close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Die Temperaturabhngigkeit des lichtelektrischen Primrstromes im Diamanten.

код для вставкиСкачать
941
2. Die ~ernperaturab~~ngigke.2.t
des
ICchfeTektrdschen Prdmlirstrornes Cm DQamanten;
von
Eerbert Lenx
Einer Einladung von Hrn. Prof. P o h l folgend, zog ich
in den Osterferien nach Gottingen, um eine Liicke in meinen
Arbeiten iiber den lichtelektrischen Strom im Diamanten
auszufiillen. Ich verweise auf meine Arbeiten l), gebe aber
zum direkten Verstandnis den Stand der Untersuchungen
kurz an.
Im Innern von isolierenden Kristallen wie Zinkblende
und Diamant konnen sowohl durch Bestrahlung mit Licht
bestimmter Spektralbereiche wie durch BeschieBung mit
Kathodenstrahlen in Richtung des elektrischen Feldes Elektronenstrome erzeugt werden.
Das Auftreten dea Halleffektes beweist, daB beide Elektronenstrome sind.
Zwei Tatsachen konnten lange Zeit nicht miteinander
in Zusammenhang gebracht werden:
Der stationare, durch Lichtbestrahlung hervorgerufene
Elektronenstrom war stark temperaturabhangig. Beim Diamanten sank er von 380° absolut linear ab, bis er bei ungefahr
125 O absolut den sechsten Teil seines Wertes bei Zimmertemperatur, den neunten Ted seines Wertes bei 380° erreicht
hatte. Von 125O bis 20° absolut blieb er annahernd temperaturunabhsngig. Bei Zinkblende verschwand der Strom vollig.
Der Einfachheit halber sei die alte Figur bier nochmals hergesetzt. (Vgl. Fig. 1).
Der durch BeschieBung mit Kathodenstrahlen an Zinkblende erhaltene Strom war jedoch uber den weiten Bereich
von 20 0 bis 293 O absolut temperaturunabhangig.
1) H. Lenz, Phys. Ztechr. S. 435) 1924; S. 365. 642. 1925; Ann.
d. Phys. 77. S. 449. 1925; 82. S. 115. 1927; Gudden undPohl, Phys.
Ztschr. S. 481. 1925.
942
H . Lea2
Dieses Ergebnis erschien merkwurdig, weil doch angenommen werden konnte, daB es sich um zwei Elektronenstrome mit gleichem Mechanismus handelt, um so mehr, a19
beide auch noch den gleichen Halleffekt zeigten.
Es wurde nun vor allem der lichtelektrische Strom am
Diamanten untersucht. Die Messung des Halleffekts bei der
Temperatur der flussigen Luft zeigte, daB derselbe temperatur-
Fig. 1
unabhangig ist, daB also die freie WeglBnge, bzw. die Geschwindigbeit der Elektronen als konstant angenommen
werden darf.
Nun hatte aber die Anzahl der lichtelektrisch frei gemachten Elektroaen temperaturabhangig sein bonnen. Gudden
und P o h l hatten am Steinsalz gefunden, daB beim Ubergang
von der Zimmertemperatur zur Temperatur der flussigen
Luft die Kurve der spektralen Erregung ein wenig nach
biirzeren Wellen verschoben wird. Ein ahnlicher Effekt
durfte auch beim Diamanten angenommen werden. Aber
nur, wenn die Verschiebung sehr vie1 groBer ware als beim
Temperaturabhangigkeit des lichtelektr. Primarstromes usw. 943
Steinsalz, wenn also der wirksame Spektralbereich weit nach
dem kurzwelligen ruckt, wo in dem Quarzquecksilberlicht keine
Lhien mehr sind, konnte sie zur Erklarung des starken Stromabfalls herangezogen werden. Trotzdem wir das von vornherein als unmoglich angesehen hatten, sollte die Verschiebung der spektralen Stromverteilungskurve best,immt werden.
Verauchaanordnung
Der optische Teil bestand aus einer der ausgezeichneten
doppelten Zerlegungen des P o hlschen Institutes. Licht-
L
5
quelle, Linsen, Spalte und Prismen sal3eri auf drei drehbar
miteinander verbundenen Zeissschienen. Der Endspalt stand
fest, er wurde stets scharf auf eine Thermosaule zur Energied
messung oder auf einen Diamanten abgebildet. Thermosaule und Diamanthalter waren zwischen Anschlagen auf
eiaer kleinen Zeissschiene, die senkrecht auf der groBen saB,
verschiebbar. Durch Schwenken der beiden letzten Arme
und Verschiebung der mittleren Linsen konnte die jeweils
gewunschte Linie scharf in den Endspalt gebracht werden.
Von 405pp bis 240,up wurden Steinsalzprismen, von 240,up
ab Quarzprismen benutzt. Das letztere war notig, weil die
Dispersion des Steinsalzes im Ultraviolett zu grol3 wird, so
944
H. Lest2
da8 die Linien zu breit werden. Als Lichtquelle wurden benutzt: Die Hg-Lampe von 405pp bis 240pp mit 15 Linien,
der Cadmiumfunken rnit den Linien 275, 257, 232, 226, 219
und 214, der Zinkfunken mit den Linien 210, 206 und 203.
Die beiden Funken wurden rnit Resonanzinduktor betrieben.
Die starken Hg-Linien wurden der bequemeren lichtelektrischen
Strommessung wegen mit Siebblenden geschwacht und zwar
405, 365, 313 auf ungefahr I/*, 334, 265, 254 auf l/*, 302 auf
und 296 und 280 auf lI2. Die Zeisssche Thermosaule war
flechs/g$cheer fipf
Fig. 3
luftdicht eingekapselt und saB noch in einem Wasserkasten.
Ihre Zuleitungen und das Galvanometer waren in geerdeten
Metallschutz eingeschlossen.
Der elektrische Teil der Anordnung bestand aus einem
Topf, ahnlich dem, wie ihn Hr. Dr. Flechsig erstmalig
angewandt und beschrieben hat.1) Dieser Topf ist eine
Art Dewargefa8 aus Metsll, nur mit dem Unterschied, daS
die abzukuhlenden Dinge nicht in das Innere des Innenmantels, wo die flussige Luft ist, sondern in dem Zwischen1) Flechsig , Zur Lichtabsorption m verfitrbten Alkalihalogeniden.
Ztschr. f. Phys. 36. S. 607. 1926.
Temperaturabhang;gkeit des lichtebktr. Prinzarstromes usw. 945
raum zwischen beiden Manteln, im Vakuum, auf einer Kupferplatte sitzen, die direkt an dem inneren Mantel angelotet ist,
und die durch Leitung von demselben her in kurzer Zeit abgekuhlt wird, wie ein Thermoelement anzeigt. Der Innenmantel war oben sehr verengt und hing zur Vermeidung von
Kalteverlusten an einem Neusilberrohr, durch das zugleich
die flussige Luft eingeblasen wurde. Der AuBenmantel wurde
mit einer Kupferschlange, durch die Wasser floB, warm gehalten. Er konnte, um zu Montagezwecken in das Innere
des Topfes zu gelangen, in seiner oberen Halfte abgenommen
Tabelle 1
Diamant I
Spektrale Verteilune: des lichtelektrischen F’rimiirstromes (Einsatzstrom).
80 Volt an 2 mm. Zimmertem] ratur.
Y
-
-
2.MeBreihe
1. MeSreihe
$ .2
a
’4
w
j
@
405 ’
365
334
313
302
d:”
13,3
33,O
16,O
11,3
36,8
296
22,8
289
280 ’ Hg
275
270
265
254
248
244
21,o
11,o
990
12,5
15,5
10,5
16,O
240
-
Annalen der Physik. I
4
d
.$
__ __ __
8 52
88
f!!
,
BEI gu3 w
a8
ww
__
__ __
Folge. 83.
U
Y
__ n
0,38 9 8 395
0,38 35,5 L3,5
0,58 11,o 6 8
0,67 11,3 73
0,49 41,s 17,5
56,3 23,5
0,60 28,5 14,O
42,O 22,o
0,57 20,5 12,o
0,68 16,O 10,o
0,69 10,5 798
0,68 17,O 11,o
0,59 19,8 12,5
0,90 16,O 12,o
0,59 18,O ll,o
7,o 890
68
- 6,O
2,5 6 4
- 21,5 15,O
- 12,5 990
- 29,O 60,O
- 23,O 30,O
- 14,O 10,5
- 15,5 795
- 18,O 3,6
Un3,O 0,5
iichor
190 092
-
-&
8 *&
a a
0,39
0,38
0,55
0,64
0,42
0,42
0,49
0,52
0,58
0,63
0,74
0,65
0,63
0,75
0,61
__
3.MeBreihe
8
z3
__
Ei
R
__ __
10,8
33,O
17,3
15,5
_
.
mOr)
-8 z3
A
#
:!i
v3
__
Y
3;
5,o 0,46 0,41
L6,O 0,48 0,41
L2,O 0,70 0,61
L0,5 0,6E 0,66
75,O t4,O 0,5E 0,50
51,l 27,O 0,52 0,55
34,O 19,5 0,57
27,5 17,O 0,62
17,O 13,5 0,8C
22,o 16,5 0,75
26,3 20,5 0,77
18,2E 17,5 0,9E
25,5 25,O 0,9E
0,88 l>,3 14,5 1,OE
0,57
0264
0,74
0,69
0,66
0,87
0,73
0,95
0,88
5,o
2,4
0,69 15,O
0,72 12,o
291 39,O
193 31,5
0,75 10,5
0,48 884
594
032
0,17 4,o
18
092
7-0 1,4 1 3
14,O
14,O
21,5
26,O
12,o
830
6,5
0,2
03
62
1,OE 0,89
0,79
1,5E 1,82
132 1,25
0,s: 0,81
1,OE 0,76
0,s: 0,51
0,Of 0,11
092 092
0,8f
H. Lenx
946
Tabelle 2
DiamaPtt I
Spektrde Verteilung des lichtelektrischen Prim&mtromes. (Eimtzstrom).
80 Volt an 2 mm.
T e m p e r a t u r der fliissigen Luft.
~
1. Meareihe
___
o w
ga
G O
13
Sti
11,75
26,O
35,5
13,5
34,4
23,5
15,8
15,8
995
14,5
14,3
11,8
20,3
8,O
2,3
10,o
5,o
15,O
13,O
6,O
5,o
2,o
1,5
190
~
270
265
254
248
244
240,
275
257
232 Cd
i;
G$j
2. M&reihe.
~
L.sg 3re
)
.B
da
98 Q
am
8
=
-$
- __
5 8 0,43
58
990 0,35 22,3
920 0,25 11,8
995
990 0,67
22,o 0964 29,3
15,O 0,64 21,8
ll,o 0,70 16,8
10,o 0,64 14,O
995
7 8 0,74
11,5 0,80 13,5
12,o 0,84 14,3
997 0,82 10,5
21,o 1,04 19,o
10,o 1,25
795
3.5
4,o 1,78
495 0,45 11,5
6,5
3 8 0,76
24,O 1.6
17,O
l0,O 0,77 14,O
495 0,85
58
58
3,O 0,60
270
1,3 0,65
190
1,o 0,7
190
0,5 0,5
~
3. MeJ3reihe
.-acaJ
0
3
w. 2 8
a
E
5
-c
2m
d a
4
G
29
.* 6
z1-7
42
&
El
__
_-
-
0,35
0,25
0,54
0,63
0260
0,41
0,50
0,57
0,53
0,55
0,60
0,57
0,74
1,13
1,23
0,44
0,62
2,45
0,73
0,72
0,64
0,65
1,oo
0,3
L0,O
25,4
L0,O
78
t4,O
0,34
428
0,38
0,61
0,56
0,47
0,55
0,59
0,60
0,70
0,68
0,67
0,78
1,04
1,31
0,45
0,69
2,03
0,75
0,78
0,62
0,65
0,85
30,O
23,5
L7,5
L1,O
15,5
17,2E
L1,O
22,5
83
3,3
-
-
-
-
I
unsicher
0,4
Die Vakuumdichtung geschah mittels eines Weckringes. Evakuiert’ wurde m i t Gade- und Vorpumpe. Zwei
Rohrstutzen mit aufgekitteten Quarzfenstern erlaubten es,
die Kristalle zu bestrahlen. Die Zuleitungen fuhrten mittels
eingekitteter Bernsteinstucke durch den auBeren Mantel in
das Vakuum zum Diamanten, der zur besseren Warmeleitung
zwischen Steinsalzelektroden saB. Der Strom wurde mit
einem Einfadenelektrometer von
Volt/Skt. Empfindlichkeit gemessen, dem nach Bedarf ein Kondensator zugeschaltet
wurde.
Temperaturabhangzgigkezgit des lichtelektr. Primarirstromes usw. 947
Die Messung sowohl bei Zimmertemperatur als bei der
Temperatur der fliissigen Luft geschah folgendermal3en:
Der Diamant wurde eine Minute lang mit rotem Licht
zur Ausleuchtung bestrahlt, die gewiinschte Linie eingestellt,
die Ruhelage der Thermoskule abgelesen, nach 50 Sekunden
der Aussohlag, nach weiteren 50 Sekunden abermals die Ruhelage. Dann kam der Topf mit dem Diamanten vor die Linie
und der lichtelektrische Einsatzstrom der ersten 10 Sekunden
wurde gemessen.
Die Ergebnisse sind in Tab. 1 und 2 und in Fig. 4 verzeichnet.
5
IS
Je drei MeBreihen fur Zimmertemperatur und fiir fliissige
Lufttemperatur sind angegeben, und zwar die Energie der Linie
als Ausschlage des Galvanometers der ThermosBule sowohl,
wie der Strom in Skalenteilen. Der Strom auf eine willkiirliche Einheit der Energie bezogen, befindet sich jeweils in
der dritten Reihe, das Mittel aus den drei Mefireihen in der
letzten. Diese Werte sind als Funktionen der Wellenlange
in der Kurve dargestellt.
Das Ergebnis war iiberraschend. Die Kurve bei der Temperatur der fliissigen Luft liegt wenig tiefer als bei Zimmertemperatur. Das Maximum scheint ein wenig schmaler zu
werden und einige ,up nach kurzeren Wellen zu gehen. Die
letzten drei Linien, die Zinklinien, waren schwer zu messen.
Iihnliche Kurven ergaben zwei andere Diamanten. Nur daB
die Ausbeute nach dem Hauptmaximum nicht zu-, sondern
62*
948
H. Lenx
abnahm, bzw. in gleicher Hohe blieb, was auf die grorjere
Verunreinigung dieser Diamanten zuruckgefuhrt werden kann,
wie weiter unten gezeigt wird.
Es stehen sich also die folgenden Tatsachen gegenuber:
Starke Temperaturabhangigkeit des stationaren Stromes und
nahezu Temperaturunabhhgigkeit des Einsatzstromes. Damit ist vorerst erwiesen, daB eine Verschiebung des spektralen Empfindlichkeitsbereiches fur die Abnahme des stationaren Stromes mit fallender Temperatur gar nicht verantwortlich gemacht werden kann. Es liegt uberhaupt kein
optisches, sondern ein elektrisches Problem vor. Es ist daher
fur die Untersuchung der Elektronenbewegung vollig gleich,
ob mit spektral zerlegtem oder weirjem Licht gearbeitet wird.
Das war ja eigentlich auch nicht anders zu erwarten.
Bevor wir die Erklarung der Verschiedenheit der beiden
Strome, Einsatzstrom und stationarer Strom, mitteilen, sei
auf einige interessante Punkte obiger Kurven hingewiesen.
Kurve a zeigt Maxima bei 320, 275 und 254 ,up. Diese Maxima
traten immer wieder auf, lagen auch bei zwei anderen Diamanten an den gleichen Stellen, so da13 sie nicht mehr als
Streuungen angesehen werden konnen. Bei fliissiger Luft
scheinen diese Maxima nach kurzeren Wellen zu gehen: Das
eine nach 310, das zweite nach 270, das dritte tritt noch als
Verdickung bei 244 auf.
Das Hauptmaximum liegt langwelliger (bei ungefahr 237) als das von Gudden und P o h l
an ihrem Diamanten gefundene (ungefahr 225) und ist auch
kleiner. Eine Stiitze fur diese Befunde war der Gang der optischen Absorption bei Zimmertemperatur, der mit der Photozelle als log (I&) aus dem direkten und dem geschwachten
Licht bestimmt wurde.
Diamant I, den ich fruher oft benutzte, zeigt auBer einem
langwelligen Maximum eins bei 275 und eins bei 252. Die
Hauptabsorption setzt schon bei 240 ein. (Die von Gudden
und P o h l gefundene erst bei etwa 230.)
Die Diamanten 11, I11 und IV, an denen man bei Vergleich mit dem Diamanten I schon mit bloBem Auge einen
grauen Schimmer von Verunreinigungen entdecken kann,
zeigen noch wesentlich mehr Beimengungen. Die Absorption
ist bei 302 bereits so stark, dalj die Maxima an dem Gang der
Absorption nicht mehr erkenntlich sind. Wenn man von der
Te.mperaturabhangigkeit des lichtelektr. Primarstrornes usw. 949
noch kurzer liegenden Eigenabsorption der Gottinger Diamanten niohts wuBte, man wurde wohl die einsetzende Absorption der Diamanten 11, 111, I V bei 313 oder die des Diamanten I bei 240 als die Eigenabsorption des Diamanten ansehen. Die Herren Gudden und P o h l haben mit ihrem
Brasilianer Diamanten einen guten Griff getan. Aber auoh
dieser scheint nicht ganz ideal au sein. Gudden und auch
P e t e r haben in dem Bereich zwischen 225 und 405pp mit
5 Linien gearbeitet. Ich habe die Leitfghigkeit dieses Diamanten in demselben Bereich nochmals mit 18 Linien geGang der optischen Absorption bei den
Diamanten I, 11, III, IV.
224 234 24 250 264 270 280 230 3&’ 370 320 330 3W 350 360 370 80 3 0 4UO 470
Fig. 5
/I?
PP
messen. Wenn man das Ergebnis in groBem MaBstab auftragt, so sieht man selbst an diesem sehr reinem Diamanten
an den gleichen Stellen angedeutete Abweichungen von der
Geraden. Es sei dahingestellt, ob es nicht noch reinere Diamanten gibt, deren Eigenabsorption noch kurzwelliger liegt.
Die an meinen 4 Diamanten gefundenen Maxima (sie weichen
bis zu 40 Proz. von der Geraden ab) legten die Vermutung
nahe, daki sich es hier rim Lenardsche &Maxima handelt.
Mit einem Aluminiumfunken bestrahlt, phosphoreszierte
Diamant I V reoht kraftig, I1 und I11 schwach. Beim Aushsizen lieferten sie eine stattliche Lichtsumme. Merbwurdigerweise phosphoreszierte Diamant I gar nicht, obwohl bei ihm
950
H. Lenx
die Maxima in der Leitfahigkeit und in der Absorption auftraten. Leider konnte wegen der beschrankten Zeit die Absorption und ihre Verschiebung mit der Temperatur nicht
genau bestimmt werden. Es wlire die Reflexion eines jeden
Diamanten in Abhangigkeit von der Wellenlange und der
Temperatur oder an deren Stelle der Brechungsindex zu bestimmen gewesen. Zur Berechnung der wirklichen Absorption
habe ich versucht, die von Peter1) an dem Gottinger Diamanten Werte des Reflexionsvermogens zu benutzen, die
awischen 405pp und 226 ,up von 17,8 Proz. auf 21,s Proz.
kontinuierlich ansteigen. Das ergab unmogliche Werte, die der
Vermutung recht gaben, daB auch der kontinuierliche Gang
der Reflexion durch Verunreinigungen beeintrachtigt wird.
Mit diesen Ausfiihrungen sol1 gezeigt werden, wie wichtig
die Reinheit des Diamanten fur optische Untersuchungen
ist. Bei der Leitftihigkeit der Diamanten scheinen die Verunreinigungen, wenn sie nicht groBer als Spuren sind, jedoch
eine so groBe Rolle nicht zu spielen. Wenn man nun berucksichtigt, daB meine Diamanten 11, I11 und IV (die Herkunft
von I ist nicht bekannt) aus einer Reihe von 20 siidafrikanischen Rohdiamanten ausgesucht worden sind, die alle klar
aussahen, von denen aber die meisten aus unbekannten Grunden
nicht einmal im Dunkeln isolieren, so mochte man fast
sagen, daB der Diamant ein ungeeignetes Material fur optische
Untersuchungen ist. Schoner sind in dieser Beziehung z. B.
die Kristalle der Alkalihalogenide, die zwar in der Natur nicht
rein vorkommen, die man aber auflosen, beliebig oft reinigen
und neu ziichten kann.
Kehren wir nunmehr z u r Untersuchung der Verschiedenheit des Einsatzstromes und des stationaren Stromes zuriick.
Ausgegangen wurde von folgender Uberlegung : Beim
stationaren Strom entsteht durch Abwanderung der lichtelektrisch im Innern des Kristalls ausgelosten Elektronen
eine positive Raumladung, da die Elektronen von der Kathode
her nur zogernd nachgeliefert werden. Das zeigten die fruheren
Messungen uber die Spannungsverhaltnisse langs des Kristalls. Diese Raumladung, eine Art Polarisation, erzeugt
eine Gegenspannung im Kristall, welche die angelegte Spannung
vermindert. Die verbleibende Spannung erzeugt einen Strom ,
1) Peter, Ztschr. f. Phys. 15. S. 358. 1923.
Temperaturabhangigkeit des lichtelektr. Primarstromes usw. 951
der kleiner ist, als er ware, wenn die angelegte Spannung
voll zur Geltung k8me. Es muate also untersucht werden,
ob sich die Raumladung mit der Temperatur iindert. Man
kann den Strom, der durch ein kleines Vergleichslicht hervorgerufen wird, als MaB der Spannung ansehen. Der Strom
mu13 nur so klein sein, da13 die Polarisation whhrend der
Zeit seines FlieBens nicht allzu stark abnimmt. Es m d e n
aber nicht die Strome direkt verglichen, die durch die Polarisationsapannung bei Zimmertemperatur und bei der Temperatur der flussigen Luft entstehen, sondern bei jeder Temperatur wurde der Polarisationsstrom mit dem ausgeleuchteten
finf&neL?ktrometer
Fig. 6
Schaltungsekizze
Kristall entstehenden normalen Einsatzstrom vergliohen. (Alles
bei Bestrahlung rnit demselben kleinen Vergleichslicht). Dann
kann man direkt sagen: Bei Zimmertemperatur betragt die
Polarisation diesen, bei der Temperatur der flussigen Luft
jenen Bruchteil der angelegten Spannung.
Die benutzte Versuchsanordnung (Fig. 6) war folgende :
Der im Flechsigschen Topf befindliche Diamant konnte
von der einen Seite rnit dem konzentrierten unzerlegten Licht
der Quarzlampe, oder mittels eines KlappspiegeIs mit dem
rotgefilterten Licht eines Kohlebogens, von der anderen
Seite mit einem kleinen 4-Volt-Lampchen bestrahlt werden.
Die eine Seite des Diamanten konnte mit einem Einfadenelektrometer, dem ein Kondensator parallel lag, die andere
mit einem isoliert stehenden Galvanometer, hinter dem 120 Volt
H. Lenx
952
Spannung lagen, verbunden werden. Beide Seiten konnten
gleichzeitig oder einzeln geerdet werden.
Jede einzelne Messung wurde sowohl bei Zimmertemperatur, wie bei der Temperatur der flussigen Luft so durchgefuhrt, wie in nachfolgender Tab. 3 angegeben ist.
Zuerst erfolgte eine 5 Minuten lange Bestrahlung des
kurxgeschlossenen Kristalls mit rotem Lieht, bis kein Strom
Tabelle 3
Temperaturabhtingigkeit der rtiumlichen Polarisation im Diamanten.
11.
IElektrometer
Skt.
5
z
9; 4,5;
1 3,5; 2,5;
2; l,b
10
statio ntirer
Strom
a-
Lampe
Galvanom.
Skt.
1
9
1
.-bn 0; . . .
:B 3
8 1
I
~
31
V.
VII.
LichtDunkelelektr.
;Tom der EinsatzPolari strom
sations ler Polari
Pammg sation
1 je lOsec 4-VoItElektro
Lampe
Elektro
meter
Skt.
meter
Skt.
Polarisations
strom
mit dem
Kohlebogen
n jelOsec
Elektrometer
Skt.
1
2
8; 6; 4,5
097
2
34; 12;
8; 6;
4; 2;
1,5;
275
1; 0,5;
093;
795
100; 34;
19; 11
2; 1 ;
1; 0,s;
077
7,5
100; 45;
45; 32
2; 1;
096
7
-
-
-
-
____
32; 11;
__3; 1;
33
35
I
I
I
I
IV.
__4; 1,5;
I
13
E
111.
fichtelektr.
Ehsatzstrom
4-VOltLampe
Elektrometer
Skt.
lo
0)
___.
I
9 1 7
1
E
36;
12; 8 ;
6
092
6
78 0
1~
110; 50;
45; 32
(Von den Zahlen in Reihe I, IV und VII bedeutet die erste den Strom in
Temperaturabhangigkeit des Ziichtebktr. Primarstromes usw. 953
mehr flieBt. Dann wird die Spannung angelegt. Der abklingende Dunkelstrom, der die beweglichen Ladungen w e e
fuhrt, wird fur je 10 Sekunden 60-70 Sekunden hindurch
gemessen, bis er normal klein ist. (Reihe 1.) Der Einsatzstrom der ersten 10 Sekunden bei Bestrahlung mit dem
4-Volt-Lampchen wird gemessen. (Reihe 2.) Das volle Licht
der Quarsquecksilberlampe wird 2 Minuten auf den Kristall
geworfen, der Strom nunmehr im Galvanometer gemessen,
bis er stationar geworden ist. (Reihe 3.) Dann nimmt man
erst das Licht, dann die Spannung weg, so daB der Kristall
an beiden Seiten an Erde liegt, die Polarisation sitzt nun
im Kristall und halt sich lange. Es tritt auch jetzt ein kleiner
Dunkelrucklauf ein, der dem Dunkelstrom in Reihe 2 entspricht
und der fur je 10 Sekunden 30-60 Sekunden lang beobachtet
wird, bis er klein geworden ist. (Reihe 4.) Nunmehr enterdet man wieder das Elektrometer, lafit das Licht des 4-VoltLampchens auf den Kristall fallen und miBt den durch die
Polarisationsspannung hervorgerufenen Einsatzstrom der ersten
10 Sekunden (Reihe 5.) Das Verhaltnis zwischen diesem Stroni
und dem regularen Einsatsstrom steht in Reihe 6. Um nun
eine Vorstellung su haben, wieviel Elektrizitat im Kristall
aufgespeichert war, miBt man den Strom langere Zeit fur je
10 Sekunden, der durch Bestrahlung des Diamanten mit dem
Kohlebogenlicht entsteht. (Reihe 7.)
Aus dieser Tabelle ersehen wir an bereits bekannten
Tatsachen:
1. Der bei Zimmertemperatur auf einen kleinen Wert
zuruckgehende Dunkelstrom ist bei flussiger Luft nicht mehr
vorhanden. (Reihe 1.)
2. Der Einsatzstrom ist bei flussiger Lufttemperatur
kaum geringer als bei Zimmerteniperatur. (Reihe 2.)
3. Der stationare Strom sinkt auf ungefahr %. (Reihe 3.)
4. Der Dunkelrucklaufstrom der Polarisationsspannung
ist bei flussiger Luft kleiner nls bei Zimmertemperatur, ist
aber vorhanden. (Reihe 4.)
5. S b Maupresultat der Untersuchung folgt nunmehr :
Dia Polarisationsspannung betragt bei Zimmertemperatur etwa 20 Proz., bei flussiger Luft aber 85 Proz. der angelegten Spannung. (Reihe 6.) Also verhalten sich die effektiv
wirksamen Spannungen wie 5,3:1. Damit scheint also die
954
H. Len2
Abnahme des lichtelektrischen Stromes, wie ich sie fruher
fand, erklirt zu sein.
Zu dem Mechanismus des Vorganges ist folgendes zu
sagen : Die Elektronen werden bei beiden Temperaturen in
anntihernd gleicher Zahl ausgelost und wandern bei beiden
Temperaturen mit derselben Geschwindigkeit davon. Der
Ersatz der weggegangenen von der Kathode her geschieht
bei tiefer Temperatur langsamer.
Friiher war das ganz andere Verhalten des durch Aufprall von Kathodenstrahlen in Feldrichtung entstehenden
Elektronenstromes, der ja von 20 bis 293 absolut temperaturunabhangig ist, nicht verstiindlich. Nunmehr paBt auch dieser
Effekt sehr schon in das Bild des ganzen. Wenn namlich,
wie bei dem durch Kathodenstrahlen hervorgerufenen Strom,
die freien Elektronen, die den Strom ausmachen, erst von
aufien hineinkommen miissen, so ist ein Grund fur eine Elektronenverarmung wie beim lichtelektrischen Effekt nicht
gegeben. Also kann auch keine Polarisationsspannung entstehen, die den Strom herabsetzt.
Wie leicht zu ersehen ist, gelangt man auf diesem Wege
wieder einmal zu der schon einmal aufgeworfenen Frage, ob die
ganze Elektronenleitftihigkeit dieser Gruppe von Kristallen nicht
eine Frage des Hineinbringens von freien Elektronen in den
Kristall ist. Die Elektronen gehen durch den dunklen Kristall, wenn man sie von auBen hineinschiefit, sie wandern,
wenn sie lichtelektrisch einmal ausgelost sind, durch die
dunklen Kristallteile, wobei es gleich ist, ob es die abwandernden
oder die zum Ersatz nachriickenden sind. Es scheint geradeso, als ware den letzteren bei tiefen Temperaturen der
Durchbruch von der Kathode in den Kristall hinein etwas
erschwert. Man darf nicht annehmen, daB es sich um Zufalligkeiten im Elektrodenmaterial handelt, sonst wurden
die Elektronen sicher nicht immer mit der gleichen Leichtigkeit abwandern konnen.
Zueammenfassung
Der bei spektral zerlegtem Licht gemessene Einsatzprimtirstrom beim Diamanten erweist sich als nahezu temperaturunebhanigg. Der Grund der starken Abnahme des
stationaren Primarstromes mit der Temperatur ist nicht in
Temperaturabhangigkeit des lichtebktr. Primarsiromes usw. 955
einer spektralen Versohiebung der optischen Absorption zu
suchen, sondern in einer Polarisationsspannung, die bei Zimmertemperatur ungefahr 20 Proz., bei flussiger Lufttemperatur
ungefahr 85 Proz. der angelegten Spannung betragt. Es ist
fiir Untersuchung der Elektronenbewegung in Kristallen vollig
gleich, ob sie mit spektral zerlegtem oder weiBem Licht
vorgenommen wird.
Ich danke Hrn. Professor P o h l fur die in groSaugigster
Weise gewiihrte Gastfreundschaft.
Hrn. Dr. Flechsig bin ich fur die Uberlassung seiner
gesamten Apparatur und fur viele gute Ratschlage bei der
Ausfuhrung meiner Arbeiten zu besonderem Dank verpflichtet.
Munchen im Mai 1927.
(Eingegangen 27. Mai 1927)
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
692 Кб
Теги
die, diamanten, lichtelektrischen, temperaturabhngigkeit, primrstrom, des
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа