close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Die Photometrie der Fraunhofer'schen Linien.

код для вставкиСкачать
A:
338
Vierordt.
T a b e l l e I,
Wellenlangen der Sauerstotflinien ani
positwen Pol negativen Pol
-
6.45
62-3
613
6l<5
60l)bis
596
5.13
532
I
Banden
..
1332
I 362his
543
532
500
19;
I
..
I 391 his
1 5.50
positiven Pol negstiveu Pot
I 52s bis
-
GO:$
1
,,
..
*I
..
-
152.)
464
558
441
436
436
-
434
472
415
40i
Banden
..
..
..
..
..
.,
?.
,,
husfuhrliclirre Tuliellen xnit den gcnauen Wellenlangen
der beobacliteten Linien werden spster von anderer Seite
gegegeben werden.
B e r l i n . den 23, Marz 1881.
XII. D i e Pltoton~etrieclar ~ i ~ u . c c . r ~ ? ~ ~ fLinierh;
~~~sc?~erz
con K u ~ P
l ierordt.
I n den seinen ,,Untersuchungen iiber das Sonnenspectrurn'& beigegebenen Tafeln druckt K i r c h h o f f die S t i r k e
der dunkeln Linien bekanntlich durch sechs yerschiedene
Grade der Schwarzung aos. Das bei der Verfertigung der
Originaltafeln zu diesem Zwecke befolgte Verfiahren war ein
hochst miihsames. ,,Es wurden zuerst die dunkelsten mit
dicker schnmrzer Tusche gezeichnet; dann die Tusche passend verdiinnt, die Linien der niichsten Ordnung gezogen
und so fortgegangen bis zu den hellsten. War ein Stuck
des Spectrums auf diese Weise gezeichnet, so wurde dasselbe mit dem wirklichen Spectrum verglichen, die Fehler
in der Breite, Schwarze, und mohl auch in der Lage, die
sich fanden, durch neue Schiitzungen verbessert und die
Zeichnung von neuem gemacht. Eine abermalige Vergleichung und eine neue Zeichnung folgte dann, und das so oft,
bis alle Liniengruppen mir mit gewiinschter Aehnlichkeit dargestellt zu sein schienen." Zur besseren Controlirung sind
die Sehwarzen durch die Zahlen 1 (schwachste), 2 , 3, 4, 5
und 6 (tiefste) bezeichnet.
K Vierordt.
339
h n g s t r i j m suchte in seinen ,,Recherches sur le spectre
solaire" die relative Stsrke der Fraunhofer'schen Linien in
ueun verschiedenen Schattirungen darzustellen, ,,abgesehen
Y O U den stiirksten Strahlen. wie C, D, F, b und einigen anderen.'. Urn dem Zeichner Anhaltspunkte bei der Verfertigung der Spectraltafeln zu geben, bezeichnete er die Linien
n i t Zablen von 1 bis 9, sbgesehen von den oben ermlihnten
stiiirksten.
Dass die eben geschilderten, ganz approximativen T'erf'ahrungsweisen, die blvs zu 6 , resp. 10 quantitativ nicht
usher Irestimmbaren, Categorien von Fmunhofer'schen Linien
fuhrten, recht vie1 zu wunschen iibrig lassen, wird kaum
be strit t e n w er den wo lle n.
Mein getheilter Eintrittsspdt kann uuch fur die vorliegeude Aufgube mit SO grossem vortheil benutzt werden,
dass ich mich geraclezu wundern muss, dass cliese so naheiiegende und bequelue Anwendung bisher nielnrtls vorgeschl,igen, geschweige denn verwirlilicht worden ist.
Die Jlethode bcruht auf der, soviel ich XU beurtheilen
vermag, zu dieselu Zwecke vollkommen gerechtfertigten Verwe1thung der bekltnnten Thatsache, dass die Fraunhofer'schen Linien mit zunehmender Erweiterung des Eintrittsspsltes irnmer mehr verschwinden. Zuniichst werden die
Llassesten unsiclitbu, danri der Reihe w c h die weniger
schwvachen , sodass schliesslich selbst die dunkelsten Linien
jwttlche rnit ihren Umgebungen am stiirksten contrastiren)
be1 einer gewissen, relativ selir grossen Brcite nicht lnehr
erkanut werden kijunen.
I c h muss mich im Xachfolgenden darauf beschranken,
der an sich etwas verwickelten Frage den einfachsten Ausclrucl; zu geben, unter dnnahmen, die als annahernd zullissig
erscheinen diirfen, bis die mathematische Theorie - in der
Art, jvie Prof. W i l h e l m D i e t r i c h unlingst die Leistungen
rneines Spectrophotometers scharfsinnig untersucht hat dle bezuglichen Nessungsresultate noch genauer, als ich es
jetzt thue, zu berechnen erlaubt. Zudem kann ich als Physiologe der an sich so interessanten, mir aber fern stehenden Frage nur eine kurze Betrachtung widmen.
2.
*
340
K. Vier or&.
Auch bei sehr engem Eintrittsspalt entspricht beknnntlich einer bestimmten Stelle des Spectrums keineswegs Liclit
von derselben, sondern nur yon nahezu gleicher Wellenlange
und Lichtstarke. Diese Superpositlon der den einzelnen.
unendlich kleinen Punkten des Eintrittsspaltes entsprechenden Spectren nimmt zu mit der Erweiterung des Spaltes.
Die Grosse des Spaltbildes von Liclit derselben Wellenlange
ist proportional der Breite des Spaltes selbst.
Geben wir beiden Spalthalften meines Spectrophotom m , d. h. l i S des ersten
meters dieselbe Breite, etwa 'iZ,
Schrsubenumganges , so liegen die gleichnnmigen Stellen,
also auch die Praunhofer'schen Linien beider Spectra genan
senkrecht ubereinander. Erweitern wir aher die eine Spalthalfte einseitig (am bequemsten durch Drehung der dem
Beobachter am Ocular zunachst erreichbnren Schrnube der
rechten unteren Spaltkante) , so verschiebt sich dns entsprechende Spectrum etwas nach links; zugleich mit der
Verschiebung verbreitern sich die Fraunhofer'schen Linien,
indem sie weniger dunkel werden, d. 11. immer hellere Parhentune der niichst nngrenzenden Bezirke kleinerer Wellenliinge annehmen.
Die rechte (gegen das brechbarere Ende des Spectrums
gerichtete) Grenze der einseitig verbreiterten Fraunhofer'schen Linien steht genau iiber den entsprechenden, durch
die enge Spalthiilfte entworfenen schmalen Linien des anderen, dunkleren Spectrums, sodass der r e c h t e R a n d der
verbreiterten Linien des helleren Spectrums ohne weiteres
gefunden werden knnn, was fur unsere Technik von besonderer Wichtigkeit ist. Die Breite der Linien, also auch
die Stelle des linken Randes derselben, ergibt sich (ganz
stbgesehen von der directen Beobachtung) aus der SpaltweiteWiirde (was weniger bequem ist) die Erweiterung der einen
Spalthalfte am l i n k e n Kantenrand vorgenommen, so ware
die Stelle des l i n k e n Randes der verbreiterten Fraunhofer'when Linie wiederum von selbst indicirt.
Bei irgend einer Breite des Eintrittsspaltes verschwindet
jede Linie, d. h. die Helligkeit des an ihren Grenzbezirk
mstossenden Spectralbezirkes kann jetzt nicht mehr unter-
K. Vierordf.
341
schieden werden von der Helligkeit ihres Grenzbezirkes selbst.
I c h wahle hier absichtlich den kiirzesten Ausdruck, ohne
auf die photometrischen Specialeigenschaften dieser zwei aneinander stossenden Bezirke ausfuhrlicher einzugehen, was
vorerst iiberffiissig ware. Das Auge hat fur die in Rede
stehende Aufgsbe bekanntlich eine sehr grosse Leistungsfkhigkeit; es unterscheidet (von Roth abgesehen)
bis
Lichtstarkeunterschied, bei beweglichem Sehfeld (das
Beobachtungsfernrohr lSisst sich j a auch beweglich einrichten) noch erheblich mehr, bis zu 1/200. Der Grenzpunkt des
Verschwindens einer L i n k lasst sich also mit aller wunschenswerthen Sicherheit bestimmen.
Demnach ist die relative Lichtstarke einer Eraunhofer’schen Linie, wenn mit n die Lichtstirke des hellen Nachbarbezirkes der Linie (bei n Spaltbreite) und rnit n‘ diejenige
spaltbreite bezeichnet wird, bei welcher die Ietzte Spur der
Linie im helleren Spectrum noch kenntlich ist, gleich nln’. Da
7 ~ ‘ fiir jede Linie einen constanten Werth hat, so bezeichnet
diese Zahl auch die Dunkelheitsgrade der Linien, immer im
Vergleich zu ihrem farbigen Nachbarbezirk.
Ich erhielt z. B. fur B 365 -fur C 220 - D 363 (365 386-3340 in drei an zwei verschiedenen Apparaten gemachten Messungen) - E 185 - 6 289 - F fast 600 - fiir G
620, cl. h. 6l/, Schraubenumgange. Da die feinsten Linien schon
bei geringer Spaltbreite verschwinden und bei der, praktisch
freilich nicht mehr verwendbaren Spaltbreite voa
Schraubendrehung (3 der Trommel) Linien verschwinden miissen,
die bei
Schraubendrehung ( g o der Trommel) noch gesehen werden konnen, so folgt daraus, dass die Dunkelheitsgrade der Linien zwischen A und G um das vielhundertfaohe
(im Vergleich zu ihren jeweiligen hellen Nachbarbezirken)
variiren miissen. Die Dunkelheit der Hauptlinien nimmt
somit in der Richtung gegen G von D an im allgemeinen
zu. Die oben angefiihrten Messungen sind beim gewijhnlichen Tageslicht angestellt; die dabei nothwendigen maximalen Spalterweiterungen afficiren das Auge in keiner Weise.
I n der ausseren Halfte des Roth und in Violett bietet dagegen die exacte Bestimmung des Prlnktes des Verschwin-
342
A-. P-ier or&.
dens der verbreiterten Fraunhofer'schen Linien schnrieriikeiten, die erst nach eingehenderen Vorstudien uberwnnden
merden konnen. Zn den Versuchen in den gennnnten Regionen ist das durch einen HeIiostaten in den Spectrnlappnrnt
zu reflectirende Sonnenlicht erforderlich. Bei engem S p d t
erscheinen die Linien bekanntermassen sufs deutlichste; nber
die zum Verschwinden der Linien erforderliche Erweiterung
des Eintrittsspaltes verursacht eine solche Lichtstiirke, (lass
dns Auge fast geblendet wird und sein Unterscheirlnngsvermiigen verliert. Die Xnwendnng von Rmchgliisern ziir
Dampfung ist nicht zweckmksig; im Roth mnndte ich die
erforderliche Anzahl von Lagen V O U rothen Ueberfnngsgliiaern an, ohne aber vorerst vollstiinclig zum Ziele kominen
z i i konnen. h u c h das zerstreute Licht des Spectralapparates
verursacht Schwierigkeiten in den beiden Grenzpartien rles
Spectrums, sodnss ich vorerst aiif die Vntersuchung in cliesen
verzichten musste. Mittelst rneines gethellten Eintrittsspnltes
und der sonstigen Nebeneinrichtungen, die ich Clem Spectrnlappnrat gegeben hnbe, urn denselben nls ivirkliches Messinstrument zii gebrauchen, kann man nicht blos jedwpcle
quantitative Bestimmung im weiten Gebiete d e r Ahsorption
des spectralen Lichtes schneIl und sicher anstellen 9, sondern
auch die Untersuchung, mie obige Messungen zeigen, nuf
die Photometrie der dunkeln Linien ausdehnen.
Die fur die A h s u n g e n giinstigsten Bedingungen hieten
verhiiltnissmassig isolirte Linien, deren bei der allrniihlichen
Erweiterung des Eintrittsspaltes verbreitertes Bild ohne meiteres verschwindet.
Dasselbe ist der Fall, wenn rechts und links von der
211 untersuchenden Linie schwgchere Linien von solcher Blasse
I ) Nxchtlem ich die Giiltigkrit rles Xbsorptionqesetzcs bei der Lichtabsorption durch farbige L6snngen ILngst nachgcwiesen hatte, lirferte,
wa.< mir niir ern-unecht sein konnte, ein Lustrirm spster, G l a n mittel5.t
zeincs Spectrophntometers diesen Nachweis nochmals, nobei ihm n.ohh
ein Eingehen auf die BIessungen seines Vorgingers cleshalb iibrrfliiesig
crscheinen mochtc, weil letztere, urn die Grundlage fiir die Technik der
qu:inritatircn ehernirrhen SpectrsIanalyre festzlintrllcn, in iingleich groesex m T'iiifnng. iind sehr riel znhlreicheren Vcrsnchsrcihen nnsgefuhrt v x r tlcn l i n t 1 soniit d s hinl$inFlich bekannt vorxusgeertzt werdrn tlniften.
K. Vierordt.
343
sich befinden, dass ihr verbreitertes Bild bereits verschwunden ist, wenn dasselbe mit dem verbreiterten Bild der zu
untersuchenden Linie zusammenstossen wiirde.
Da bei der einseitigen Erweiterung des rechten Kantenrnndes des Eintrittspnltes das Bild einer Fraunhofer’schen
Linie sich nur nach links verbreitert, wHhrend es sich bei
der einseitigen Erweiterung des linken Kantenrandes nur
nsch rechts ausdehnt, da also die Richtungen beider Verbreiterungen in Regionen von etwas verschiedener Helligkeit
erfolgen, so sieht man leicht, dass der Punkt, mo die beiden
Grenzen der verbreiterten Linienbilder verschminden, rechts
und links nicht genau derselbe sein kann. Die Linie D
theilt in dieser Hinsicht das Spectrum in zwei Theile. Dieselbe %lit in die Region der grijssten physiologischen Helligkeit; die Helligkeit nimmt aber nach beiden Richtungen
gegen d uncl H ab, und zwar schneller gegen A (ds irn
prismatischen Spectrum die Region A bis D in Bezug auf’
die Wellenliingenunterschiede contrahirt eracheint), langsamer
von D bis H (besonders auch wegen der von E an beginnenden Verbreiterung des Spectrums), wie ich in meiner Schrift‘)
durch eingehende Messungen nachgewiesen habe.
Deshalb muss das durch die Erweiterung des Eintrittsspaltes verbreiterte Bild einer Fraunhofer’schen Linie zwischen A und D sich in der Richtung gegen A ein wenig
mehr ausdehnen, als in der Richtung gegen D, wahrend
zmischen D und E es sich umgekehrt verhalt. Man kann
sich selbstverstandlich bei dunkleren Liaien (die helleren
verschwinden vie1 zu friih) davon leicht durch das Experiment uberzeugen. Auf diese Unterschiede konnte ich aber
bei meinen Messungen aus Mange1 an Zeit nicht eingehen.
I n der optischen Werkstatte yon K r i i s s in Hamburg
Less ich einen Spectralapparat mit vier beweglichen Platten
om Eintrittsspalt verfertigen (entsprechend der Abanderung,
die ich meinem urspriinglichen Apparat gegeben habe); jede
der vier Platten ist mit einer besoaderen Mikrometerschraube
und graduirten Trommel versehen. Ausserdem aber ist die
1) V i e r o r d t , Die Anwendung des Spectralapparates ziir Messrmg
und Vergleichnng der Stiirke des farbigen Liehtes. Tuhingen 1871.
Vorrichtung getroflen, dass sowohl die b e i d e n oheren, nls
die b e i d e n unteren Platten, . also jedes gegeniiherstehende
Plattenpaar , durch einen einzigen Handgriff bewegt werden
konnen. Jedes Plattenpaar wird durch eine Axe bewegt.
auf welcher eine rechts- und eine linksgewundene Schraube
sich befindet. Die Hahe der Schraubengange ist eine sehr
kleine und ist dieser Theil der Aufgube dem Verfertiger
vorziiglich gelungen. Einige andere Einrichtungen sind weniger gut ausgefallen, doch werden Correcturen nachtraglich
moglrch sein. Fiir unseren vorliegenden Zweck ist der
Apparat aber sehr brauchbar, sodass ich nehen cler e i n s e i t i g e n auch die s p m m e t r i s c h e Spalterweitcrung am
Kriiss‘schen Apparat angewandt habe, die iibrigens, \vie
oben bemerkt, auch an meinem gewohnlichen, mit vier Platten
versehenen ApparRt, wenn auch minder bequem, Iiergestellt
merclen knnn. Man sieht dann sehr deutlich, dass die mit
der symmetrischen Erweiterung des Spaltes verhreiterte
Fraunhofer’sche Linie im VergIeich zu der analogen, sehr
schmnlen Linie des dunklen Spectrums der snderen Spalthiilfte sich in der Riclitung der lichtstgrkeren N:tclibarregion
etwas weniger verbreitert, d i in der anderen Richtung.
h u f nlles dieses Detail ksnn ich mich sber hier nicht
einlassen; ich beschrinke mich nur noch auf ein Beispiel.
mie auch die schwacken Frnunhofer’schen Linien photometrisch gemessen merden konnen.
Z u dem Zwecke wiihlte ich den Spectralbezirk E bis 6.
Icb sehe in demselben bei g e m o h n l i c h e r R e l e u c h t u n g
mit meinen kleineren Apparaten nur neun Linien. Der
Abstand zwischen E und b” sei mit 250 bezeichnet. In ihm
sind sichtbar :
1) bei 0: Linie E,
2) eine zweite bei ca. 40; sie wird wohl dem entsprechen.
was K i r c h h o f f zwischen 1540 bis 1550 abbildet.
3) eine der nachstfolgenden sehr nahe liegende, schlecht
contourirte Linie.
4) bei 120 eine relativ starke, wohI 1569 K i r c h h o f f ’ s
(Eisenlinie),
5) eine schlechtcontourirtebei 150.etwa 1600K i r c h h off’s.
.
K. Vierordt.
345
6) eine stiirkere bei 180, etma 1615 K i r c h h o f f ’ s .
7) eine schIecht contourirte, etwa 1627 K i r c h h o f f ’ s .
8) b ’ = 1634 K i r c h h o f f ’ s .
9) b”= 1650 bis 1655 K i r c h h o f f ’ s (in kleineren Apparaten eine einzige Linie).
Die relative Dunkelheit derselben ist:
1) E 186 (mit einem zweiten Apparat gemessen 1S5),
2) 30. 3) Diese Linie verschmilzt schon bei 15O der ersten
Scliraubenumdrehung mit der vierten.
4) 7’7.
5) 20.
6 ) 40.
7) 20.
S) u. 9) 288 (mit einem zweiten Apparat gemessen 290).
Diese Angaben beruhen auf nur wenigen Messungen:
bei gehijriger Wiederholung der letzteren wiirden sie naturlich vie1 genauer czusfallen.
