close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Die effektive Breite einer Linie als Ma des photographischen Effektes.

код для вставкиСкачать
Die effektive Breite einer Linie
als MaB des photog-raphischen Effektes
Von R. I n t o n t i und d.L a i s
Nit 8 Abbildungen
Hewn Professor Dr. Walther Gerlach. zum 70. Geburtstrrge gewidmet
Inhal tsiibersicht
Die effektive Breite einer Spektrallinie auf der photographischen Platte
ist definiert durch die Breite des Photometerspaltes, durch den eine vorgegebene
Menge des zu photometrierenden Lichtes hindurchgelassen wird. Die neue MeBgroBe eignet sich, ahnlich wie die Schwarzung, zu Intensitatsmessungen,
gestattet aber auch sehr hohe Intensitaten zu messen, wo gewohnliche
Schwarzungsmessungen versagen. AuBerdem bietet sie die Moglichkeit, den
gesamten durch eine Linie henorgerufenen photographischen Eindruck zu
erfassen. Zur bequemen Messung der effektiven Linienbreiten wird zum SchluB
kurz ein MeBspaltphotometer beschrieben.
Grundlegendes
Die quantitative Analyse in der Emissions-Spektroskopie grundet sich
auf der Messung der optischen Dichte einer begrenzten Zentralzone der Spektrallinien, die als gleichmiil3ig geschwarzt vorausgesetzt wird. Eine solche
Messung erfolgt gewohnlich bei konstanter Spaltbreite des Photometers
(konstantes auffallendes Licht) oder, wenn auch seltener, bei konstantem
Durchlicht (und entsprechend variablem Spalt). Im ersten Fall ist der Galvanometerausschlag A ein Ma13 fur die Transparenz, im zweiten Falle miBt die
Breite L des Photometerspaltes die Opazitat.
Wie die Schwarzung, so ist auch die Breite einer Spektralliiiie eine Funktion der eingestrahlten Lichtmenge und damit, eine brauchbare Grol3e zur
Messung der Intensitat.
Als solche wurde sie von E i s e n l o h r und A l e x y l ) in die Spektroskopie
eingefuhrt, denen dann G e r l a c h und R o l l w a g e n 2 ) folgten. Letztere ersetzen das Schwarzungsverhaltnis eines homologen Paares durch die Breite
einer Linie des Grundelementes an jener Stelle des Profiles, wo es die gleiche
Schwarzung aufweist wie die Linie des Zusatzelementes, dessen Konzentration bestimmt werden soll.
l) F. Eisenlohr. u. K. - 4 l e s y , Eine neue Methode der quantitativen Emissionsspektralanalyse. I. Uber relative Linienverbreiterung. Z. physik. ('hem. (A) 179, 241
(1937).
2, Wa. Gerlach u. W. Rollwitgen, Fortschritte in der spektralanalytischen Methoclik. Netallwirtsch. 16, 1083 (1937).
R. Inlonli
u.
A . Lais: Linie als Y a / 3 des pholographhisehen Ejjektes
79
J u n k e s und S a l p e t e r 3 ) haben vor kurzem die von den Astronomen benutzten ,,effektiven Sterndurchmesser" auf die Emissions-Spektroskopie
ubertragen und sie entsprechend ,,effektive Linienbreiten" genannt. Diese
GroBe ist gegeben als jene Breite einer Linie, bei der im Photometer noch die
gleiche Lichtmenge durchgelassen wird mie durch einen vorgegebenen Spalt
bei klarer Platte. Im Grunde genomd
t
0
men ist sie ein MaD fur die mittlere
Opazitiit des Linienabschnittes, der
durch den MeBspalt abgegrenzt wird.
UmschlieDt der MeBspalt aber das
ganze Profil, dann mird die integrale
Opazitiit der ganzen Linie gemessen. $
T
I n Abb. 1 sei das Profil einer 2
Spektrallinie schematisch dargestellt .
Die Ordinaten geben die Transparenzen (T)oder ihren komplementaren Wert (1- T),also den Anteil
0
a
b
r
des absorbierten Lichtes oder die
Abb. 1. Profil einer Spektrallinie
,,Deckung". Die gesamte Deckung
(schematisch)
des ausgeschnittenen Teiles der Linie
von der Breite a b = L entspricht dem doppelt schraffierten Gebiet des
Profiles und wird gegeben durch das Integral
,
T
LE
Das erste Glied ist offenbar gleich (dem Rechteck a b c d oder) der effektiven Breite L ; das zweite Glied hingegen entspricht dem einfach schreffierten
Gebiet uber dem Profil und ist gleich einem Rechteck von der Breite Lo bei
einer Transparenz T = 1. Die Breite Lo wird ,,Grundbreite" genannt und
gibt bei klarer Platte die Lichtmenge an, die wahrend des MeBverfahrens als
konstantes Durchlicht verwendet wird. So ist also die ,,Deckung" des photographischen Effektes (oder seine photometrische Wirksamkeit) gleich der
Differenz zwischen der effektiven Breite und der Grundbreite.
1st die effektive Breite L gleich oder grol3er als die wirkliche Breite der
Linie (d. h. die Breite des Profiles am Schwellenwert) und bezeichnet Lo die
Spaltbreite, die bei klarer Platte den gleichen Ausschlag gibt, dann ist die
Dif f erenz
L - Lo = const
i i i i r l gleich der Deckung des totalen photographischen Effektes.
Messung der effektiven Breiten
Die ersten Messungen von R. I n t o n t , i und seinen Mitarbeitern4) wurden
mit ._.__
dem Spektrallinienphotometer von ZeiB durchgefuhrt. Ein einfacher
3) J. J u n k e s u. E. W. S a l p e t e r , Effektive Linienbreiten in der Spektralphotometrie. Spectrochim. Acta 7, GO (1955). - Photographische Spektralphotometrie mit
rffektiven Linienbreiten. Spectrochim. Acta 11, 386 (1956).
4 ) R. I n t o n t i , Prime applicazioni analitiche della ,,larghezza effettira" di una linea.
(Erste analytische Anwendungen der effektiven Linienbreiten.) Met. Ital. 48, suppl. a1
No. 1, 31 (1956). - R. I n t o n t i , H. P f u n d t e A. L a i s , Lalargbezza effettiva di una
riga come misura della intensith. (Die effektive Breite einer Linie alsMal3 der Intensitat.)
Met. Ital. 49, 431 (1957). - A. Lais e R. I n t o n t i , Influenza della emulsione fotografica sulla larghezza effettiva. (Der EinfluR der Emulsion auf die effektiven Linienbreiten.) Met. Ital. 50, 296 (1958).
80
Annalen der Physik. 7. Folge. Band 4. 19S9
Eingriff gestattet den Spalt bis auf 7 mm zu offnen ohne Beeintrachtigung
der Ablesegenauigkeit . Die spiiteren Messungen erfolgten mit einem neuen
von E. W. S a l p e t e r 5 ) entwickelten Geriit.
Fiir die Messung mit dem ZeiBschen Spektrallinienphotometer (bei einer
etwa 20fachen VergroBerung) wird der Photometerspalt z. B. auf 0,20 mm
geoffnet und der Ausschlag des Galvanometers bei klarer Platte beobachtet.
lL?
OI--t
Abb. 2. Typische Eichkurve log L gegen
log t (8= Schwiirzung)
10
100 sec.
Abb. 3. Eichkurven mit Schwlrzongen
( - --) und effektiven Breiten (- - -)
Dann wird die Spektrallinie auf den Spalt zentriert und der Spalt so weit geoffnet, bis der urspriingliche Ausschlag wieder erreicht ist. Diese Spaltoffnung gibt dann die ,,effektive Breite".
Lo
03 .
.
i
Si 2881
426
I??
,
tot, ,2275
Abb. 4. Bestimmung von Si in A1
nw%
0 %Si
I
I0
UW%
Abb. 5. EinfluB der Grundbreite (Bestimmung
von Siin Al). (Loin 0,Ol mm, Spektrographenspalt 4p, Vergr. der Optik 20fach)
Zur Aufstellung der Eichkurven werden als Ordinaten die Logarithmen
der effektiven Breiten benutzt, als Abszissen wie gewohnlich die Logarithmen
der Belichtungszeiten, der Intensitiiten oder der Konzentrationen. Diese
Eichkurven zeigen von einem gewissen Schwiirzungswert a n (etwa S = 0,5)
einen linearen Verlauf, anscheinend ohne obere Grenze .
5 ) E. W. S a l p e t e r ? Sulla costruzione di fotometri a fenditura variabile per la misura
di larghezze effettive. (ober die Konstruktion von Photometern mit veranderlichem Spalt
zur Messung effektiver Linienbreiten.) Met. Ital. 50, 293 (1958).
81
R. I n t o d i u. A . Lais, Linie als Map des photographkchen Ejlekles
Auf diese Weise wurde die Kurve in Abb. 2 erhalten. Die Aufnahme mwde
mit dem Q, 24 gemacht bei konstanter Lichtquelle und abgestuften Belichtungszeiten von 1-960 Sekunden.
Abb. 3 zeigt Eichkurven, die einmal mit Schwhzungen, daa andere Mal
mit effektiven Linienbreiten erhalten wurden.
In Abb. 4 wird die Bestimmung von Si (0,26-22,4%) in A1 dargestellt.
Als Ordinsten wnrden die Logarithmen der Verhiltnisse der effektiven Breite
einer Linie des Zusatzelementes (Si 2881) zu der effektiven
Breite einer Linie des Grundelementes (Al3057) aufgetragen .
Die Werte der effektiven
Breiten (und damit auch der
Verlauf der Diagmmme) hiingen von der Wahl der Grundbreite ab, deren E i l u D sich
gndert mit der Form der
Profile. Immerhin ist die
Wahl des Wertes fur Lonicht
kritisch, wie sich &usAbb. 5
ergibt, wo vier verschieden
grab &lndbreiten fur die Abb. 6. Prozentualer !Ablesefehler des GalvanoAusmessung der gleichen meterauaachlags und der effektiven Breiten in Abbilngigkeit von der Konzentration (mgK/I)
Platte benutzt wurden.
Es ist einleuchtend, daB die Messungen der effektiven Breifen mit zunehmender Schwiirzungbeaser und zuverlZisaiger werden. Bei geringen Schwarzungen sind Transparenzmessungen genauer als effektive Breiten. Die beiden
Kurven in Abb. G zeigen den Verlauf der promntuellen MeBfehler fur die
beiden Verfahren.
Messnng des totalen photogmphischen Etfektes
Der totale photographisohe Effekt quer zu einer Spektrdlinie la& sich
einfach messen, wenn die Grundbreite so groB gewtihlt wid, daB die effektive
Breite immer gleich oder griibr ist als die wirkliche Breite der Linie. Es IaBt
sich aber auch folgendermaBen vorgehen :
Zuniichst wird die Linie aut den Photometempah zentriert und der Spalt
entsprechend geoffnet, 80 dal3 bei einer Breite L ein g e w b r Ausschlag des
Galvanometers erreicht wird. Sodann wird an einer Haren Plattenstelle die
Grundbreite Lo bestimmt, die den gleichen Gdvanometerauwchlag ergibt.
Nun w i d dieser Vorgang mit groBerem L (und entspreohend grahren Galvanometerausschliigen) so lange wiederholt, bis die Differenzen L &, konstant bleiben.
Diese Differenz (die nooh durch den VergrtiBerungsfaktor der Photometeroptik dividiert werden mag) ergibt d a m die Deckung oder photomefrische Wirkaamkeit des geaamten photographischen Effektes quer zur
Linie. Sie ist ein abeolutei3 MaB, das von der Grundbreite unabhiinig ist und
Gn
Ann, Phyalk. 7. Folge, Bd. 4
-
82
Annalen deT Pliysik. 7 . Folge. Bund 4. 1959
vergleichbar ist mit der Flache F des Profiles. Man kann sie als die ,,totale
effektive Breite" bezeichnen.
Die Kurven der Abb. 7 wurden erhalten mit den Logarithmen dieser SO
bestimmten totalen effektiven Breiten L - L,,(- - - -), bzw. rnit den
Logarithmen der mit dem Planimeter ausgemessenen Profilflachen
F(
10
I -t
10
100
iiisec.
Abb. 7. Eichkurmn mit Hilfe des totalen
photographischen Effektes (log ( L - Lo)=
log der totalen effektiven Breite, log F =
log
- der Profilflache)
-
1.
Diese Kurven bestehen aus zwei
Abschnitten, einem ersten steilen,
wo die Belichtung einen relativ
grol3en photographischen Effekt
hervorruft, und einem zweiten,
weniger geneigten, wo der relative
photographische Effekt etwa proportional der Quadratwurzel der
Intensitat wird. Auf den Gang
dieser Kurven flieRen offenbar auch
die Dicke der Emulsion ein und die
Verteilung der Silberkorner in der
photographischen Schicht.
Neues Photometer zur Messung
effektiver Breiten
zur Messmg effektiver Linknbreiten hat E. W. S a l p e t e r 5 ) ein
neues Photometer entwickelt mit
der ausgesprochenen Absicht, ein einfaches und preiswertes Geriit zu gestalten, das sich in Verbindung mit den iiblichen Schwilrzungsphotometern
verwenden laRt. Die besonderen Eigenschaften des neuen Instrumentes
sind etwa die folgenden:
Die Messung wird auf eine Nullmethode zuruckgefuhrt, wobei als Anzeigeinstrument das Galvanometer durch ein ,,magisches Auge" (Telefunken
EMM 801) ersetzt wurde.
An Stelle der Sperrschichtzelle tritt eine Vakuum- oder gasgefullte Photozelle, so daR die Verstarkung der Photostrome mit Rohrenverstarkern getatigt werden kann.
Der MeRspalt 1aRt sich bis auf 20 mm offnen bei einer Ablesegenauigkeit
von 0,Ol mm.
Weiterhin laBt sich der Spalt seitlich verschieben, wodurch eine symmetrische Einstellung der Linien auf den Spalt erleichtert wird.
Die Vergleichszelle, die den konstanten Photostrom zum Vergleich liefert,
ist in einem besonderen GehBuse untergebracht und kann in einfacher Weise
an das Photometerlicht angeschlossen werden. Mittels einer einfachen Schraube
wird die Intensitat des Vergleichslichtes geregelt.
I n Abb. 8 erkennt man das Gehause ( A ) mit Spalt, Photozelle, Ablesetrommel und dem magischen Auge. Im Kastchen (B)sind die elektronischen
Teile der Speisung und Verstarkung untergebracht. Die Vergleichszelle
befindet sich im Tubus (R).
R.Intonti
u.
A . Luis,
Lillie
01s M a e des pliotogl.rryliisclieii EJJektcs
83
Der praktische MeBvorgang mit diesem Gerat gestaltet sich claim ungefahr
folgendermnBen :
ZunLchst wird auf den Spalt eine klare Plattenstelle gebracht und der Spalt
auf die gewunschte Grundbreite (z. B. 0,20 mm) eingestellt. Dann wird die
Lichtmenge fur die Vergleichszelle so einreguliert, daB der Strom im MeBkreis
zu Null wird. SchlieRlich mird die zu messende Linie symmetrisch auf den
Spalt gebracht und dieser so weit geoffnet, bis die Nullstellung wieder erreicht
wird. Auf der MeBtrommel wird danii die effektive Breite cler Linie ahgelesen.
Abb. 8. MeQspaltphotorneternach S a l p e t e r
Zusammenfassend lafit sich die neue photographisch-photometrischeMeBgroRe vielleicht kurz dahin charakterisieren, daB sie
1. auch groRe Intensitaten erfassen kann, n-o die gen-ohnlichen Schwarzungsmessungen versagen ; und
2 . laBt sich mit ihrer Hilfe der tcitale photographische Effekt messen.
R o m (Italien), Instituto Superiore di Sanitk.
Bei der Redaktioii eingegangen ain 19. X r z 1959.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
338 Кб
Теги
breite, die, photographische, effektiv, eine, des, linii, als, effekten
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа