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Die optischen Constanten des Natriums.

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11. D i e optischen Constanten des Natriums;
v o n P. D r w d e .
Bei dem Nachweise einer Reziehung zwischen dem photoelectrischen Strome und der Absorption des Lichtes haben
J. E l s t e r und H. G e i t e l ' ) die optischen Constanten der
flussigen Kalium Natriumlegirung veroffentlicht , welche der
chemischen Formel Na-K entspricht.
Diese Constanten sind ron mir nach der Reflexionsmethode gefunden worden und hatten folgende Werthe (n bczeichnet den Brechungsindex, x den Absorptionsindex) :
Fur Natriumlicht: n = 0 , 1 2 3 ; x = 17,lfi; n2x= 2,18.
Fur blaues (durch Kupferoxydammoniaklosung filtrirtes)
Licht: n=0,148; x = 1 2 , l ; n x = 1,78.
Besonders auffallend an diesen optischen Constanten sind
die sehr kleinen Werthe des Brechungsexponenten n, welches
die kleinsten Werthe von n sind, die uberhaupt bisher beobachtet waren.
Auch der Haupteinfallswinkel 9 hat bei der genannten
Legirung so kleine Werthe? wie hei keinem anderen Metall,
namlich
'p = 68O 29' fiir Natriumlicht,
'p = 6 5 O 40' fur blaues Licht.
-
Diese Kleinheit von
wird durch den verhaltnissmassig
geringen Betrag des Aggregates : n f l x a veranlasst.
Durch die Grosse von x wird ein Werth des Hauptazimuths hervorgebracht, der sehr nahe an 45O liegt, namlich
-
q = 43O 38' fur Natriumlicht,
-
y = 4 3 O 6' fur blaues Licht.
Auch hierin zeichnet sich die NaK-Legirung vor den
ubrigen Metallen aus, da diese, abgesehen vom Silber, meist
betrachtlich kleineres Hauptazimuth
besitzen.
1)
J. Elster
u. H. G e i t e l , Wied. Ann.
61. p. 445. 1897.
P. Bride.
160
Aehnliche besondere optische Eigenschaften treten auch
beim reinen, geschmolzenen Natrium auf. Durch die Freundlichkeit der Herren E l s t e r und G e i t e l war mir eiiie in verdiinritem Wasserstoff init Natrium gefullte Zelle iibermittelt.
Miiglichste Reinheit der Oberflache war hergestellt clurch Durchpressen des geschmolzenen Metalls durch einen in der Glaszelle eingeschmolzeiien Glastrichter '). Die Oberflache des
geschmolzenen Metalls erhielt sich sehr gut blank, selbst fiinf
Monate nach der Herstellung der Zelle. Der Apparat, mit
welchem die Untersuchung ausgefiihrt wurde, ist genau in
gleicher Weise construirt wie derjenige, mit welcheni icb
friiher2) die optischen Constanten der Metalle (z, B. auch des
Quecksilbers) aus den Reflexioriseigenschaften bestimmt hahe.
Das Natrjum in der Zelle wurde mit Hiilfe einer Spirituslampe geschmolzen und dicht iiber den Schmelzpunkt erwarmt
gehalten. Fur einen Einfallswinkel sp = 65" und Natriumbeleuchtung ergab sich (die Bezeichnungen sind wie in der
citirten Arbeit gewahlt) fur die relative Verzbgerung A und dss
Azimuth y des reflectirten Lichtes, falls das einfallende Licht
unter 46' zur Einfallsebene linear polarisirt war:
A = 7~ - 70'15',
Hieraus berechnet sich :
wx
= 2,61;
2q
=
= 0,0046;
89'55'.
x = ZSO.
Der Haupteinfallswiiikel ergiebt sich zu 'p = 71° 19'.
Der Rrechungsexponent n ist also noch kleiner, als bei
der NaK-Legirung. E r wiirde aussagen, dass das Zicht im
Natrium sich etwa 220 mal schneller fovtpflanzt, als in Juft.
E s ist nun allerdings hervorzuheben , dnss der procentische
Fehler in n wegen der Nahe des 2~ an 90° recht erhehlich
sein kann, wahrend der Werth von n x als ziemlich sicher bestimmt anzusehen ist (vgl. weiter unten). Der Einfluss, den
etwaige Anisotropie der Glaswand der (kugelf6rmigen) Zelle
auf q ausiiben kann, ist eliminirt dadurch, dass das einfallende Licht in zwei zur Einfallsebene unter f 45O geneigten
symmetrischen Lagen polarisirt angewandt wurde. Eine noch
1) Vgl. hierzu J. E l s t e r u. H. C e i t e l , Wied. Ann. 43. p. 227. 1891.
2) P. I l r u d e , Wied. Ann. 39. p. 481. 1890.
161
Optische Constante des Natriums.
vorhandene Oberflachenschicht auf dem geschmolzenen Natrium
wurde allerdings y etwas vergrossern l), indess kann diese
Vergrosserung bei dem Glanze , den die geschmolzene Flache
besass, hochstens nur wenige Bogenminuten betragen.
Bei dem Versuche, die Oberflache noch einmal zu reinigen
durch Hindurchpressen des Metalls durch den Glastrichter
der Zelle, sprang die letztere, sodass ich genauere Werthe
fur y, die ich durch mehrfache Wiederholung der Beobachtungen gewonnen haben wiirde , leider nicht angeben kann.
Aber selbst wenn 2y = 89OO' sein sollte, welchen Werth ich
bei der Unsicherheit der Beobachtungen als Minimum etwa
angeben mochte, so ergiebt sich n immer noch sehr klein,
namlich zu
n = 0,054,
sodass man wohl jedenfalls behaupten kann, dass f u r die
B-Linie von den bisher beohachteten Metallen Natrium den kleifisteii Brechungsexponenten besitzt, dann folyt die NaK-Ae.qirung,
dann Silber (n = 0,18).
Was die Berechnung der optischen Constanten aus den
Reflexionsbeobachtungen A und q~ anbelangt , so reichen folgende Naherungsformeln fur alle bisher beobachteten Metalle aus.
Man setze:
tg Q = sin d tg 2 y , cos 2 P = cos A sin 2 y ,
S=sincptgcptgP,
so ist
( syg),
n = ~ c o Qs (I +
n x = S s i n Q 1---
Vollig strenge Formeln erK& man in einer fur loga1) Vgl. meine citirte Arbeit p. 488.
2) Vgl. meine citirte Arbeit Wicd. Ann. 39. p. 507. 1890, oder
W i n k e l m a n n , Handb. d. Physik 2. (1) p. 826. In erster Arbeit tritt
P an Stelle der Bezeichnung 2 P in Winkelmann. Hier ist lebtere
Bezeichnung gewtihlt
Ann. d. Phys. u. Chem. N. F. 64.
11
P. Brude. Optische Constante
162
des Natriums.
rithmisches Rechnen noch ziemlich bequemen Form aus der
Bezieliung :
sz. e - - ? i ~= %z (I - i x ) -~ sin2'p ,
wo i die imaginare Einheit bedeutet. Diese Beziehung ergiebt sich sofort aus W i n k e l m a n n , 1. c. p. 822, Formeln (36')
und (37). Aus dieser Beziehung folgt durch Trennung der
reellen und imaginaren Bestandtheile :
n2(1 - 2 ) = S 2 c o s c ) Q + sin2cp,
2 n 2 x = 82sin2Q.
Setzt man daher
so wird
1
x = tg 2
x,
n2 =
+ sina cp
S' cos 2 Q
1-2
F u r den Fall nun, der hier vorliegt, dass 2 y sich sehr
wenig von m / 2 unterscheidet, wird, falls man setzt
und bis auf erste Ordnung in
E
entwickelt:
n
&=
-2PA
= A,
2
sin A '
daher:
1
S = sinytgcptg-A,
2
12%
=
1,
cp
S 1 - sina
2s*
(
n=7-S
sin A
sin' cp
(1 + -
2s2
)
(Naherung).
Hieraus ersieht man, dass bei kleinem E der procentische
Fehler in n sehr gross sein kann. Bei den hier gemachten
Beobachtungen ist daher der procentische Fehler fur n x weit
geringer (da d ziemlich sicher ist) a19 fur n (da ziemlich
unsicher ist).
L e i p z i g , Physik. Institut, 27. November 1897.
(Eingegangen 27. November 1897.)
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