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Die Leuchtanregung im negativen Glimmlicht einer Heliumentladung.

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49
DJe Leuch tanregung
i m negativm Glimrnlicht einer Eeliumentladung
Von Y u t a k a Takahashdl)
Auf dem Wege yon Hamburg nach New York habe ich
versucht, die Anregung von Hg in He mit der von Zn
uncl Cd zu vergleichen. Wie Sie mir gesagt liaben, gibt es
keinen Widerspruch zwischen den Result.aten von Zn, Cd
und Hg. Man kann vielrnehr sagen, daB man bei Hg keiue
Intensititsanomalie (verkehrte Intensitsten), die man bei Cd
deutlich beobachten kann, erwarteii 6011. Um das VerhYiltnis iibersichtlich zu niaclien, werde ich die Anregung
und Term-Tabelle von Zn, Ccl und Hg nochinals zusainiiien
schreiben.
1) Dieser Aufsatz ist ein Brief des HID. T a k a h a s h i an mich, in
welehem die verschiedenen Anregungsmiiglichkeiten diskutiert werdcn,
welche in der negativen Glimmschicht (im Tnneren der Zylinderkathode)
einer Helium-Glimmentladung fur Fremdatome anzunehmen sind. Das
Phiinomen der Intensitiitsanomalie in den Serien von C d I I (vgl. vorstehenden Aufsatz) gab die Veranlassung dam, und es wird diskutiert,
warum in diesem Falle, nieht aber so deutlich irn Falle von ZnII und
IIgII derartige Anomalien auftreten. Anregungsmiiglichkeiten sind die
metastabilen ZustLnde 2 W und 2 I S des IIeliumatoms und das HeliumJon He+, auBerdem die Elektronen.
Der Brief w i d ungelindert abgedruckt, um die Meinung des
Verf. voll zur Geltung zu bringen. Einige stilistisclie Schonheitsfehler
werden das Verstlndnis nieht beeintriichtigen (zugleich zusammenfassende
Inhaltsangabe).
F. P a s c h e n .
Annalen der Physik. 6. Folge. 3.
4
Y . Takahashi
50
(I) Zn (ll8) +- H e ( P S ) --f
(11) Zn (1'8) + He (2's) --f
(111) Zn (PP)+ H e (PS)--t
(IV) Zn (a3P) H e (2'8) --f
(V) Zn (llS) + He+(12S)--f
+
m = l
2
144 890,23
1
Zn-Anregung
He (1'8)t- Zn I1
He (1'S) + Zn I1
He (1's)t- Zn I1
He (1's)+ Zn I1
He (1's)+ Zn I1
(bis
(bis
(bis
(bis
(bis
SOSll),
54390),
a, 28502; b, 27923),
a, 22081 ; b) 21 502),
22366).
3
_____
56445,42
I
30393,87
.
19011,64
13014,23
24931,55
25002,43
26898,19
26922,39
16219,03 . .
16256,17 * .
17248,32 * .
17261,33 * .
17691,71 . .
17681,lO . .
I
*
I
43280,30
43525,38
47931,42
47982,20
95536,52
96410,05
1
27628,04
I
eJ
h-
0: u1
Obb
X U
N N
X-3
Pa
P O
u1 w
Or0
W O
Cd-Anregung
,(I)Cd (1'8) + H e ( V 8 ) --t He (1's)+ Cd I1 (bis 49071),
(11) Cd (1'8) + He (2l8) --f He (1's)
+- Cd I1 (bis 42650),
(111)Cd(2sP) + He(21S) --t He(1'S) + C d I I (bis a, 18959; b, 17245),
(IV) Cd (z3P)+ He (2'8) -+ He (1'8)t.Cd 11 (bis a, 12537; b, 10824),
(V) Cd (1'8) + He+(l*S)--t He (1's)+ Cd I1 (bis 10616).
3
4
5
_ _ _ _ _ _ _ ~ _
*S 136376,59 53386,37
zpyn
12
89758,07
92241,29
~
6
7
* *
29077,lO 18335,59
12624,31
I-9223,21
40992,54 23886,27
41665,80 24001,74
15668,03
15722,44
11119,77
lll51,36
46531,04 26128,58
46685,31 26202,09
16814,24
16853,98
11738,92
11762,35
8663,87- .
8678,81. .
27942,34
27955,ll
17828,65
12402,97
12386,79
9126,47 * .
9092,46 * .
'4
H
J
Y
b3
W
0 1
W
7033,80*.
D i e Leuchtanregung im negativen Glimmlicht usw.
51
Hg-Anregung
(I) Hg(1'S) + H e (ZSS) --f
(11) Hg(1'S)
He (2's) -*
(111) H g ( 2 S P ) + He (2") -+
(IV) I I g ( 2 s P ) + He(2l5) -*
(V) H g (1's)+ IIe+(lW)--t
IIe (1's)+ Hg I1 (bis 75623,
He (llS) Hg I1 @is 69202),
He(1'S) HgII ibis a, 37978; b, 31580),
He(1'S) IIgII (bis a, 31557; b, 25159),
He (1'8)+ Ilg I1 (bis 37 168).
+
~
_
+
+
+
.
:
~
1
~
29864
_ .......................
.
, ..........
18721
.-
90672
99795
39310
42982
23485 15451
24338 15813
45737
46297
25702 16582
25956 16718
..
*
- * *
...........
28128 18012,5
27871 17930
* * *
* * *
...
...
h
"2
D-
v
E3
0 1
w
0 1
a
Zn I1
Bemerkung: Die Intensitiiten der Linien *Dalz
- 3 zP,,z,Ble
wurden von
den Intensitaten 2782,83 (lo), 2763,88 (5), 2571,49 (15) der Prismenaufnahme
umgerechnet.
12
s
1 = 2062,72 (35)
2026,25 (60)
086,54 (2)
984,16 (3)
2782,83 (3,3)
2763,88 (1,6)
833,62 (2)
2571,49 (5)
1747,15 (20)
1581,63 (0)
4*
52
Y . Takahashi
Zn I1 (Fortsetxung)
-
2502,61 (80)
1514,77 (10)
1291,99 (0)
"
3 2D,'a
la
I
1
ZD~/~
"is
2458,64 (100)
1535,22 (20)
1306,77 (1)
1
1
2064,95 (40)
1439'12 (30)
1929,639 (1)
2102,88 (20)
2100,69 (40)
1457,41 (10)
1456,88 (50)
1833,51(1J)
1551,OO (0) C ?
Cd I1
~
I
-
A = 2265,763 (30)
2145,07 (35)
3 zp%
1055,83 (4)
'I2
1048,39 (4)
2pp'/2
1
5 ep'la
'Iis
3827,40 (5, Prisma)
ap:ia
829,49 (0)
i
1
2182,64 (0)
1986,81(3)
1985,56 (2)
-
.___
0
(j2
s
1
2573,80 (27)
1583,163 (4)
1353,05 (2)
1256;05 (7)
1204,70 (0)
--
1
I
1
1943,41 (7)
1785.75 (12)
~.
2749,39 (23)
1647,98 (6)
1400.06
(3)
,
~,
1296,47 (12)
1241,57 (1)
Die Leuchtanregung i m negativen Glimmlicht usw.
53
Cd I1 (Fortsetzung)
-~
ap~/,
_ *D%
_
2195,29 (27) 2321,86 (18)
2313,58 (30)
1514,25 (8) 1573,41 (3)
1571,58 (12)
1326,50 (6) 1371,82 (1)
1370,91 (5)
'Is
I
5 2F
2552,91 (2)
2290,86 (0,5) 2028,86 (1)
1827,62 (11)
~
1242,63 (5)
j
i7
i 2Fl,
1281,80(7)
.....
1908,71 (1)
6,'si .....................
;
2:
..
1723,OO (1)
1724,35 (4)
1196,76 (0)
1662,55 (00)
2
1=1942,319 (50)
1649,959 (30)
923,393 (4)
'p'\:
893,107 (10)
pP'/*
'/.
3983,96 (20)
-
3 np'/s
-
4 np'le
4 ppi/s
I2
205
3 '5
4 ZD%
"9
1
1
_
9p5/2
1731,889 (10)
1628,247 (1)
1
2260,260 (10)
1429,97 (1)
1354,274 (015)
1309,074 (2)
2847,67 (50)
1644,526 (1)
1539,111 (1)
1307,950 (9)
~
Y . Takahashi
54
I n clem Zustand des Fzperinientes k:cnn man vielleicht
behaupten, datl die A4nregu~ig(1) die stiirkste und die Anregung (11) die zweitstiirkstc sein soll. Xs bleibt aber noch
die Frage, welche von den anderen drei Anregungen die niichststarkste scin wurde, meil die Wahrscheinlichkeit des Zusammentrefl'ens der zwei angeregten Atome sehr klein sein wurde. Man
kann ohne weiteres nur sagen, daR
die Anregung (1118)
vielleicht stiirker als (IIIb), (IVa), (IVb)
,l
,, ( I W ( I V d ,,
31
(IVb)
9)
sein soll.
Bei HgII begrenzen
die Anregungen (I) und (TI)
dieTerme
lzS, 2'F und *D,
19
,,
W a ) ,(IIIb),(V) u. Ova) ,, ,,
Z2S, 3pPund 3pD,
und die Anregung (IVb) dieTerme 3aS, 32P, 4 ' 0 und 4*F.
Man kann deshalb keine verkelirte Intensitiiten erwarten. I)as
stinimt mit dem experimentellen Resultate iiberein. Man inu6
aber bemerken, da6 die Terme bis 22S, 3 P und 32D sehr stark
angeregt sind. Das zcigt, da6 wenigstens eine dcr Anregungen
(IIIa), (V), (IIIb) und (IVa) nicht sehr scliwacli gegen die Anrcgungen (I) und (11) sein soll, und ila6 die Anregung (IVb)
dagegen unwesentlich sei.
Bei Z n I I begrenzen
die Anregung
(I)
(11)
die Anregungen (IIIa) und (IIIb)
7,
,,
(V), (IVa) und (IVb)
1,
77
die Terme
1)
11
1sS, 2*P u. *D,
298, 2=P u. *L),
$1
9,
YS, 3?P u. PO,
die Terme :PS14¶P, 4 ' 0 u. 4'F.
I n der 11. KS kann man deshalb keine verkehrten Intensifaten
erwarten. Verkehrtc IntensitBten kann man nur bei 2 P - und
2D-Termen erwarten und nur wenn man annimmt, daB nur die
Terme, die nicht weit von der Anregungsgrenze stehen, stark
angeregt werden wurden.
Die beobachteten Intensitiiten zeigen, da6
42P starker als 32P,
und
42D so stark wie 32D
angeregt worden sind.
Die Leuchtanregung i m negativen Glimmlicht usw.
55
Bei CdII begrenzen
die Anregung (I)
9
,,
(IT)
,.
(IIIa)
(IIIb)
,,
,9
,,
(IV4
und die Anregungen (IVb) und (V)
1
die Terme
3,
,?
9,
,,
*,
I,
11
1,
,,
,.
2*S, 2aP u. *D,
2aS, 2qI’ u. 3’D,
YS, t2P, 42D u. 4=F,
4’S1 4’P1 4‘D U. 5?F,
ri2S, !PI’, P D u. 5?F,
5*S. f Y P , 6*D u. G*E:
Weil die verschiedenen Anregungen verschiedene Terme von
CdII begrenzen, ist Cd am giinstigsten von den drei Elementen,
um die verschiedenen Anregungen zu analysieren. Es ist sicher,
da6 die Terme P S , 221’ und *D,die durch (I) und (11)angeregt werden sollten, am starksten sind. AuBerdem aber sind
die Terme 52S,62P1621) und 6 2F,die von (IVb) und (V) begrenzt
sind, sehr stark angeregt. Wcil die Anregung (IVb) bei HgII
nicht stark, soridern sehr schwach ist, ist cs wahrscheinlich,
da6 die Anregung (V) selir stark sci.
I n der HS. ist
62P
stirker als 5 2 P , 42P,
und vielleicht stiirker als 3 2 P ,
obgleich das letzte scheinbar starker ist. I n der Serie *I)- nL21’
ist 6 2 P am starksten. In II.NS. ist 52S starker als 42S,3”.
I n der I. NS. kann man keine verkehrtcn Intensitaten bemerken. Aber das ist die einzige Ausnahme und Ci2D ist fast
so stark wie ij2D. Dasselbe Verhiiltnis kann man auch bei
ZnII bemerken. In der Fundamentalserie ist 62P am starksten, aber der Term 72E’, dcr iiber der Grenze der Anregungen
(V) und (IVb) steht, ist aucli sehr verstarkt. Um die Verstirkung des Termes 72F zu erklaren, mu6 man vielleicht die
kinetische Energie vou He+, heschleunigt durch das elektrische
Feld in dem Entladungsrohre, annehmen, und cine Potentialdifferenz von 0,2 V ist genug dafiir.
Das Material ist vielleicht noch nicht geniigend, um die
Anregung genau zu analysieren, aber man kann sehen, daB
die Terme, die durcli (V) angeregt werden sollen, iiberhaupt
deutlich verstirkt sind, und da6 die Resonanzwirkung xiemlicli
scharf ist. Dieses kommt vielleicht daher, daB kein Elektron
bei der Anregung (V) f’rei gemacht werden wird. Bei den Anregungen (I), (11)(III) und (IV) dagegen wird ein Elektron als
56
Y . Takahashi
Freielektron hinausgetrieben werden, welches bcliehige Energie
bekoninien kann. 13ei diesen Anreguugen kiiunen deshalb die
Terme bis zu der Grenze der Anregung vielleicht ziemlich
gleichmiifiig angeregt werden. Man muB natiirlich sowohl bei
der Anregung (V) wie auch bei den anderen Anregungen die
Vergnderung der kinetischen Energie der Atomc iu Betracht
kommen lassen, und es ist schwierig zu beurteilen, welche, die
dtome oder die Elektronen mehr kinetische Energie bekommen
konnen. Aber es wiirde vielleicht wahrscheinlicher, da6 das
Elektron wegen seiner kleinen MaBe gro6cre kinetische Energie
bekommen kann. AuBerdem konimen die Anregungen durch
die Elektronen in Retracht Wenn man die Elektronen nach
der kinetischen Energie in vier Teile:
'
1. kleiner als Resonanzpotential von He,
2. zwischen Resonanz- und Ionisierungspotential,
3. zwischcn Ioiiisieruiigspotential von H e und Besonanzpotential vou H e f ,
4. uber Resonanzpotential von He+,
teilt, sind die Elektronen in dem vicrten Gebiete fur dieses
Problem un-ivichtig nnd man kann diese Elektronen auBer Betracht lassen. 111 dern zweiten Gebiete soll es nicht vie1 Elektroncn geben, weil die Elektronen in diesem Gebiete, die H e
anregen konnen, die Energie sehr schnell verlieren werden. I n
dem dritten Gebiete geradc iiber dem Ionisierungspotential
sollen die Klektronen sehr wenig sein, davon aber soll die
Zahl der Elcktronen mit der kinetischen Energie langsam sich
steigern bis zu einem Puukt, wo sie ein Maximum erreichen
wird. Iliese Elektronen konnen die Metallatonie unter Ums t h d e n sehr hoch anregen. Aber man kann niclit crwarten,
daB diese Elcktronen nur die Termc, die direkt unter dem
Ionisierungspoteutial von He stehen, sehr stark anregen wiirden.
Man soll vielmehr erwarten, dafl die Anreguiig der verschiedenen
Terme durch diese Elektronen ziemlich gleichmiiBig sei. In
dem ersten Gebiete soll es sehr vie1 Elektronen geben, aber
die Anregung ilieser Elektronen kann die Anregunzsgrenze (111)
nicht iiberschreiten. Von der Anregung (I) oder (111) diese
Anregung zu unterscheiden, wird sehr schwierig sein, aber
man kann vielleicht ermarten, daB die A4nregung durdi Elek-
Die Leuchtanregung im negativen Glimmlicht usw.
57
tronen normale Intensitiitsverteilung zeigen soll, wiihrend die
Anregungen (1) und (111) a n der Grenze etwas stiirker sein
sollen. Bei der Anregung der Terme, die zicmlich tiefer als
die Anregungsgrenze von (T) oder (111) liegen und besonders
bei der Anregung der Bogenterme sollen deshalb die Elektronen eine sehr wichtige Ilolle spielen. Rei der Verstarkung
einiger besondercn Terme aber soll ein Atom im metastabileni
Zustand oder ein Ion, in diesem Falle He+, die Rolle spielen.
Die Tatsache, da8 die Funkenlinien yon H e innerhalb der Hohlkathode sehr stark sind, zeigt, da6 es dort sehr viel He+ (12S)
gibt. Man soll nicht die Anregungswirkung von He+ au6er
Retracht lassen, weil dns Ion, wenn auch nicht so viel in der
Zahl wie das Elektron, sich cloch wcgen der groBeren MaBe
langsanier bewegen und liinger mit anderein Atom in Wechselwirkung stehen und demgeml6 snregungsfiiliigcr sein wurde.
(Eingegangen 1. September 1920)
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