden Linien auf deren violetter Seite in der Form cles
hpplerst'rejfens erscheinen. Ein sokher Dopplerstreifen ist
tat,siiichlich in den Spelitrogramnien vorhanden bei der
L i nk 3889. hei dem feldfreien oberen Teil der Linie 4026 und
650
J . Stark
bei der 1,inie 4372 sow-ohl in ilirriri
feldfreien oherrn Teil m-ie bei ihren
Komponenten irii I.'elde. h i diesen
drei Linien ist' indes die Intensitiit
im nopptrrstrrifen sehr vie1 kleirier
als in der ruhenden Linie, \vie dies
7oereit.s seit, den ersten Untyrsuchungenl) iiber den l-lopplereffelit.
bei He-Kanalstrahlen bekannt ist.
Ent,sprechend diesrni Yerhiiltnis ist
bei den iibrigen schtviicheren Linien
cler Spelit8rogramme der Dopplers t , r d e n infolge Unterbelichtmung
uberhaupt nicht, sichtbar.
An den zwei Spektrograrnnien
der Fig. 19 fiillt m i t e r auf tler
groBe ITnt8erschiedder Schwiirzungen
(Intensitmil
ten) tler oberen Linienteile
BUS dern Ganalinnern und drr unter m Linienteile ails tlem hornogenra
Pelde. Alan darf in dieser Hinsicht
riicht die Linien 2. 4928, 14388 nnd
1-1026 ins Auge fassen; denn der
bei diesen Linien besonderF groBe
Schwiirzungsunt,erschied ist' vor allern
durcli ihre Zerlegung in mehrere flu.
sicli kaurri siclit,bare Komponenten
bedingt'. A{uch die Linie 3889 komnit
fur die Feststellung jenrs Intensit~tsunterscliiedeswegen C berlichtung nicht' in Betracht. Dagegen ist
er bei den unzerlegt bleibenden
Linien 1. 5016, L 4713 und 1. 4121
cleut#liuh erkennbar. Fur den $'all
des M-asserstoffs habe ich bereits
oben die zwei Griinde dieses Intensitii,t.sixnt,erschie~esangegeben : griiBerer (+astlruck irri Kanalinnern nrid
1) .J . S t a r k , A. Fi s c he r u. H. R i r s c hbaurn, Ann. d. Phys. 40. S. 529. !913.
Fortnahme der positiven Strahlen aus den1 Kanalstrahlenbundel
durch das elektrische Feld im Zwischenraum vor seinem Eint<ritt
in das honiogene Feld. Im Falle des Heliums iiberwiegt die
z w i t e Grsache der Intensitiitsabnahme. Nun besteht die im Falle
tles H e l i um gewahlte photometrisehe klet'hode gerniifi den Darlegungen auf 8. 615 darin, daB die Intensitat einer He-Linie
fur eine bestininite Feldrichtung zunachst, mit der Intensitat,
cler feldfreien Emission auf Grund einer besonderen spektralen
lufnahme verglichen, clarauf dasselbe in einer besonderen Auf nahme fur die entgegengeset'zte Feldrichtung unt,er genau den
gleichen Versuchsbedingungen gemacht und erst dann aus den
Sch.wiirzungsrnessungen an beiden Aufnahmen durch ihre Kombination das Verhiiltnis der Int<ensit&ten
in und gegen Richtung
des Feldes ermittelt wird. Die methodische Forderung der
(:leichheit der Versuchsbedingungen in den unrnittelbar aufeinanderfolgenden zu kombinierenden spektrographischen Aufnahmen betraf vor allem die Zusammensetzung des Kanalst,rahlenbundels; diese muBte in den zwei Aufnahmen streng
gleich, es mufit'e also das Verhiiltnis der Zahl der positiven
Strahlen zur Zahl der neutralen Strahlen in beiden Aufnahmen
classelbe sein. Um dieser eritscheidenden Porderung genugen z u
Bijnnen, war es notwendig, die fur die Schwiirzungsmessungen
verwendbaren Aufnahmen an He-Kanalst,rahlm in praktiscli
I einem Helium nach vollstancliger Reinigung der Kanalstrahlenriihre bis zu einem stationaren Zustand der Riihre und damit
der Zusammensetzung der von ihr gelieferten Kanalst,rahlen
geniiiB den nachstehenden Ueobachtungen und Uherlegungen
tlurchzufuhren.
\Vie ich in einer fruheren Mitt,eilungl) gezeigt, hahe, tritt
in der negativen Glimmschicht in einer Mischung von Helium
und etwas Quecksilbertlampf (lie Intensit'gt der Hg-Rogenlinien
gegenuber derjenigen der Hg-Funkenlinien aufierordentlich ZUriick. Aus dieser Beobachtung folgerte ich, dalS Hg-Atome bei
ihren Zusammenstiifien niit positiven He-Ionen ionisiert werden
und da13 aus diesem Orunde (lie Hg-Atome in der negativen
(ilirninschicht in Helium, deni etwas Hg-Dampf beigemischt,
ixt, in verhaltlich grofier Zahl ionisiert sind. Was fur die HgAtome gilt, ist zweifellos auch fiir andere Elernente zutreffend.
insofern a m h deren Ionisierungsspannung wie diejenige ifes
1) J. S t a r k , ,4nn. d. Phps. 86. S. 541. 1928.
652
,J. Stark
Quecksil bers erheblicli kleiner a h die Ionisierungsspannung des
Heliums ist. Es befinden sich also die Atonie eines Elements,
das in sehr kleiner Konzentration Helium beigemischt i d ,
innerhalh der negativen Glimmschicht uberwiegend in ionisiertrm !&stand, werden infolge ihrer posit.iven Ladung voni
elektrischen E'rld erfaBt und durclilaufen unter dessen hntrieh,
deswegen die ganze St'recke his zur Kat'hodenoberflBche, ohne
sich unterwegs zeitw-eise z u neutralisieren, mit einfacher oder
mehrfacher ps i tiv er Ladung, weil sie bei ZusammenstiiBen mit
He-Atonien niclit diesen durch Ionisierung ein Elektron entreiBen kiinnen, j a bei diesen ZusammenstiiBen eher selbst weiter
ionisiert, wertlen. hus diesem Verhiiltnis ergeben sich z m i
Folgen. Erst'ens zeigen die Kanalstrahlen von Elementen, die
in sehr kleiner Konzentra,tion Helium beigemischt sind, bei
gleiclieni Kathodenfall sehr viel grijBere C:esch.windiglreit,en und
eine griiBere Intensitat der E'unkenlinien im Vergleich zu ihren
Bogenlinien, als wenn die Banalstrahlen solclier Eleniente in
dern reinen. Gas des einzelnen Elements oder in Mischung mit
leicht ionisierbaren anderen Gasen hergestellt werden. Zweitens
t.reten clie posit,iven Kanalst.rah1e.n von solchen Elementen in
ihrer Beimischung zu Helium, wie aus dern Hervortreten ihrer
Funkenlinien gefolgert werden kann, in sehr viel griiBerer Zahl
auf, als deni Verhtiltnis ihres Teildruckes zu denijenigen des
Heliums entspricht. Diese beiden Erscheinungen liabe icli bereits vor liingerer Zeit bei Gelegenlieit meiner Vntersuchungen
iiber den Dopplereffekt an Kanalstrahlen in zalilreichen Einzelfiillenl) beobachtet, freilich damals irrtumlich in Zusamnienhang rnit drr vermeintlich geringen Zrrst,reuung der Banalstralilen in Helium gebracht.
T)a der oben gekennzeichnete Intensih~~tsunterscliied
wischen der E:missioii aus dem Banalinnern und der Emission
aus tlerri homogenen Feld haupt siiclilich auf die h l e r i m g der
Zahl der positiven I<analstrahlen xuruclizufuhren ist uncl (la
schon a m einer geringrn Beiriiischung von antleren Elernenten
xu Helium die positivrn Kanalstrahlen dieser Eleniente in verhkltlich groBer Zahl hervort,reten, ist fiir Untersuchungen von
tler vorliegenden Art, auf griil3te Reinheit des verwmdet'en
1 ) J. S t a r k u. H. K i r s c h b a u m , Phys. Ztschr. 14. 8. 433. 1913;
J. S t a r k . (2. W e n d t , H. K i r s c h b a u m LL B. K u n z e r , Ann. d. Phys.
40. S. 212. 1913; J. S t a r k 11. R.Tinnzcr, .4nn. d. fhys. 45. S. 29. 1911.
Die dxialifut der Lichtemission
z ~ ~ i (Bfonisfruktur.
7
I I'
653
Heliums zu achten, nnd die Reinigung der Kaanalstrahlenriihre,
zuletzt mit Hilfe von durchstriimendem Helium, so weit zu
t,reiben, daB die Entwicklung von Kohlenwasserstoffen aus den
Kittungen stationgr und so gering geworden ist, dalS die
Emission von Wasserstofflinien gegeniiber der Emission der
Heliumlinien fast unmerklich wird. Diese Forderung ist gewiB
nicht leicht z u erfullen, aber im Interesse der ZuverlBssigkeitj
der Messungen von der vorliegenden Art ist dies unbedingt
notwendig. Eine Prufung der Spektrogramme in Fig. 8 liifit
erkennen, dalj die vorstehende Forderung in rneinen hufnahmen
tatsaichlich weitgehend erfiillt war. Es treten namlich in diesen
Aufnahmen neben den He-Linien seh-wach nur die beiden
H-Linien Hg und H y auf: die hl-Linien 3962 und 3944 und eine
schwache Rande rechts von H1, (einem Xluminiumosyd oder
einem mehratomigen Al-Molel~uleigentumlich ?) treten nur unmittelbar an der von Kanalst,rahlen getroffenen Kanalwand
(oberer Teil des Spektrogramms) und punkt'formig a n der
oberen, ebenfalls von Kanalstrahlen getroffenen Kante der
Spannungselektrode auf.
Die Forderung grol3er Reinheit des Heliums in der Kanalstrahlenrfihre mar noch aus einem zweiten Cfrunde zu stellen,
niimlich im Interesse groljer Intensitat der zii untersuchenden
He-Linien. Bei gleicher Stromst8iirlieund gleichem Kathodenfall ist die Lichtemission der He-Kanalstrahlen in Helium sehr
viel, 10-50mal griiljer, wenn das Helium sehr rein und die
Kanalstrahlenriihre sehr gut gereinigt ist,, als wenn das Helium
auch nur etwas verunreinigt ist. Im erst'en Ti'alle erhielt ich mit
meinem Spektrographen die stiirksten He-Linien (3889 und
5876) in ausreichender Schwiirzung schon nach einer Minute
Belichtung. Und w-iihrend ich die schmachen He-Linien an noch
nicht viillig reinem Helium selbst nacli 4 Stunden Relichtung
erst eben angedeutet, erhielt, ltamen sie an reinem Helium schon
nach einer Stunde Belichtung in meBbarer Schwiirzung heraus :
so murtlen die in Fig. 8 wietlergegebenen Spektrogramme in
einer Kelichtungszeit' r o n 1,s St,unden erhalten.
I>as Ansteigen der Int,ensitiit der Lichtemission der HrBanalst'rahleii war begleitet oder verursacht, von einem sehr
starken Anwachsen der Stromdichte an der Eiathode untl,
wenn der Gadruck nnveriinclert gehalten wurde, von einer bet,riichtliclien Zunahnie des Kathodenfslles in tier Kanalstrahlen-
riihrr. Von einrm niiheren Eingelien auf die Analyse dieser Erscheinung mu13 hier abgesehen werden. Jhgegen mu6 noch eine
andere Erscheinung erwiihnt, werden, die sic.h ebenfalls in einern
bisher nicht bekannten NaBe zeigte, wenn die Reinheit des
Heliunis in der Kanalstrahlenriihre sehr groB untl tfiese durch
liingeres Spiilen mit reinem Helium gut gereinigt war.
Solangr das Helium beim Ret'rieb ineiner Kanalstrahlenriihre niclit, vijllig rein und auch diese niclit ausreichend durcli
Spiilen mit, Helium bei st'arker Belastung gereinigt war, lionnte
die Riihre ebenso wie bei Fiillung rnit Rasserstoff unter Fernhaltung von Hg-Dariipf mehr als 10 Stunden lang betrieben
mertien, vhnr daB, wie dies ja in der Literatur bekannt, ist., einr
erhebliche kathodisclie Zerstiiubung in der Scliw5~rzuiig der
Glaswand sieh zeigt.e. Sowie aber &ma1 der Zust,and gut,er
Reinigung bei Reinheit tles zustriimenden Gases erreicht war.
und die bereits erwlhnte Steigerung der Intensitii,t tier Lichtemission und des Bathodenfalls eint'rat. setzte eine auBerortlrnt'lich st,arke kat,hodische Zerstiiubung ein. Diese war so
int,ensiv, daB die Kanalst8rahlenrohrein diesern Ziist,ande niclit
liinger als ungefiilir 4 Stunden behieben werden konnt,e. K-acli
tlieser Zeit war die Sch\vl,rzung ihrer Wand in der %amheder
Kathocle so groB geworden, da13 sie kein Licht mehr nach auBen
lieB, untl infolge des stiirenden Wandbelags Unrege1in~'Bigkeiten
in den1 Arbeiten der Riihre eintraten. Es blieb tlann niclits
iibrig, als clip Reihe cler spelitrographischen Aufnahmen abzubrechen, die Eiihre abzunehrnen nnd von dem Wandbelag zu
rrinigen.
1)ir vorst,ehende Heobachtung fiihrte mich zur Erkenntnis
h e r wesent,lichrn Beite des Vorganges der kat'hodischen Zerstiiubung. I k r Grundgedankel) Bur tlieoretischen Deutung der
lrat'liodischen Zerst'iiiihung, den ich vor vielen Jahren BiiBerte,
und der heute in drr Iiteratur fast, allgemein angenommen ist.
fuhrt die Zerstiiuhung in1 elementaren Vorgang tlarauf zuriick,
daB beirn 8toB eines Banalstrahlenatonis auf ein einzelnes Atom
drr Kathoclenoberfliiclie an clieses so vie1 kinetische Energie
abgegeben wird, tlaB es sicli aus den1 Kraftverband init benachharten Atoinen zu lijsen iind in den Gasrauni zu fliegen vermag.
Rei der Anwendung dieses Grundgedankens aaf (lie mirkliclien
I ) J . Stark,Ztschr.f.E:lektrocl-iem. 14. S.752. 1008; 15. S. 509.1909.
Die Axiulitaf der Lichtenzission wid dforiistruktur. IT7 655
Pillle der kathodischen Zerst,iinbung hat man indes einen michtigen Umstand zu beriicksichtigen, der fiir die Menge der von
tler Kathode wegfliegenden BIetallatome neben der Zahl und
der (ieschminrligkeit der auffallenden Kanalstrahlen best'inimend
ist,. Es kann niimlich das Kathotlenmetall und ein Teil drs angrenzenden Gases an der Oberfl%chr der Kathode derartig in
eine Wechselmirkung treten, daB sich an dieser entmeder eine
Schicht einer chernischen Verbinclung zwischen Kathodenmetall
und einer Gaskomponente, oder eine Schicht, adsorbierten Oases
bildet. 1st. eine solche Oberfliic~iensc,hichtvorhanden, so wirkt
sie gegeniiber den auffallenden Kanalstrahlenatomen zugunsten
cles Kathodenmetalls als Schutzschicht, indern die in ihr gebundenen Gasatome, wenn nicht alle, so (loch einen mehr oder
niinder groBen Teil tier aufheffenden Kanalst,rahlenatome ahfangen und ihrerseits in den Gasraum zerstiiubt werden. Da
sich die Gasschutzschicht, solange (lie wirksame Gaskomponente
vor der Kathodenoberflache vorhanderi ist,, immer wieder neu
hilden kann, bleibt auch ebenso lange die schiitzende TTirkung
der adsorbierten oder chemiscli gebundenen Gasschicht an der
KathodrnoherflBche bestehen, und es erfolgt' nicht ausschlieBlich eine Zerstaubung des Kat'liodenmetalls, soridern in erster
Linie eine Zerstiiubung der Gas-Schutzschicht an der Kathodenoberfliiche. Helium hildet nun niit Met,a,llen weder eine cheniische Bindung, noch eine merkliche Adsorptionsschicht an
einer Kathodenoberfliiche ; darum kann die ZerstBubung des
Kathodenmetalls, selbst des schwer zerstiiubbaren Aluminiurns,
ungehindert von einer Gasschntzschic~ht dann sich einst'ellen,
wenn im Gasraum kein anderes chemisch aktives (+as vorhanden
ist, und eine im dnfang auf der OberflBche tler Kathode sitzende
Schutzschicht infolge der zerstiiubenden Wirkung der Kanalstrahlen und durch andauerndes Abpunipen beseitigt ist. Die
Anwendung tler vorst,ehenden f'berlegung auf andrre Fiille der
liathodischen Zerst,iiubung erklgrt das unterschiedliche Verhalten der Metalle tmd Gasp hinsichtlich der an oder in ihnen
beobachteten Zerstiiubung auf der Basis des Grundgedanliens
iiber den elementaren Vorgang in dieser Erscheinung. Es sei
noch bemerkt, daI3 in tier Literaturl) die mogliche TTirkung
einer Schutzschicht an der Hathodenoberflilche zwar schon er1 ) Vgl. J. F i s c h e r , Die Zerstaubungserscheinungen hei Mehllen.
Gebr. Borntraeger, Berlin 1927.
liannt,, abrr in ihrer niafigebenden 1:rdeiitung bisher noch nicht
grwiirdigt ~rurdr.
Xach diesen Ausfulirnngen uber einen Vorgang, der fur das
(4elirigen von TTnt8ersuchungender vorlirgenden Art Tion Redent.iing ist,, sei nunniehr eine andere Ersrheiimng besprochen,
tlir cibenfalls sorgfilltig beriicksicht'igt werden niuB, menn ein
schwerer Peliler in der Ermitt'lung der gesucliten 1ntensit8ii6sverliiiltnisse vermieden werden sol]. %.ie eine genaue Bet~rachtungeinxelnrr Iinien, so vor allern der Linie 4347 in dem
unheren Spektrogranim der Fig. 8, erkennen Isfit, nimmt in deni
oheren, aus dem Kanalinnexn konimenden Teil die Schwiirzung
etwa von (lessen Xfitte weg nach unten zu;auI3erdem erscheint
die JJiinge dieses oberen Linienteiles in dem unteren Spektrogranim, also fur die gleichlanfende Emission &was griiljer als
in drrri oberen Spelitrogramrn (gegrnlaufende Emission). Dime
zwei Erscheinungen haben folgende Iirsache. In den1 Falle der
gegenlaufenden Emission (oberes Spektrogramni) ist' die Spannungselelitrode Kathode ; es laufen also in tliesem Falle die
elelrtrischen Kraft,linien von ihrer oberen Kante weg stark
divergierend nac.11 tler gegenuberstehenden Anodrnfliiche, und
x u eineni Teile greifen sie in das Innere des Kathodenkanalx
liinein ; die von diesen Kraftlinien ausgehend von der Kathodrnlrant,e erzriigten srliund$ren Kathodenstrahlen durclilaufen bereits in nnniittrlbarer Kiihe der Kat'hodenlrante einr groBe
Spannunjisdiffereri~,rntsprechend der hier groWen k'eltlst,iirl;t?,
und tret8endaruni in clas Ganalinnere niit groWer Geschwindiglieit ein. I n tlem Falle der gleichlaufenden Xmission (unteres
Spelitrogramni) ist zwar der Kraft'linienverlauf an der Kante
tler Spannungselekt'rode angeniihert drr gleiclir ; aher dime ist
nuninehr Anode. tlir nach ihr aus dern Kanalinneren herauslaufenden Kathoclenstr.ahlen belioninien ihre (4eschwindiglieit
irn l n f a n g ilires Weges aus clem schwachen k'elrl im Kana,linnrrn, diirchlaufen also das (.;as ini Kanalinnern rnit lrleiner
(:rschwindigh-eit. 1)ieser T'nterschied tier (~eschffiridi~keitrr1
drr vom Peld erwiigten Kat,hodenstralilrn im Ganalinnern
(groBe ~ ~ e s c l i ~ ~ i i i ~ini
l i ~Falle
l i ~ i ttlrr
, grgenlaufentlrn Emission,
oberos Sprlit~rogramm- klrine (feschr~intliglieitini Falle drr
gleichlaufenclen Emission, unt8eresS1)ekt8rogramrn)hat nun einrn
I'nterschirtl in den Intensitiiten der Liclitemission zur Folge,
~ e l c l l evon den 1;Atlioilenstralilrn aaf ilirrni IT-ege irn Kmal-
innern angeregt wird. Wie niimlich schon seit liingerer Zeit bekannt ist und JT. H a n l e l ) neuerdings in eingehenden Messungen
an xahlreichen He-Linien gezeigt, hat, nimnit die Intensitiit der
Emission mit wachsender Geschwindigkeit der Kat,hodenstrahlen erst bis zu einern Maximum zu und danach bei wveiter
machsender Geschwindigkeit bis zu lrleinen Werten wieder ab.
das gleiche gilt angeniihert fiir die Ionisierung des durchlaufenen
Gases : diese -4bhiingigkeit der Intensitiit der Emission von der
Geschwindigkeit der Kathodenstrahlen trit't, wie bereits H. Ha u2)
festgest)ellt,hat, besonders auffdlig (vgl. unteres Spekt,rogramni
in Fig. 8) bei den He-Linien der scharfen Xebenserie, z.B. 15048
und 2.4437, auf. Oeni&B diesem Unterschied der Emission
erregenden und ionisierenden Wirkungen der raschen Kat8hodenstrahlen im Falle der gegenlaufenden Emission und der langsamen Kathodenstrahlen im Falle der gleichlaufenden Emission
ist die Int,ensitiit der He-Linien aus dern Kanalinnern in ihrem
unteren Teil fur den Fall der gleichlaufenden Emission merklich
groBer, als fur den Fall der gegenlaufenden Emission, und zwar
besonders auffallend bei den Linien der scharfen Nebenserie.
Analog ist, aus dem gleichen Grunde der Verschiedenheit der
Geschwindigkeiten der Katjhodenstrahlen, im Falle der gleichlaufenden Emission auch die Ionisierung des Gases am iZusgang
des Kathodenkanals, und infolgedessen die dadurch bewirktt
Erniedrigung der Feldstarke griil3er als im Falle der gegenlaufenden Emission ; hierdurch und durch die gleichzeitige Verstarkung der Lichtemission durch die Kathodenst,rahlen mird
eine Verlangerung des voni E'eld unbeeinfluBten Linienteiles im
Falle der gleichlaufenden Emission (unteres Spektrogramm)
gegenuber dem Falle der gegenlaufenden Emission (oberes
Spektrogramm) bewirlit.
l u s der Erkenntnis der vorstehenden Erscheinungen ergeben sich zwei wichtige methodische Vorschriften. Erst'ens muB
die LBnge des im Gesicht'sfeld erscheinenden Innern des
Kathodenkanals so groB gewiihlt werclen, daB die oberen, aus
dem Kanalinnern kommenden Linienteile wenigstens auf eine
Streclie von 0,85 nini in ihrer Schwiirzung unbeeinfluBt von der
Emission durch die sekundiiren Kathodenstrahlen bleiben.
Zmeit.ens niuB man dies bei den Schwii.rzungsmessungen priifen,
1 ) W. H a n l e , Ztschr. f. Phys. 30. S. 901. 1929.
2 ) H. R a u , Ber. Phgs.-med. Ges. Wiirzburg 1911.
658
*J. Stark
indern nian nachsieht,, ob wenigstens auf einer so langen Streeke
ini hnfang dieser Linienteile die Sch-wiirzung konstant ixt ; nur
menn dies der Fall ist, darf man derartige Scliwkzungsmessungen
z u r Berecliniing von Intensitiitsverhii'ltnissen verwenden.
Rereits in Sbschnitt 4 ist oben S. 633 fur den Fall des
12-asserstoffs die Fehlerquelle besprochen, welche ihren Ursprung in der Emission aus den] $'enster-Seitjenrohr haben kann.
In meinen Reobachtungen an He-Linien war diese Eniission
fiir den E'all, daB sie von sekundiiren Kanalstrahlen angeregt
wurde (gleichlaufende Emission), nicht, merklich intensiv. Dies
t,raf aucii im Palle der gegenlaufenden Emission fur die meisten
Tlinien zii ; sie blieben als breite Kiinder aus dem Seitenrohr
infolge der Anregung durch hier verlaufende selrundiire
Kathodenstrahlen nnsichtbar. Eine Ausnahme machte in diesem
Falle lediglich die Para-Linie 5016; bei dieser Linie war das
schmale Linienbild aus dem Feld von einem breiten Band der
Eniission aus dem Seitenrohr unigeben, wie dies durch die gewiihlt,e Methode (vgl. S. 625) bedingt wurde. Diese Linie 1iial3te
tlaruni aus den Schwiirzungsmessungen ausscheiden. Dies galt'
fiir alle Aufnahmen der Linie nach der in Fig. 1 dargest,ellten
Anordnung fur die Untersuchung der Emission liings der Feldnchse, cla in diesem E'alle die von den sekundiiren Kat'hodenstrahlen dixrchlaufene Gasstreeke gleich der ganzen Lange des
Seitenrolires war. Dagegen konnte die wichtige Linie 5016 aus
den Aufnahmen niit Hilfe der Anordnung nach Fig. 3 in (lie
SchffiirzungsmessungeIi mit einhezogen werden. Denn bei dieser
Anordnung stand j a die hchse des Feldes, uncl somit auch (lie
Hichtung der aus ihm komnienden Kathodenstrahlen wenigstens
angenii,liert unter 450 zur Sehachse und somit, zur Achse des
Seitenrohres ; es verliefen darum die sekundiiren Kathodenstrahlen auf einer vie1 liiirzeren Strecke in tlem Seitenrohr, so
tlaB die von ihnen hier bewirkte Lielitemission selbst fur die
Linie 5016 neben der Emission aus dem Felde unsichtbar blieh,
mie an clern E'ehlen eines breiten 13andes bei dieser Linie in deni
oheren Spelitrogramrn der Fig. 8 z u erkennen ist.
8. Dissymmetrie in der Emission von He-Linien
Die vorliegencle rntersuchung fuhrte ich an He-Linien nach
c h i verrchietlenen Jfethoden durch ; erstens fur die Melirzalil
cler in dem Kereich nieines $peBtrographen erscheinenden
Die Azinlitut der Lichtemissioii u tic1 Atomsfrulitur. IV
65‘3
Linien nach der Methode gemBB Fig. 1, also fur die Intensiiitten
in und gegen Richtung des elekt’rischen Feldes, zweitens fur
die zwei intensivsten Linien 3889 und 5876 nach der Rlethode
gemiiB Fig. 2, also ebenfalls fur die Emission liings der achse
des Feldes, drittens wieder fur die Xehrzahl der meinem 8pekt.rographen zuganglichen He-Linien nach der Met,hode gem28
Fig. 3, also fur die Emission in einem Winkel von 45O und fur
die Emission in einem Winkel von 135O gegen die Richtung des
Feldes. Die Ermittlung des Verhaltnisses der gleichlaufenden
Intensitiit zu der gegenlaufenden Intensitiit erfolgte gemiiB der
gewiihlten photographisch-photometrischen lllethode (vgl. 8. 629)
mit Hilfe nachstehender Formeln. Es sei S f die Schwarzung
gl
einer Linie irn feldbeeinfluaten Teil fur die gleichlaufende
Emission, S k die zugehijrige Schwarzung derselben Linie in
g!
ihrem feldfreien Teil aus dem Kanalinnern ebenfalls fiir die
gleichlaufende Emission; Xig und X i g seien die Bezeichnungen
fur die entsprechenden GrijBen der gegenlaufenden Emission.
Es ist dann:
Diese Formel wurde im Valle der ersten und der dritten
Xethode angewandt. Im li’alle der zweiten Xethode (sechs
Prismen) diente folgende Formel zur Rrrechnung des gesuchten
Intensitatsverhaltnisses :
S L l - s&
d -six
____- 9
9
.Tyl=,
n
n
JLI
u
Hierin bedeutet ,S”; die Schwdrzung einer feldbeeinfluaten
Linie in dem Spektrogramm aus der Richtung yl, die ubereinstimmt mit der Feldrichtung, 19: die Schwarzung derselben
Linie in den1 gleichzeitig mit dem ersten erhaltenen Spektrogramm aus der Richtunggg, die ubereinstimmt mit der Richtung
gegen die Peldrichtung, ,Vl die Schwirzung derselben Link
in dem ohne Peld aus cler Richtung g l erhaltenem Spelitrodie SchwBrxung derselben Iin ie in dem gleichzeitig
gramm, ,So
99
mit diesem ohne Feld erhaltenen Spektrogramm aus der Richtung g9l>ie nacli den vorstehenden Xethoden und Formeln aus
+erschiedenen Rlrssungsreihen erhaltenen Werte cles Verhdlt-
660
J . Sta&
nisses der gleichlaufenden IntensitLt einer We-Linie zu ihrer
gegenlaufenden Intensitat im elektrischen Peld sintl in der
Tabelle 3 zusammengestellt. Die clarin gewhhlte C'harakteristil;
einer jeden Linie ist rneiner Asialititsschrift (S.23) und einer
Tabelle 3
Feld
kV _Ju_
JI,,
cm
~
~
Xerienlinien
Bemerkung iiber das
Intensitatsverhaltnis
~
~
10i
88
88
3859
2s
- 31)'
4 2 3 2p9 -
-18
4121 2p2 - 5s
-1518 2p2 - -1p'
4046 2p2 - 5 p e
5876 2 p 2 - 3d3, f"
4472 2pz - 4d'
4026 2p' - 5f
5016 2s- 31'2
3965 2s- 4y"
5047 2 P ? - 4,s
6678 3 P 2
- 3 D',F 3
95
95
107
107
107
95
95
88
107
88
107
88
107
107
88
88
88
130
107
107
88
107
0,78
0,79
0,93
0,79
0.89
0,87
-
Methode d. 6 Prismen
0,90
0,82
0,70
-
0,82
-
Vergleich m. d. Ange
0,90
-
Vergleich m. d. Auge
Vergleich m. d. Auge
1,03
1,09
1,16
1,03
-
Methode d. 6 Prismen
-
0,94
-
10;
107
88 :1
0,82
88
88
0,89
107
88
0,90
107
VergIeich m. d. Auge
-
Vergleich m. d. Ange
Vergleich in. d. Auge
Vergleich m. d. Auge
spater erschienenen ergiinzenden Rlitteilung') entnommen; d n
irn Kopf der funften Spalt'e bedeut'et die E'requenziinderung
durch das elektrischc Feld.
\Vie der Vergleich cler Zahlenwerte in der vorstehenden
Tab. 3 ergibt, ist fur alle Linien, trelche vom elektrischen Felt1
'11 ach R o t eerschoben twrden , d i e In tensitat ihrer Bmission iw
Ziach,iun,g des elektrischen FPldes kleiner als entgegengesetxt d a m ;
umgekekrt i s t f u r alle Linien, zoelche oom elektrischen Feld nacli
T'iolett verschoben ioerden, die Inhnsitat. der Emissioq in R i c h t u n y
cles Feldes groper als in der entgeyenyesetaten. Richtung. I1ie.w
Geseixmafligkeit gilt sozoohl fii,r das Ortho-, wie f u r d a s ParaSpektruni des Heliu,ms : iii, dena e i n e n wie i n dein anderen Spektrum.
gibt es L i n i e n v o n d e m e i n e n r'orzeicken der Dissymmetrie und
T'erschiebung, wie ~ W L dem entgegengeset2ten. T'orzeichen dieser
&open.
D i e In,teitsitatsdissyninzetriecler E m i s s i o n im elektrischen
Feld ist f u r die L i n i e R s - 3 p 2 und die L i n i e ?: S - 3 P 2 groper
trls f u r aie L i n i e 2 p 2 - 3 d 3 , f 3 und die Linie 2 p 2 - 4 d 3 bzw.
,fiir die L i n i e 2 P2 - 3 0 3 , F3.
D i e vorstehenden Gesetmcipigkeiten en fsprechen qualitntiv i i i
allen Einzelheiten den, fi2r die H-Serien l i n i e n gefundenen Gesetxmapigkeiten in. der Erscheinung der Dissymmetrie tier Eniissio?i
im elektrischen Feld.
Die Untersuchung cler Dissymmetrie in der Emission von
H-Serienlinien wurde in der Reise durchgefuhrt, daB die
n fur
Intensitaten symmetrischer Komponenten J - n- und J
die gleichlaufende und die gegenlaufende Emission verglichen
Tvurden. I m Falle des Heliums tritt bekanntlich keine symmetrische Zerlegung seiner Linien in Plus- und .Minuskomponenten ein. Immerhin werden bei der Linie 4472 rechts und
linlis von ihrer elektrisch unbeeinflnBben Lage die Linie
2 p 2 - 4 d 3 [4471,9] und die Linie 2 p 2 - 4 f 3 [4469,0] unter der
Wirliung des Feldes sicht,bar, und zwar wird jene vorn Feld nach
Rot, diese nach Violett verschoben. Wenn nun die oben gefundene GesetzmaBigkeit cles Zusammenhanges zwischen dem
TTorzeichen der Intensitatsddissymmetrie und dem Vorzeichen
der Verschiebung im Feld auch fur die Linie 2 p 2 - 4 j 3 , wie
fiir die Linie 2 p2 - 4 d3 gemaB der Tab, 3 gilt, dann niuB
J 2 p e - 1d3[4471,5]
fiir die gleichclas Int,ensitatsverh%ltnis
+
J 2 p a - 4f3[4469,0]
1) J. St,ark, Ann. d. Phys. ST. S. 927. 1928.
~
Annalen der Physik. 5. Folge. 4.
44
J . Stark
662
laufende Emission einen kleineren Wert haben, als fur die
gegenlaufende Emission, wie dies fur symmetrische H-Linienlioniponenten gefunden wurde. Die Ermittlung dieses Verhaltnisses ist darum eine weitere Prufung fur die Gultigkeit der
aufgefundenen GesetzmiiBiglieit. Mehrere spelrtrale Aufnahmen
inachten mir diese Prufung moglich. In diesen war die Linie
2 p 2 - 4 d 3 nicht in ihre zwei Komponenten aufgelost, wohl aber
die Linie 2 p 2 - 4f3;der ins Auge g e f d t e Vergleich wurde bei
dieser Linie nur fur die intensivere Komponente groBerer
Wellenlange durchgefuhrt. Die erhaltenen Zahlenwerte sind in
der Tab. 4 zusammengestellt. Sie zeigen in der Tat die verTabelle 4
Serienlinien
Gleichlaufende
Emission
0 O.
I ,48
-
1,35
Int. 2 p e - 4d3[4471,5]
Int. 2p2 - 4
f
j
m
9
m
Gegen- Gleich.aufende laufende
Zmission Emission hission
180 '
450
136 O
1,63
-
-
1,50
1,48
1,61
-
-
Gegenmfende
-
-
-
-
_.
-
._
-
-
-
1,44
-
-
&ti2
1,31
&ti9
-
mutete h d e r u n g des Intensitiitsverhdtnisses der zwei vom
Peld entgegengesetzt verschobenen Linien bei Umliehrung der
Feldrichtung. Freilich 1aBt sich aus den Zahlen der Tabelle nicht
die Frage beantworten, ob die Dissymmetrie der Emission an
beiden Linien mit entgegengesetztem Vorzeichen, wie es sehr
wahrscheinlich ist, auftritt, oder nur bei der Linie 4471,5 = 4472
gemBB Tab. 3.
9. Polarisation von He-Linien
im Langseffekt des elektriscben Feldes
Uber die Polarisation von He-Linien iin Langseffekt des
elelrtrisehen Feldes liegt in der Literatur bis jetzt nur eine Angabe
vor, namlich von mir und G. W e n d t l ) fur den Fall der Grob1) J. Stark u. G. Wendt, Ann. d. Phys. 43. S. 983. 1914.
Die Axialitat der Lkhtentksion und dtowhstruktur. I J7
663
zerlegung der Linien I. 4922, I. 447'2 und 7,4388; es wwde von
uns gefunden, daB die Iiomponenten dieser Linien unpolarisiert
sind. Bei der vorliegenden Untersuchung der Dissymmetrie der
Lichtemission im Langseffekt benutzte ich die Gelegenheit, die
in meinem Spektrographen erscheinenden He-Linien unter
meinen Versuchsbedingungen auf ihre Polarisation im Langseffekt zu untersuchen. Es geschah dies nach der bereits fruher
angewandten Methode, indem das aus dem Feld kommende
Licht auf seinem Wege zum Spektrographenspalt erst durch ein
Viertelwellenlange- Glimmerblattchen, dann durch ein Kalkspatrhomboeder geleitet wurde, so daB in der Offnung des Spektrographenspaltes ubereinander die zwei senkrecht zueinander linear
polarisierten Schlitzbilder auftraten. Es wurden bei dieser Anordnung einmal eine Aufnahme ohne elektrisches Feld im
Emissionsgebiet, und unmittelbar danach zwei Aufnahmen mit
Feld fur dessen zwei Richtungen gemacht. Beim Vergleich der
drei Aufnahmen hinsichtlich des Schwarwngsunterschiedes der
ubereinenderliegenden Bilder zeigte sich kein Unterschied
zwischen ihnen fur folgende Linien: 2 s - 3 p2 [3889], 2 p2 3 a 3 ~ p3 7 q , 2 p 2 - 4 [47131,2 p 2 - 4 a 3 1+71,5],
2 p2 - 4 f 3
[4469,0]; 2 X - 3 P 2 [5016], 2 P 2 - 3 D3,F 3 [6678]; mit dem
Auge wurde das gleiche Verhalten bei den Linien 2 P 2 - 4 D3
[4922] und 2 P2 - 4 X [5047] festgestellt.
Gemalj diesem Ergebnis fallen also in der Frequenx einer
jeden der untersuchten Linien zwei entgegengesetxt xueinander
xirkular oder elliptisch polarisierte Linien fur die con m i r angetoandte Dispersion and Feldstarke u n u n ~ e r s e h e i a ~xusammen
a~
.
Mit dieser Feststellung ist indes das Problem der Polarisation der He-Linien im Langseffekt des elektrischen Feldes
nicht vollstandig und endgultig gelost. Denn die theoretisch
eingestellte Formulierung des vorstehenden Ergebnisses legt
folgenden Gedanken nahe. Es ist moglich, daB die xwei bis
jetzt in Uberlagerung beobachteten, entgegengesetzt zirkularen
oder allgemeiner entgegengesetzt elliptischen Emissionen einer
He-Linie, wenigstens in gewissen Fallen bei genugender Steigerung der elektrischen Feldstarke und der Dispersion auch in
ihrer Frequenz wahrnehmbar auseinandertreten und dann jede
einzeln fur sich elliptische Polarisation zeigen. Nun haben in
der Tat J. St. F o s t e r l ) und andere Reobachter mit Hilfe der
1) J. St. Foster, Yroc. Roy. SOC. A. 114. S. 47. 1927.
41 *
664
J . Xtade. Die Axialittit cler Lichtemissiois usx. IT7
Methode der Kathodenschicht bei groBer Feldsttirke und Dispersion an den Linien 2 p 2 - 4 d 3 [4471,5) und 2 p 2 - 4f3
[4469,0] das Auftreten von mindestens zwei sc-Koniponenten
festgestellt; das gleiche gelang F o s t e r und T.I s h i d a und
G. K a m i j i m a l ) bei den Linien der Serie 2 P 2 - m P2 and den
xmei letzten Beobachtern bei der Linie 2 p 2 - 5 p 2 . Ob diese
Romponent en die in1 Lkngseffekt miiglic h entgegengeset z t
elliptisch polarisierten Linienfrequenzen darstellen, liann nur
die experimentelle Untersuchung ent scheiden. Hierzu reiehten
die mir zur Verfugung stehenden Hilfsmittel nicht aus.
Die esperimentellen Untersuchungen cler vorstehenden und
folgenden Mitteilung murden mir durch die Unterstuteung von
mehreren Seiten ermiiglicht. Hierzu trug die Notgemeinschaft
der Deutschen Wissenschaft durch Bewilligung experimenteller
Hilfsmittel entscheidend bei; den verwendeten S teinheilschen
Spektrographen verdanlie ich der H e l m h o l t z - Gesellschaft.
G r o B h e s s e l ohe - Jlnnc h e n , nezember 1929.
1) Y.Ishida 11. C. K a m i j i m a , Sc. Pap. Inst. Phys. and Chem.
Res. 9. S. 117. 1928.
(Eingegaugen 29. Jannar 1930)
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