Es versteht sich von selbst, dnss bei allen diesen Versuchen der Spectralapparat so eingestellt sein muss. dass
die Linien (bei engem Spalt) im Maximum ihrer Deutlichkeit
erscheinen. Die Erkennung der eben noch merklichen GrenZen der verbreiterten Linien mird dnrch abwechselnde Anwendung eines Rauchglases, ausserdem durch Bewegung des
Beobachtungsfernrohres (an grosseren Apparaten) sehr gefordert.
Die Messung der r e l a t i v e n Lichtstzrke der Frnunhofer’schen Linien, d. h. ihrer Lichtstarke im Vergleich zu
ihrer hellen Umgebung, ist unsere ngchste und wichtigste
Aufgabe. Die p h y s i o l o g i s c h e Lichtstarke zweier verschiedenen Farbentone wird, wohl mit Recht, nicht als Ausdruck
der objectiven, physikalischen Lichtstarke angesehen; gleichmohl kann nicht bestritten werden , dass wenigstens innerhalb desselben Farbentones die physiologische Lichtsfarke
der physikalischen nahezu proportional ist. Demnach miissen
die obigea photometrischen Bestimmungen der 3raunhofer’schen Linien den objectiven Lichtstarken (wie man letztere
auch definiren mag) innerhalb desselben Spectralbezirkes
proportional sein.
Ganz anders gestaltet sich die Frage, wenn es sich urn
die a b s o l u t e physiologische Lichtstarke der Linien handelt.
Ein. wenn ich so sagen darf: objectives Hiilfsmittel. iini die
34 6
K Viero r dt.
physiologische Lichtstiirke besser, als es mit der Fraunhofer’schen Methode moglich ist, zu messen, habe ich in meiner
uben citirten Schrift pmktisch bewahrt gefunden. Von dieaem Standpunkt aus ist es einleuchtend, dass in den fur
unsere Empfindung hellsten Bezirken, z. B. im Gelb, eine
Braunhofer’sche Linie mit viel geringerer Intensitat (nach
relativem Naass gemessen) eine viel grossere Lichtstarke
hsben muss, als eine ,,sehr dunkle;; Linie in den lichtachwiicheren Bezirken des Spectrums.
Die Photometrie der Fraunhofer’schen Linien des Sonnenspectrums ist mit meinem Spectrophotometer sehr bequem
ausfiihrbar, das den weiteren Vortheil bietet, dass das Licht
durch keine sonstigen Nebeneinrichtungen geschwiicht wird.
Spectralapparate, welche polarisirtes Licht verwenden!
geben geringere Lichtstkken, sodass bei Anwendung der zur
quantitativen chemischen Spectralanalyse erforderlichen continuirlichen Flammenspectra dem Eintrittsspalt eine relativ
grosse Breite gegeben werden muss und selbst dann brauchbare
Nessungen im ausserstenRoth undimviolett nicht mehrgemacht
werclen konnen. Unser Unterscheidungsvermigen fur Lichtstiirkeunterschiede ist bekanntlich bei geringer Ileleuchtung
sehr erheblich beeintrachtigt. Man arbeitet deshdb an lichtschwachen Spectralapparaten unter ungiinstigen Bedingungen.
Muss der Eintrittsspalt gar bis auf 1 mm erweitert werden,
um ein gehorig helles Spectrum zu erhalten, so beeintrachtigt das, wie man leicht sieht, die Exactheit der Messungen
bei der quantitativen chemischen Spectralanalyse erheblich.
Moge die hier vorgeschlagene und von mir bewahrt
gefundene Methode der Photometrie der Fraunhofer’schen
Linien recht bald experimentell griindlich weiter verfolgt
werden. Arbeiten der Art wiirden die Dunkelheitsgrade der
Linien in exacten Ordinaten graphisch darstellen lassen. Ich
irre wohl kaum mit der Behauptung, dass die Lichtstarke,
specie11 auch die der dunklen Linien bei weitem die charakteristischste und wichtigste Eigenschaft der Spectra der
Himmelskorper bietet.
T i i b i n g e n , April 1881.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
437 Кб
Теги
die, der, fraunhofer, linien, schet, photometric
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа