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Die Versuche von F. Harre7 3ber die Geschwindigkeit des Lichtes in bewegten Krpern

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a
1920.
13.
ANNALEN DER PHYSIK.
VIERTE FOLOE. BAND 62.
1. D l e Versuche v o n 3
'
. E a r r e p aber dde
Qeschecrlndlgkdt dee Lichtes d n bewegten E b ~ p s m ;
von 0. X n o p f .
I n h a l t s v e r z e i c h n i e . Q 1. Dai, Ziel der HarreBschen Versoche.
Dae Prismenpolygon. 3. Der Weg der Strahlenbhdel.
Vereuche eur Sichtbarmachung der Interferenzstreifen. - § 4. Die definitive Form des Interferometers. - 5 5. Der Rotationsapparat.
Q 6. Versuche eur Erzeugung manochromatischer Interfereneatreifen. $ 7. Das endgiiltige Me& und Aufoalirneverfahren. - g 8. Anpaseung
der Formel fiir die Str&fenveri,chiebung auf den Fall eines rotierenden
Rarpere. - 9 9. Zuearnmenstellung der Meseungsergebnisee.
- 8 2.
-
$ 1. D8a Ziel der HarreOechen Vemuohe.
In den Jahren 1909-11 machte mein damaliger Assistent,
der leider ein Opfer des Krieges gewordene F. H a r r e S , fiir
Reine Promotionsarbeit ,,Die Geschwindiykeit des A i d e s in
iewegten Kiirpern" im Keller der Jenaer Universitatssternwarte
Versuche zur Bestimmung des Mitfiihrungskoeftizienten dea
Athers im (;)lase. Er hatte hierbei namentlich die Absicht,
eine Entscheidung dariiber herbeizufiihren, welcher der beiden
Formeln fiir den Mitfiihrungskoeffizienten,
n
' -1
ob der Fresnelschen,
n* '
~
oder der Lorentzschen,
n2-1
n9
1 dn
-n dl'
.
der Anspruch auf Richtigkeit zukomme. l)
1) Nach Hm. E i n s t e i n 8 Bemerkungen in den A&. N i k . 199.
8. 7 und 47 wUrde in dem hei den HarreEechen Versuchen vorliegsndem
Fall die Relativitlltetbeorie fiir den Mitftihrungekoeffizieoten den Wert
!!L
verlangen,
ns
wlihrend H a r r e B den Lorentzechen Wert gem
allgemein fdr den BUS der Relativitllbtheorie eich ergekenden oneah.
n=- 1
1 dM
Dagegen iet ___ - - -- nach Hrn. E i n e t e i n die bei der Fireaun
'
n dl
when Vernuchesnordnung in Betracht kommende Formel.
Aon:len der P h p i t IV. Polge. 6%
28
0.Knopf:
390
Sein Resultat ist jedoch durch ein Versehen entstellt
worden, indem er in seiner Formel ftir die vom Licht zum
Durchlaufen dee Karpers gebrauchte Zeit an Stelle von 1 - z
den Mitfiihrungskoeffizienten x selbst gesetzt hat. Auch finden
sich in der Abhandlung einige Rechenfehler und einige, wenn
auch ziemlich geringfhgige Vernachlhigungen.
Hr. H a r z e r hat in den Astronomischen Nachrichten, Bd. 198,
S. 377 die Berichtigung der HarreSschen Arbeit vorgenommen
und hierbei zugleich die Behandlung der Beobachtungen auf
eine theoretisch sicherere Grundlage gestellt. Er findet als
Wert des Mitftihrungskoeffizienten
fur grltnes Licht
ftir rota Licht
0,5802 f 0,0020 (w.F.) 0,5964 f 0,0015 (w.
F.)
wtihrend die Formel
n*
-1
liefert 0,5977
0,5952
A d n liefcrt 0,6210
n dl
0,6120
d
und die Formel
-1
----
n'
98'
Lnfolge ihrer Veraffentlichung ale Inauguraldissertation
sind die HarreBschen Versnche nicht so in weiteren Xreiseo
bekannt geworden, wie sie es wohl verdient hiitten, zumal bei
einer etwaigen Wiederholung der Versuche die Erfahrungen,
die B a r r e 0 gemacht hat, mit Nutzen verwendet werden konnen.
Ich folge daher germ einer Anregung von Hrn. v. L a u e und
gebe im Nachstehenden einen Auszug besonders des experimentellen Teiles der Inauguraldissertation des so frtih urns
Leben gekommenen, vie1 versprechenden jungen Gelehrten.
Friihere erfolgreiche Versuche zur Bestimmung des Mitfihrungskoefhienten ruhren von Fizeau') und von Michelson?
und Morleys) her. Ale bewegten Korper benutzten eie Wasser,
welches bei ersterem durch eine Rbhre von 1,49 m Liinge und
und 8,3 mm lichter Weite mit 7,069 mlsec Geschwjndigkeit
und bei den letzteren zwei durch eine Rohre von 3-6 m Lange
H. F i z e a u , Compt. rend. %?. S. 349. 1851. Pogg. Ann. Erg. 3.
Ann. Chim. Phys. (3) 67. 6. 386. !859.
2) A. A. Michelaon, Am. Journ. of Sc. (3) 22. S. 120. 1881.
3) A.A. Michelson u. E. W.Morley, Am. Journ. of Sc. (3) 811)
S. 457.
*
s.
1853.
377. 1888.
7ersuche von I1’.Hatrep uler die Gesclrwindigkeit des.Liclrtes usto. 391
und 28 mm Weite mit 8,72 m/sec Geschwindigkeit floB. Aus
F i z e a u s Versuchen ergibt sich der hIitflihrungskoeffizient zu
0,46, Michelson und %orley fanden 0,434, wahrend die
theoretischen Werte f i r Wasser sind
I--
1
Ta2
= 0,438
und
I n neuerer Zeit sind auch von Hm. Z e e m a n Vereuche
angestellt worden, welclie ein befriedigendes Resultat ergeben
haben sollen.
Da die Werte des Mitfiihrungskoeffizienten nach der Fresnelschen und der Lorentzschen Formel fur Wasser etwas zu
nahe beieinander liegen, als daf3 mit Sicherheit durch den
Versuch entschieden werden konnte, welcher Formel der Vorzug
einzurilumen sei, verwandte H a r r e B als bewegten Korper Glas
und zwar ein schweres Barium-Silikat-Kron, Typ 0 211 der
Firma S c h o t t u n d G e n o s s e n , f i r welches folgende Werte
galten:
= 1,57335
A = Dispersion von C bis ‘F= 0,00998
711)
Dispersion von D bis P = 0,00705
?L - 1
v = -= 57,5
A
spez. Gewicht = 3,21.
Fur das von .HarreB benutzte g r h e Licht betrug nach
Hrn. H a r z e r s Rechnung, wie schon angegeben,
1
1 dn
I--- - 0,5977 und I------ 0,6210,
’
111
ns
n
d1
wilhrend fiir rotes Licht sich die beiden Werte 0,5952 und
0,6120 ergaben.
Bei den Versuchen zur Bestimmung des Mitfhhrungskoeffizienten wird der letztere aus der Verschiebung einee
Interferenzbildes erhalten und zwar lautet die Formel, welche
den Zueammenhang zwischen der zu beobachtenden, in Streifenbreiten ausgedrllckten Verschiebung A der Interferenzetreifen
und dem Mitf~hrungskoeffizienten3 angibt,
26
392
0.Knopf:
-_-
219"'(1
.
. -
2)
IC
wo e die Geechwindigkeit des Lichtes im leeren Raum, q die
Geechwindigkeit dee bewegten Korpers, n der Brechungsindex der Substanz, I die LBnge des im bewegten Korper vom
Lichtetrahl zurflckgelegten Wegee und il die ftlr den leeren
Raum gelteude Wellenliinge des bei dem Versuch angewandten
Lichtee ist.
Setzt man der Fresnelschen Theorie gemaf3 x = 1 - l/n',
80 ergibt eich
Nach der Fresnelechen Theorie ist daher die Streifenverschiebung von der Substanz des bewegten Korpers ganz
unabhhngig, wiihrend die Einfihrung des L o r e n tzschen Wertee
des Mitflihrungekoeffizienten in die Formel fllr A die Streifenverschiebung von der Substanz dee bewegten Kbrpers in wenn
such nur geringem MaSe abhiingig zeigt.
Sollte die Streifenverschiebung einen nicht zu geringen
Betrag erhalten, 80 muf3te echon die Llinge des vom Lichte t r a u durchlaufenen Wegee zu etwa 1 m und die Geschwindigkeit q des bewegten Kbrpers zu etwa 10 m genommen
werden; dann wird A = rf_q a 0 , l l Streifenbreiten .
A0
-
p 2. DM Priemenpolygon.
Die Form, welche Harref3, von Hrn. S t r a u b e l s Rat
unterstttzt, ftlr den Glaskorper wPhlte, war die eines aus
Prismen zusammengesetzten Polygons, wie sie Fig. 1 zeigt.
Dae Licht wird von der Achse aue in den rotierenden Prismenkranz geworfen, durchlkuft ihn unter Reflexion an den au6eren
Priamenflachen, daa eine Bnndel in dieser, das andere in der
entgegengeaetzten Richtung, und tritt nach der Achse zu aue
dem Prismenkranz wieder aue. Wird den beiden Btlndeln vor
ihrem Eintritt in das Polygon eine Phasendifferenz erteilt, 80
liefern sie nach ihrem Auetritt ein Interferenzbild, welchee bei
Rotation des Polygons eine Verschiebung erleidet.
Die unentgeltliche Herstellung des kostspieligen optischen
und mechaniechen Apparates ubernahm auf Hrn. S t r a u b e l e
Veranlaaeung bereitwilligst die Firma C a r l Zeiee.
Tersuclie von F.Harrep uber die Oesehwindigkeit des Lichics usto. 393
Auf Orund einer Durchrechnung von Polygonen mit
Seiten fand H a r r e S , daS sich bei 10 Retiexionen das
giinstigste VerhBltnis zwischen der Lange des Lichtweges, der
6-16
S
I
Y
I
Fig. 1 .
Zahl der Reflexionen und der GroSe der Refiexionswinkel erreichen lief3, weshalb denn ein 10-seitiges Polygon fur den
Prismenkranz festgesetzt wurde.
Van den 10 hierzu benotigteii Prismen konnten 8 (P,bis
PJ von vornherein als gleicli angenommen werden , wiihrend
zwei Korper, PI und PloJeine andere Form erhalten mufhen,
urn den E n - und Austritt des Lichtes zu errnaglichen.
Mit dieser Festsetzung war die Gestalt der Prismen, abgesehen von ihrer Hohe, vollstandig bestimmt.
0.Knupf 1
391
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
In Fig. 1 magen folgende Bezeichnungen gelten:
Winkel C O P = C’OF = cc (Zentriwinkel eines der 8
gleichen Prismen Pz bis PJ
d E = A E’ = B B = D C = . , - a.
J C = E’C’ = I .
0 C = r (Radius des dem Polygon umschriebenen Kreises).
C P = sl (Lllnge der Seite eines der 8 gleichen Prismen).
C B = s, (Lilnge der Seiten der beiden Prismen P, und P,,,).
Dann ist:
.
+SOC=SOC’=
180’-44.
Fur die Gr6Sen a, b und r lassen sich sehr einfach fol-
gende Beziehungen finden:
( a = b * COtg2tl
I =r.sin4cr-a1
I
f
a __.
__
=
‘L sins U
2
Aus diesen drei Qleichungen ergibt sich 01 durch die Formel:
sidU (1 + tg 2 a)
2
_
I
_
_
_
sin 4 I I
1
-=o.
2
Diese Beziehung ist vollkommen unabhihngig vom Radius
des umschriebenen Kreises und stellt die Bedingungsgleichung
f i r das gesuchte Polygon dar. 1st aus dieser Gleichung der
Winkel 01 gefunden, so lassen sich d a m bei gegebenem Radius r
alle Bestimmungsstlicke der Prismen berechnen nach den einfachen Formeln:
Die numerische Auswertung der Bedingungsgleichung (9)
ergibt als einzig magliche Lbsung fur u den Wert:
01 = 34’ 45’ 17”. 5 .
Der Radius des umschriebenen Kreises wurde zu
r = 200 mm festgesetzt.
,Yersuche von E. Harrc/?iber die Geschwindigkeit deo Lichtes ZUW. 396
Werden die Dicken der Prismen P, bis PB mit d, die von
PI und P,,mit d2 bezeichnet, und nennt man die Winkel, unter
welchen die Seitenflachen gegen die Reflexionstiachen geneigt
sind, PI und I,,so ergeben sich folgende GroBenverhilltnisse
fur die Glaskiirper:
In allen Prismen ist: R = 35,(i8 mm.
s, = 119,47 mm
8 Prismen:
dl = 34,05 mm
Pz bis ,'1
p1= 72' 37' 21,2".
s2 = 101,93 mm
2 Prismen:
d, = 33,42 mm
Pl und PI,
g2 = 69' 30' 3 5 " .
Die Austrittsflilchen wurden quadratisch gewiihlt, so daS
die Prismenhahe in allen Fallen
h = 35,68 mm betrug.
Die beiden Glaskorper ABE' und A B ' E sind rechtwinklige Reflexionsprismen mit der Kantedange a. Sie wurden
mit den beiden Prismen P, und P I , zu j e einem Stiick vereinigt. Urn aber dabei die schwer zu bearbeitenden, einspringenden Ecken bei E' und B' zu vermeiden, erhielten die
beiden Kbrper die Form d B CB K beziiglich A B' C' D' r.
Der dadurch entstehende MasseniiberschuB auf einer Seite der
Rotationsachse wurde splter durch ein entsprechendes Stahlstuck auf der entgegengesetzten Seite der Achse ausgeglichen.
Die Reflexionswinkel fUr symmetrisch durchgehende Strahlen
betragen:
in P2 bis Y,
y1 = 17'22' 38,8".
und in PI und PI,
7%= 20' 29' 25".
-4lle Reflexionen im Glaskorper sind also Totalreflexionen
und alle Eintrittefltichen der Prismen werden vom Licht eenkrecht durchsetzt. Der Prismenkranz ist symmetrisch zur Geraden
PS, aber nicht zu der dazu .Senkrechten X K
Die Lange des Lichtweges im Glase ist gegeben durch
die Formel:
I = 8 dl sin PI 2 s2 sin pa 2 a + 2 a COB (180' - 4 u )
1 = 1228,4 m u .
.
+
+
39 6
0.Knopf:
Dieser Weg ist fur alle Strahlen, welcbe dem Mittelstrahl
parallel verlaufen, genau gleich lang.
a b e r den zn erwartenden Lichtverlust kann folgende
flberschlagsrechnung einen Anhalt geben.
In dem Prismenpolygon findet ein zehnmaliger Eintritt
und ein zehnmaliger Austritt von Luft in Was und umgekehrt
statt. Der infolge der Reflexion auftretende Lichtverlust ist
in beiden Fallen gleich gro6 und zwar bei senkrechter Inzidenz
in alle Flachen nach F r e e n e l gleich
so da6 beim ersten Ubergang von einem Mittel ins andere der
Strahl geschwacht wird von der Intensitit 1 anf
Beim Austritt aus dem Polygon, nach 20 Ubergiinged von
einem Mittel ins andere, ist die Intensitiit des Strahles durch
die Reflexion geschwiicht auf
R,, = RIza= 0,399.
Zur Bestimmung des Licbtverlustes in der Glaemasee
durch Absorption sei das diesbezligliche Resultat H. C. Vogels I)
ftir das Jenaer Kron 0 202 benutzt, der Schmelze, aus welcher
das Objektiv des groBen Refraktors des Potsdamer Astrophysikalischen Observatoriums hergcstellt wurde. Vogel fand
fiir eine Glasdicke von 10 cm und die Wellenlange 1 = 580 pp
den Durchlaseigkeitsfaktor dieses sebr . durchl&ssigen Glases zu
A = 0,872.
Unter Annahme dieses Wertes ist die Intensitat des Lichtes
nach Zuriicklegung eines Weges von 1228 mm gleich
A,,,,, = 0,872'$'' = 0,186.
Demnach wurde die Intensitit des aus dem Prismenpolygon austretenden Lichtes, wenn man diejenige des eintretenden gleich Eins setzt, betragen
J , = Al?,,, R,, = 0,074.
Nimmt man jedoch an, daB die Ausfiihrung und Justierung
der Prismen vollkommen exakt w%w, so wurde durch Reflexions,
.
1)
H. C. V o g e l , Sitz.-Ber. d. Berl. Akad. 1896. 6. 1219.
Perruche von El HarreP iiber die Geschuiindiykeit des Lichtes USW. 307
verlust die Intensitkt nur auf
= 0,912 erniedrigt werden,
weil zwischen den einzelnen Prismen keine Lnftkeile vorhanden waren, und es wiirde
J, = 0,17.
Uber die wirkliche Lagerung der Einzelprismen konnte
aber natfirlich keine genaue Angabe gemacht werden, so dat3
man sich mit einer Schatzung yon J , zu etwa 12 Proz. der urspriinglichen Lichtintensitat begiiiigeii muB.
$ 3. Der W e g der Strahlenbundel.
Vereuche zur Siahtbarmachung der Interfereneetreifen.
Fiir alle Interferenzanordnungen, bei denen zwei koharente
Lichtbiindel einen beliebig langen Weg entgegengesetzt durchhufen sollen, hat sich das Prinzip des Mi c h e l s o n schen Interferometers *) als sehr geeiguet erwieseii, und es wurde daher auch
fur die vorliegende Untersuchung in etwas modifizierter Weise
verwandt. An Stelle einer Planparallelplatte zur Trennung des
einfallenden Lichtbiindels in zFei gleich helle, koharerite Teile
wurde ein zerschnittener Wiirfel ..I C B I), dessen Schnittflache
A B halbdurchlassig versilbert war, benutzt. In Fig. 2 ist
das Prismenpolygon der Einfacliheit halber fortgelassen und
durch zwei rechtwinklig zueinander stehende Spiegel S, und S,
ersetzt, welche in Bhdicher Weise wirken. Darin bedeutet L
die punktformige Lichtquelle, deren Strahlen, durch das Collimatorobjektiv 0, parallel geniacht, senkrecht in die Wurfelflache A D eintreten. In der Schnittebene wird das einfallende
Licht in zwei gleich helle Teilbiiuclel zerlegt, von denen das
eine den Wiirfel durchdriogt , wahrend das andere senkrecht
nach unten reflektiert wird. Durch das Spiegelpaar wird dieses
Biindel zweimal geknickt und tritt liierauf in das Prisma R,
welches es in den Wiirfel zuriickwirft. Die Flache A B lii6t
sodann das Licht durch die Wiirfelfliiche A C nach oben austreten, wobei infolge der Balbdurchlsssigkeit von A B wieder
die Halite dlr Intensitat verloren geht. Das zweite Lichtbiindel
nimmt den entgegengesetzten Weg und wird bei seinen zwei
1) A. A. h l i c h c l s o n : Phil. Mag. (9) 13. S. 237. 1882. Am. Journ.
of Sc. (3) 39. S. 115. 1890; a. truch: Light wavea and their uma. Chicago
1908. DBterminatioo exp6rimentale de la valeur du metre etc. Mbm.
du Bureau internat. dea poids et mesuree, t. XI. Paris 1894.
398
0.Knopf.
Durchgilngen durch A B entsprechend geschwacht. Wahrend
Michelson zur Jnstierung seines Interferometers die Flache AB
beweglich angeordnet hat, wurde hier aus technischen (frlinden
Fig. 2.
R urn den Punkt 0 nach allen Seiten
drehbar gemacht. In 'der Figur lie@ 0 in der Reflexionsfliiche,
in Wirklichkeit lag der Punkt ca. 10 mm dahinter. Durch
eine Drehung von R wsrden gleichzeitig beide Strahlenbihdel
das Reflexionsprisma
Versuche voii F. Harrep iiber die Geschrcindigkeit des Lichtes usw. 390
beein0uSt) wilhrend eine Bewegung der Fliiche d B nur die
Richtung des daran reflektierten Btindels ilndprt.
Sind nun die optischen Teile so justiert, dab die Flachen
A B und E P einander und auch der Schnittkante R der
Spiegel S, und S, parallel sind, so durchlaufen beide Teilbundel vollkommen gleich lange und entgegengesetzte Lichtwege und treten einander parallel nach oben aus dem WUrfel
aus. In cler Brennebeue f l H des darilber stehenden Objektives 0, entsteht dann von der Lichtquelle L der Bildpunkt P.
Die beiden Strahlenbiindel kommen jedoch hier nicht mit der
gleichen Phase an, da der eine Teil die durchlassige Silberachicht zweimal durchdringen mu8, wakrend der andere ebenso
oft an ihr reflektiert wird. Es entsteht so ein konstanter, von
der Dicke der Silberschicht allein akhhgiger Phasenunterschied xwischen beiden Biindeln. Dreht man nun das Prisma R
aus seiner Lage E'PG uni den Winkel A T in die Lage E ' P G',
so werden dadurch beide Teilbtindel um 2 A cp nach entgegengesetzten Seiten -ion ihrer urspriinglichen Richtung abgelenkt.
Der Bildpunkt P teilt sich daher in zwei schwachere Punkte
P, und P2)welche nach verschiedenen Seiten von P wandern.')
Die Lichtwege beider Strahlenbilndel werden niit der Drehung
yon R verschieden lang. Die zwei Bilder PI und Pa von L
schwingen aber standig wit konstanter Phasendifferenz, 80 daB
sie zur Entstehung von Interferenzen Veranlassung geben
konnen.
Bei der ersten Versuchsaxiordnung wareu der Glaswiirfel W
und das Reflexionsprisma It (Fig. 3) senkrecht iiber dem horizontal rotierenden Prismeukranz so aufgestellt, daS sie symmetrisch
zur Rotationsachse standen und an der Rotation nicht mit
teilnahmen. Beide Glaekarper hatten eine gemeinsame Fassung
erhalten, welche gestattete, das Prisma R in einem gewissen
Bereiche nach allen Seiten mikrometrisch zu verdrehen. Bei
horizontalem Lichteinfall wurden also durch diese Vorrichtung
zwei lcoliilrente LichtbUndel senkrecht nach unten reflektiert,
wobei der gegenseitige Abstand j e zweier sich entsprechender Strahlen gleich einer Wlirfelkante war." Die beiden
1) Der Punkt PI, in welchem die Strahlen konvergierec, die die
Schnittfllche A B zweimal durckdrungen haben, mU6te in Fig. B adder
linkcn Seite von P, dagegen P, snf der rcehten Seite liegen.
400
0.Knopf:
Beflerionsprismen H, und R,, welche symmetrisch zur Rotationsachse fest mit dem bewegliclien Apparat verbunden waren,
hatten eine solche Lage, daS die beiden Lichtbiindel urn 90°
geknickt wurden, worauf sie das Prismenpolygon in entgegengeeetzter Richtung durchliefen. I n der durch Fig. 3 dargestellten Lage des rotierenden Teiles war der Lichtweg beider
Biindel folgender:
1. reflektiertes Biindel: L, W (Reflexion), II’,, PI,P, .. . P9,
Plo, R,,R, IY (Reflexion), E ;
2. durchgehendes Biindel: L , IY, R, If2,Plo, U,, . ..P2,
PI, R,,w, L’.
Die zwei Biindel durchliefen also denselben Weg, aber in
entgegengesetzter Richtung. Aus Fig. 1 ist ereichtlich, daB
bei parailelem Einfall der beiden Biindel in den Prismenkranz
die beiden Liclitwege wohl immer parallel und gleich lang, aber
nicht miteinander identisch sind. Dadurch werden allerdings
die entstehenden Interfereuzstreifen gegen Temperaturschwankungen und Dichteanderungen im Glaskiirper empfindlich.
Vollkommene Identitiit der Liclitwege hatte wohl theoretiscli
erzielt werden konnen durch die Wahl einer ungeraden Anzahl
von Reflexionen im Prismenkranz. Da aber auch hier dieser
Vorzug bei einer kleinen Abweichung der Prismen von ihrer
berechneten Form oder einem Justierfehler im Polygon verloren gegangen wlre, so wurde von vornherein darauf verzichtet.
Setzt man selbst theoretiech fehlerfreie Einzelprismen voraus,
so ware eine etwaige exakte Justierung des ganzen Polygons
bei den starken ZugkrBften, welche bei schneller Rotation auftreten muBten, auf langere Zeit nie aufrecht zu erhalten gewesen.
Nach dem Einsetzeii der Prismen in ihre gemeinsame
Fassung wurde das ganze Polygon mit Hilfe eines Autokollimationsfernrohres so justiert, da6 ein auf der einen Seite senkrecht eintretendes Bundel wieder parallel zu sich austrat.
Hiernach wurde der Prismenbehalter mit einer Stahlscheibe
fest verschraubt, womit eine starke Pressung der Prismen auf
ihre Unterlage verbunden war. War das Einlegen der Glaskorper und deren Justierung geniigend sorgfaltig vorgenommen
worden, so trat mit der Verschraubung des Stahlstuckes keine
Anderung in der Justierung ein. LieS man jedoch jetzt die
Versuche vonK HurreP iiber die Geschwindigkeit des hichtes usw. 401
Maschine langere Zeit mit etwa 1500-2000 Touren pro Minute
laufen, so zeigte sich, da6 zunilchst eine geringe Verlagemg
der Prismen eintrat, die aber spiiter vollig konstant blieb.
Der hierdurch entstandene Fehler im Polygon wurde dann
(lurch eine Nachjustierung des Prismas R kompensiert.
Fig. 3.
Bei den ersten Versuchen diente eine Siedentopfsche
Quecksilberbogenlampe l) als Lichtquelle, welche bei Verwendung von Kaliumbichrornatlosung in einer Didymglaskilvette
als Filter sehr gut monochromatisches Licht lieferte. B n e
an der Lampe befestigte Beleuchtungslinse gab schon hinreichend paralleles Licht, so da6 ein Kollimator entbehrt
werden konnte.
Die Justierung des optischen Apparates wurde zunllchst
bei Beobachtung mit blo6em Auge so weit gebracht, da6 die
beiden Lichtbiindel annllhernd parallel austraten. In dem
Fernrohr bei L’ (in der Figur fortgelassen) sah man dann
zwei gleichhelle, griine Lichtscheibchen, die beiden Kraterbilder
dex Hg-Lampe. Bei langsamer Drehung des Prismas R be1) Zeitacbr. f. Instromentenknnde % S. 22. 1904.
402
0.Kmp&
wegten sich die Bilder entgegengesetzt zueinander und verschwanden wegen der kleinen OlTnung des gauzen Apparates
schon bei kleinen Verschiebungeri von I1 aus dem Gesichtsfeld. Der Parallelismus der austretenden BUndel war erreicht,
wenn die Kraterbildchen genau koinzidierten. In diesem Falle
traten in dem auf unendlich eingestellten Fernrohr sofort
scharfe Interferenzstreifen auf. Kurz vor und nach dem Eintreten der Koinzidenz beider Kraterbildchen konnten noch
Systeme von Interferenzstrei fen beobaeh tet werden, welche aber
nicht in der Brennebene des Fernrohrobjektives entstanden,
sondern wesentlich dahinter lagen. Diese Streifen wurden bei
den spateren Untersuchungen fast ausschlieblich benutzt, d a
sie scharfer als das erste System erschienen und auch leichter
zu erhalten und in Form und Lage zu andern waren. Richtung und Breite der Streifen konnte beliebig variiert werdeii
(lurch Verdrehung des Prismas R. Waren sie ziemlich eng,
so erschienen sie vollig geradlinig, bei grof3er Streifenbreite
jedoch trat eine ausgepriigt hyperbolische Form der Streifen
suf. AuBer diesen beechriebenen Interferenzbildern konnte
noch eine game Anzahl von Streifensystemen gesehen werden,
wenn der Okularauszug des Fernrohres langsam vor und zurack geschoben wurde. Bei diesen Interferenzen waren die
Breite und Richtung der Streifen ganz verechieden und unabhangig von der Justierung des Prismas R. Ihr Ursprung
war i n den kleinen Luftkeilen zwischen den einzelnen Prismen
des Polygons zu suchen.
Die besprochene Justierung gelang nur d a m , wenn der
rotierende Teil die in der Fig. 3 gezeichnete Lage genau inne
Iiatte oder urn 180° dazu verdreht war. Drehte man den
Prismenkranz auch nur urn Bruchteile eines Grades aus dieser
Lage hercms, so iinderte sich die gegenseitiga Lage der beiden
Kraterbildchen und das Streifensystem drehte Rich urn fast 90°.
Aus diesem Grunde war also die Versuchseinrichtung so zu
treffen, daf3 bei Rotation der Maschine nur ganz kurze Lichtblitze den Apparat in dem Augenblick durchlaufen mnbten,
in welchem der rotierende Teil aich genau in einer der beiden
angegebenen Stellungen befand. Daher wurde zuerst eine
Stablscheibe von ca. 55 cm Durchmesser auf die Rotationsachse
aufgesetzt und exakt zentriert. An zwei diainetral gegeniiber-
Vcrsuche uonlt! lfarrep ubsr die Geschrcindi~kcitdes Lichtss usw. 403
liegenden Stellen dieser Scheibe, die zugleich als Deckel fur
den Prismenbehalter diente, wurde sie rnit zwei ganz engen
Blenden versehen, welche in einem kleinen Bereiche verschiebbar angeordnet waren, um sie genau in die richtige Lage
bringen zu konnen. Das Licht, durch eine Sammellinse zu
cinem Punktc in der Blendenehene kouzentriert , wurde von
iinten diirch die Blendenoiinungen senkrecht nach oben gesandt,
dann wieder parallel gemacht und horizontal in den Apparat
reflektiert. Die Versuche zeigten nher, daS hierbei die Offnungen dcr Blenden sehr klein sein muSten, um eine goniigende
Bildruhe bei rotierendem Apparat LU erzielen. Damit war
aber eine sehr erhebliche Lichtschwachung verbunden, so da6
schon bei ganz niedrigen Tourenzahlen (ca.100 pro Minute)
die Bildhelligkeit so gering wurde, daS die Interferenzstreifen
nicht mehr erkannt werden konnten. Da das Interferenzbild
auch in weil3em Licht sichtbar blieb, wurde die Hg-Lampe
durch eine Gleichstrombogenlampe ersetzt , jedoch rnit demselben negativen Resultat.
Urn nun diese Blenden ganz entbehren zu kiinnen und
eine gr66ere Lichthelligkeit zu erzielen, kam bei derselben
Anordnung die Beleuchtung mit H$fe elektrischer Entladungsfunken in Frage. Wenn es gelang, starke elektrische F’unken
so zu erzeugen, da6 sie entweder synchron mit der Tourenzahl
der Maschine oder m c h in einem rationalen Verhlltnis d a m
auftraten, so muSte immer bei einer ganz bestimmten Stellung
des Prismenkranzes nltch einem oder mehreren Umlaufen ein
Funke auftreten. Da bei der sehr kunen Dauer der elektrischen Entladungen die Eigenbewegung der Maschine wiihrend
diesei nicht in Frage kam, so m a t e n dnnn die Interferenzen
in gleichen Zeitintervallen aufbliteen und viillig unbeweglich
erscheinen.
Fiir diese Versuche wurde ein 40 cm Funkeninduktor benutzt, welcher rnit Elektroden aus Kadmium oder Zink iln6erst
helles und auch fir den vorliegenden Zweck sehr geeignetes
Licht lieferte. Zunilchst wurde mit einem gewiihnlichen Hammerund Quecksilberunterbrecher versncht, ein rationales Verhiiltnie
zwiechen Funkenfolge und Tourenzahl herzustellen. Das Experiment lehrte jedoch, da0 ein derertigee Zussmmenarbeiten
beider Apparate nur fir sebr kune Zeit aufrecht erhdten
0.i h o p / :
-104
werden konnte. Das Streifensystem blitzte dann in regelma6igen Zwischenraumen auf und erschien unbeweglich. Aber
bchon bei der kleinsten Stbrung im Gang eines Apparates begannen die Streifen unruhig zu werden und zuckten schlie6lich
ganz unregelmat3ig hin und her. Deshalb wurde direkt auf
die Achse des rotierenden Teilcs cine Unterbrecherclcheibe aufgesetzt, um Synchronismus zwischen der Zahl der Funken und
den Umdrehungen zu erhalten. Das Eintreten diesee Zustandes
war schon au0erlich dadurch xu erkennen, da6 dann die laufende
Maschine vollkommen still zu stehen sohien, wenn sie bei verdunkeltem Zimmer n i t dem Funkenlicht beleuchtet wurde,
wahrend sie bei irgendeiner UnregelmaSigkeit in der Unterbrechung scheinbnr den Sinn ihrer Drehung stiindig wechselte.
Die Bildunruhe war jetzt sehr stark verringert, so da6 zeitweise die Streifep fast eine hnlbe Minute lang unbeweglich
erschienen. Dann aber trat auch hier das oben beschriebene
Zucken der Streifen :tuf unll war bei Schwankungen in der
Tourenzahl des Antriebsmotors besonders stark. Ein absolut
sicheres Arbeiten des Unterbrechers war auch bei dessen eorgfiltigster Reinhaltung nie zu erzielen, so daD adch diese Versuche ohne nennenswerten Erfolg blicben.
g
4. Die definitive Form dee
Interferometere.
Um die bei der ersten Anordnung des optischen Apparates
aufgetxetene Bildunruhe unschtidlich zu machen, wnrde jetzt
der Glaswiirfel W samt dem Reflexionsprisma R mit dem
rotierenden Teile fest verbunden, so da6 sie an der Rotation
desselben teilnahmen. (Fig. 4.) Da bei gro6en Umlaufsgeechwindigkeiten zu befurchten war, da6 sich infolge der auftretbnden
sehr starken radialen Zugkriifte die empfindliche Justierung
dieser Prismen andern wurde, so wurden die vier Glaskorper
I/’, R, R1,3, zu einem einzigen, soliden Stuck vereinigt und
in einer sehr starken RotguSfassung auf die Rotationsachse
der Maschine verschraubt. Zur Justiernng dieses Mittelstiickes
war vorgesehen, da6 es etwas gedreht und nach allen Seitan
gekippt werden konnte.
Bei den vorausgegangenen Versuchen hatten sich ferner
die Reflexionsbilder, welche von den Ein- und Austrittsfliichen
der einzelnen Priemen herriihrten, ale sehr stirend erwieeen,
’
Yersuclte vun 1’.Ilarrep iiler die GeschwindQReitdes hchtes USUL 406
weshalb bei der neuen Anordnung alle in Frage kommenden
Flachen so abgeschrilgt wurden, daB die Reflexionsbilder aus
dem Gesichtsfeld des Beobachtungsfernrohres herausfallen
inu6ten. Das Mittelsttick bekam deshalb die in Fig. 4 gexeichnete Form, wobei der Deutlichkeit halber alle mechanischen
Teile fortgelassen sind. Der Winkel, um welchen alle Flachen
nbgeschragt wurden, betrug ca. 6O. Der game Glaskarper bestand also aus den Einzelteilen A B C, d CD 4, CU F 0 und
I; M N, welche Trennung ziir moglichst leichten technischen
x
I
Herstellung der Stucke gewiihlt worden war. Die drei ersteu
Qlaskorper wurden durch Zusammenkitten zu einem einzigen
Stuck vereinigt, welches die halbdurchliissige Silberschicht bei
A C enthielt. Der -einzige bewegliche Teil war das Reflexions-.
prisma H, dessen Winkel bei M und N 39O betrugen. R war
drehbar um eiiien Punkt, der ca. 10 mm hinter der reflektierenden Fliiche bei 0 lag, angeordnet, wobei die Justierung
und Klemmung durch funf Mikrometerschrauhen erfolgen konnte.
Urn den Strahlengang zwischen Mittelsttick und Prismenpolygon sichtbar zu machen, ist in Fig. 4 rechts noch ein
Schnitt durch den Korper bei X X um 90° gedreht gezeichnet.
Durch die Brechung in dem Glaskeile c d e mit der Kante
in c verlief das Licht suf dem Luftwege f g schrag nach unten
und wurde dann durch die entsprechenden Keile K , welahe
Annalen der Pbydk. IV.Folge. 6?.
27
406
0.Knopf.
mit den Kanten nach unten auf die Eiatritlsstelle des Prismenpolygons gekittet waren, wieder horizontal gemacht. Um die volle
Offnung des Apparates ausniitzen xu kiinnen, mu6te das Mittelstuck um einige Millimeter iiber der Fliiche HH, auf welcher
der Prismenkranz ruhte, erhiilit angeorduet werden. Die Richtung und Lage der Rotationsachse des Apparates ist in Fig. 4
(lurch die Striche S bezeichnet.
Der Justiervorgang war bei dieser Anordnung naturgemab
genau derselbe wie vorher. Schon die ersten Versuche zeiaten,
daB jetzt die Verdrehung des Streifensystem in der oben beschriebenen A r t
verschwundeii war. Die Interferenzen
waren jetxt auch bei kontinuierlicheni
Liclite selbst bei Tourenzahlen vou
1500 und mehr Uiiidrehungen pro
Minute sichtbar Als Lichtquelle wurde
von nun ab ausschlieSlich eine 20 Amp.
Gleiclistrombogenlampe
angewandt.
F u r Justierzwecke war die S i e d e n t o p f sche Hg-Lampe wohl noch sehr
gut zu verwenden, hei rotierendeni
Apparnt erwies sie sich jedoch auch
bei voller dffnung der Prismen als
vie1 zu 1ichtschw:ich.
Zum Verstandnis der Lageniinderung des Streifensystems bei
einer Drehung des Prismenpolygons
A
diene Fig. 5 , in weleher das PrismenFig. 5.
polygon wieder durch die beiden rechtwinkljg zueinander steheuded Spiegel 8, und S2 ersetzt ist. Die
Rotationsachse des Apparates sei A A. Zunachst sol1 angenommen
werden, da6 der ganze optisehe Apparat nebst Bogenlampe
und Objektiv 0 sich als Ganzes drelie. Dann ist ohm weiteres
Idar, da6 sich fiir einen rulienden Beobachter (Ins von 0 entworfene reelle Streifensystem synchron mit der Maschine um
die Achse d A in einem Kreise drehen muS. Der Radius
dieses Kreises ist bestimmt durch den scheinbaren Abstand
der Interferenzstreifen von der Achse und durch die Lage und
Brennweite des Objektives 0. Sieht man jetzt das Objektiv
ffersucheuoti l? Harrep uber die Geschuvkdiykeit des Lichtes usw. 407
als ruhend ail, so wird an der Erscheinung nichts geiindert,
denn die Strahlen durchdringen d a m bei einer Umdrehung
Jes Apparates verscbiedene Teile desselben, was aber bei
iichtiger Justierung fir den Bildort keinc Anderung bedingt.
Stehen die Interferenzstreifen senkrecht auf dem Radius des
Kreises und siud sie genligend kurz, so muS also der Beobachter im ruhenden Fernrohr ein System von konzentrischeu
Kreisen bei Rotation der Maschine sehen (in der Fig. 5 um
90° gekippt gezeichnet). GroBe Streifenlange und eine andere
Orientierung derselben M ird die Erscheinung verwaschen oder
gar nicht erkennen lassen.
Niiiiint man jetzt auch die Lichtquelle als ruhend an, so
wird nur dann Licht zum Beobachter gelangen konnen, wenn
der Prismeukranz die in der P'igur gezeichnete Lage inne hat.
Dreht man nun den Apparat um einen ganz kleinen Winkel
aus dieser theoretischen Stellung heraus, so wird das einkllende
Lichtbiindel sehr stark zur Seite abgelenkt und damit bei der
geringen 6Enung der Prismen ein gro6er Teil abgeblendet.
Gleiclizeitig bewegt sich aber auch das Bild der Interferenzen
urn eine kleine Strecke, welche von der Drehung des ganzen
Apparates und von der damit verbundenen Anderung des Einfallswinkels des Lichtes abhiingt. Die Bewegung erfolgt aber
relativ lnngsam und ist sehr gering, denii schon eine Verdrehung
der Maschine um 10-15' nach beiden Seiten Ton der theoretisch richtigen Lage genugte, um das Bild verschwinden zu
lassen, wobei die Bildhelligkeit von Null bis zu einem Maximum
anwuchs und wieder auf Null zurucksank. Die Bewegung des
Lichtmaximums erfolgte gleichsinnig mit derjenigen des Interferenzbildes, aber sehr viele Male schneller. Uem Beobachter.
erschien daher bei Rotation der Maschine das Interferenzbild
scheinbar still zu stehen , wLhrend bei jeder Umdrehung ein
Lichtblitz dariiber hinweghuschte. (Stroboskop.) Diese Erscheinung ilhnelt derjenigen, welche man bei einem fahrenden
Eisenbahnzuge beobachten kann. Bei ruhendem Ange sind
Einzelheiten der voriiberfahrenden Lokomotive nicht zu erkennen, folgt jedoch das Auge sehr schnell der Bewegung
einzelner Teile, so scheinen diese stillzustehen.
Bei dieser Beobachtung der Streifen htlngt deren Sichtbarkeit nicht von ihrer Orientierung, Form nnd Breite ab wie
27 *
0.Knopf.
408
vorher. Man siebt allerdings das gesalnte Streifensystem nicht
momentan als Gauzes aufleuchten, wie dies bei der Beobachtung mit Funkenlicht der Fall ist, swdern es merden verschiedene Teile des Interferenzbildes ndheinander sichtbar,
wobei diese etwas verschiedene Lagen zueinander einnehmen.
Wenn jedoch die Beleuchtungsdauer kurz genug ist, wird die
hieraus folgende Unschiirfe des Bildes unmerklich werden. Beifolgende kleine Tabelle zeigt , da6 die MeSgenauigkeit von
Photogrammen, welcbe bei ruhendem und bewegtem Apparat
aufgenommen sind, nur wenig voneinander abweichen. Die angegebenen Streifenbreiten sind abgeleitet aus filnf Messungen von
(1,
+ 1,) -.c4 + C)
je fiinf Interferenzstreifen nach der Formel b =
6---,
wo l,, /, . . die Einstelluugen auf die Streifen hedeuten.')
~
.
~
Apparat in Bewegung
(Exposit.-Zcit ca. 5 Min.)
Apparat in Ruhe
(Exposit.-Zeit ca. 1 Sek.)
I
70
Aufoahme
Streifenbreite
in mm
2
0,1874
0,1878
4
6
'
1
1
0,1849
8
0,18i5
10
12
14
0,1865
0,1865
0,1880
0,1874
0,1876
0,1865
0,1861
0.1859
0,1868
16
2
Mittel:
Anfnehme
Touren
pro Mio.
667
527
546
625
527
485
510
278
300
297
441
600
hlittel:
3
5
7
9
11
13
15
1
3
5
?
Streifenbreite
in mm
0,1869
0,1880
0,1877
0,1903
0,1885
0,1896
0,1880
0.1886
0,1856
0,1879
0,1919
0,1845 ._
0,1882
& 0,0019 (m.F.)
-
(* lolo,
Gesarntmitcel: 0,1875 rt O,OOO? (In. F.)
( f 094 O l d
Der gr6Sere mittlere Fehler bei den in Bewegung erhaltenen Aufnahmen riihrt zum Teil von der besprochenen
Unschiirfe des Bildes her, auSerdem wirken aber noch Ungleich-
=
1) Beeser ware die suf den Regeln der Ausgleieherechnung be-
ruhende Formel 21 =
+_(=)
10
Bur
Anwendung gekommen.
Ftmuclte 0011 J! liarrep iiber die GezcltutindiiJheit des Lichtes usw. 409
fiirmigkeit in der Tourenxahl, Luftunruhe und Erschiitterungen
dea Apparates verschlechternd auf die Bilder. Die Me6genauigkeit ist jeilenfalls noch geniigend und es kann durch
mehrfaches iiusmessen eine noch gro0ere Sicherheit des Resultates erhalten werden. Die Verbreiterung der Streifen bei
rotierenclem Apparat liegt, noch innerhalb des rnittleren Fehlers.
Das cliskontinuierliche Aufblitxen des Streifensyet erne bei
geringen Umlauf!jxahlen der Maschine war fur die visuelle
Messung der Interferenzen auSerst starend, es verschwand aber
schon bei 400--600 Touren pro Minute, so da0 dann das
Bild einen vollkommen kontinuierlichen Eindruck machte. Wie
aus Fig. ti ersichtlich ist, mtissen sich Verschiebungen dee
Streifensystems durch Weiter- oder Engerwerden der konzentriachen Kreise kenntlich machen. Durch geeignete Prismenkombinationen wurden nun zur Beobachtung dieser Erscheinung
xwei diametral gegeniiberliegende Teile dieser Kreise herausgeschnitten und so iibereinander projiziert, da6 sie nur durch
eine feine, ganz scharfe Grenzlinie getrennt erschienen. Auf
diese Reise konnten einmal direkt die doppelten Streifenverschiebungen gemessen, ferner aber auch die Einzelverschiebungen
der beiden Gesichtsfeldhiilften an geeigneten Mefirnarken kontrolliert werden. Die MeSmethode iihnelt derjenigen, wie sie
bei den Koinzidenz-Telemetern’) der Firma Z e i s s Anwendung
gefunden hat. Die Anordnung der optischen Teile ist aus
Fig. 8 xu ersehen, worin. aber die Grafienverhiiltnisse der Deutlichkeit halber nicht richtig zur Darstellung gekommen sind.
I, bedeutet die Lichtquelle, eine 20 Amp.-Gleichstrombogenlampe, deren Strahlen durch den Koudensor C parallel
gemacht und durch die viereckige Blende B auf die nutzbare
OroSe abgegrenzt wurden. Das parallele Lichtbiindel wiirde
nun durch die beiden Pentagonalprismen Jf in zwei gleiche
Teile xerlegt, welche nach entgegengesetzten Seiten ‘urn je 90’)
abgelenkt wurden. J e zwei weitere Prismen derselben Form
waren so angeordnet, da6 die beiden Lichtbiindel aus zwei urn
16O0 voneinander ahstellenden Richtuugeu in den Prismenkranz
eintreten konnten. Bei dieser Anordnung waren Pentagonal1)
IU.42.
Eingetragenes Pat. Nr. 16283, K1.42. 1909. D. R. P. Nr. 175000,
Dbch. Mecban.-Zeitung S. 61. 19Oi.
1905.
410
0.Il'nopf
.
prismeri gewahnlichen rechtwinkligen Prismen vorzuziehen, dn
bei jenen die Ablenkung um 90° von ihrer Orientierung vollig
untlbhiingig ist und so die ,Justierung auBerordentlich erleichtert wurde. I n der in Fig. 6 dargestellten Lnge der Maschine
trat also das Licht von Af kommend in das blittelstiick G des
rotierenden Teiles ein, wurde hier in zwei kohiirente Biindel
zerlegt, welche das Polygon J, If in entgcgengesetztem Sinne
durchliefen, und trat dann durcli das Mittelstiick wieder nsch
oben aus, nachdem beide Biindel wieder vereinigt waren. Das
iiber der Maschine befestigte, ruheride Prisma R warf dann
das Licht horizontal nach vorn hi den Beobachtungsapparat.
Bei einer Drehung der Nnschine urn 180° konnte das Licht
von der entgegengesetzten Seite eintreten und durchlief denselben Weg. So konnten also die Interferenzstreifen in zwei
urn 180° voneinauder abstelienden Lagen der Maschine beohachtet werden. Diese beideu Bilder, welche also im Abstand
von je einer halben Umdrehung des Prismenkranzes nacheinander aufblitzten, wwen nun so Ubereinander zu bringen, da6
sie moglichst genau ausgemessen werden Iconntcn. Zu diesem
Zweck bestsnd der optische Apparat vori R an aus zwei vollig
gleichen, symriietrisch angeordneten Teilen , durch welche die
Interferenzbilder tlurch zwei getrennte Objektive entworfen
wurden. In der gezeichneten Stellung des Prismenkranzes
mu6te also hinter dem Brennpunkte des astronomischen Fernrohrobjektives 0 (relat. &hung 1 : 10, f = 607 mm) ein reelles
Interferenzbild entstehen. In das konvergente Strahlenbiindel
hiuter dem Objektiv waren noch die Irisblende A und das
Aufrichteprisma D eingeschaltet. Die Irisblende diente zum
Abfangen von Reflexionsbildern und des stiirenden Nebenlichtes.
Das Dovesche Prisma U , welches drehbar angeordnet war,
wurde benutzt, um den Interferenzstreifen ein beliebiges Aaimut
geben zu konnen. Wegen der in diesen Pri?men auftretenden
starken Lichtbrechung liefern sie eigentlich nur scharfe
Bilder, wenn sie sich im parallelen Strahlengang befinden.
Dies war jedoch wegen der schwierigen Justierung des letzten
Teiles der Anordnung nicht anghgig, auch zeigte sich kaum
eine merkliche Bildverschlechterung, wenn das Prisma erst vor
das Objektiv, dann dahinter in das schwach konvergente Biindel
gesetzt wurde. Das Retlexionsprisma E warf dann das Licht.
Iersuche von Ii: I l a r r e p uher die Ge.diiuindigkezt des Lichtes usw. 4 1 !
4 12
0.m ? l o p ~
bandel so in das Koinzidenzprisma 8, daS das reelle Interferenzbild in die Einstellebene derselben zu liegen kam. Dieses
Priema hatte die Form der Okularprismen, wie sie in Koinzidenztelemetern Verwendung finden. I m Prinzip entsprechen
sie zwei iibereinander stehenden, gekreuzten Spiegeln, durch
welche zwei aus entgegengesetzten Richtungen kommende
LichtbUndel so abgelenkt werden, da6 sie parallel austreten.
Die bei derartigen Spiegelkonstruktionen storend auftretende,
sehr starke Trennungslinie zwischen den beiden Gesichtsfeldhalften ist bei den Koinzidenzprismen dadurch vermieden, da0
die Spiegel durch zwei miteinander verkittete Prismen ersetzt
sind, welche den Lichtbundeln nach einer oder mehreren Reflexionen die gewunschte Richtung erteilen. Die Kittflache ist
zur Halfte versilbert und trennt so das Gesichtsfeld in zwei
Teile. Die Trennungslinie wird von der sehr scharfen Grenze
der Silberschicht gebildet. In geeigneter Weise an den Prismen
angebrachte Dacher k6nnen noch zur Unikehrung der einzelnen
Bilder dienen.
Auf diese Weise war es also nioglich, beliebige Stellen
der beiden Interferenzbilder zur Koinzidenz zu bringen und
zwar so, daS die beiden Bildfeldhiilften durch eine feine, scharfe
Linie getrennt erschienen, auf welcher die Interferenzstreifen
senkrecht standen. Bei irgendeiner Verschiebung der Streifensysteme musten sich dann die beiden Bildhiilften entgegengesetzf bewegen, so daB mit Hilfe einer geeigneten MeSvorrichtung (Kompensationseinrichtung oder MeSmikroskop) direkt
der doppelte Betrag der Streifenverschiebung bestimmt werden
konnte. In dem in Anordnung I und I1 gezeichneten Koinzidenzprisma lag die Trennungslinie der Bilder horizontal, aber
gegen den Beobachter schrag nach binten geneigt, PO daB es
nicht maglich war: sie gleichzeitig in ihrer ganzen Lange scharf
zu sehen. Da diese Neigung jedoch nicht allzu stark war,
konnten noch drei bis vier Interferenzstreifen links und rechts
von der senkrecht zur Trennungslinie eingerissenen MeBmarke
gleichzeitig mit dieser scharf eingestellt werden. Die dritte
*Beobachtungsanordnung bringt ein anderes Kbzidenzprisma
mit vertikaler Trennungslinie zur Darstellung. H i e r M konnte
man wohl auf die Linie in ihrer ganzen Ausdehnung gleichzeitig fokussieren, die Interferenzfransen erschienen aber nur
Yersuche von il:Hartep iiber die Geachtaindigkeit des Lichtes usw. 4 13
ganz in ihrer Nahe links und rechts scharf. Beide Methoden
lieBen die gleiche MeSgenauigkeit zu.
Die einzelnen Trile des ganzen Beobachtungsapparates
waren justierbar auf optische B h k e montiert, welche auf einem
in Hbhe verstellbaren, eisernen Projektionstisch festgeklemmt
wurden. ‘Die drei Prismen E und 8 befanden sich zur leichteren
Justierung auf kleinen, dreh- und verstell baren Tischchen.
Zum Schutz gegen Nebenlicht wurde diese ganze Einrichtung
mit einem lichtdichten Kasten bedeckt. Davon ganz unabhiingig aaren die beiden Prismen R auf einem sehr festen,
eisernen DreifuBgestell mit langem, horizontdem Arme befestigt, welches neben der Maschine anf dem FuBboden stantl.
J u 8 t i er u “6.
Bei der Justierung &r ganzen Einrichtung wurde s t e t s
tnit den der Lichtquelle zunachst liegenden Teilen begonnen
und im Sinne der Lichtbewegung foitgeschritten. Ein ausgespannter Faden, welcher die Rotationsachse der Maschine
in ihrer Verlangerung genau schnitt, rnarkierte die Mittellinie
der ganzen optischen Anordnung, so daB jetzt die einzelnen
Teile roll eingestellt werden konnten. Dann nahm Inan das
Mittelstuck G des rotierenden Teiles aus dem Prismenbehiilter
lieraus und stellte die Beleuchtungsprisrnen A? so ein, da6 die
beiden Lichtbtindel., aus entgegengesetzten Seiten kommend,
zentral die Rotationsachse schnitten. Die richtige Lage der
Prisriien war leicht zu prhfen, wenn zuvischen Kondensor c‘
und der Blende B eine gute plane Glasplatte so aufgestellt
wurde, daB sie die beiden Lichtbtindel, nachdem jedes derselben alle sechs Pentagonalprismen in entgegengeaetztem Siniie
durchlaufen hatte, in ein Fernrohr reflektierte. In dieseni
waren zwei Kraterbildchen der Bogenlampe sichtbar, wenn
beide Lichtbtindel nicht genau pat*allel einfielen; koinzidierten
beide Kraterbildchen, so war dies als Zeichen fdr die richtige
Justierung der Releuchtungsprismen anzusehen. Die nun folgcnde Justierung des rotierenden Teiles erfolgte nach Einschrauben von G in der schon beschriebenen Weiee. Dazu
wurde mit Vorteil das Fernrohr Z mit dem vorklappbaren
Prisma P angewandt, so da6 durch diese Justierung keine
inderung im tibrigen optischen Apparat getroffen zu werden
414
0.h'mpf
.
brauchte. Mit Hilfe eines Theodoliten legte man dann die
Symmetrielinie der beiden Halften des Apparates optisch genau
fest, horizontierte die beiden Prismen R und drehte sie um
gleiche Winkel nach beiden Seiten von der Symmetrielinie
unter Benutzung eines senkrecht d a m stehenden Millimeterma6stabes ( Poggen d o r fsche Spiegelablesung). Bei richtiger
Stellung der Maschine mu0ten d a m die beiden von R kommenden
Strahlenbundel horizontal verlaufen. Durch deren Richtungen
waren ohne weiteres die Lagen der beiden optisclien Banke
0 E gegeben. Die zwei Objektive 0 wurden gleichweit von R
entfernt feetgeklemmt und die Irisblenden in deren Brennebenen befestigt.
Der schwierigste Teil der ganzen Justierung bestand nun
in der Aufstellung der Prismen B, E und 8. Die drei Prismen E und 8 wurden zunachst so eingestellt, daJ3 die Austrittspupillen der heiden Halften des optischen Apparates zusammenfielen. Dann verschob man diese Prismen gleichzeitig,
bis die beiden reellen Interferenzbilder in die Ebene der
NeSmarke des Koinzidenzprismas zu liegen kamen, wae eventuell durch sei tliches Verschieben derselben erreicht werden
konnte. Dabei war es praktisch, die Maschine schnell laufen
z u lassen, so da6 zwei, scheinbar ltontinuierliche Bilder beobachtet werden konnten. Erschiencn nun Interferenzen und
TrennungsIinie gleichzeitig scharf, so wurden jene mit Hilfe
der Prismen D soweit gedreht, da6 sie genau senkrecht zur
Trennungslinie der beiden Gesichtsfeldhalften standen. Bei
richtiger Justierung aller Teile snh man-also dann im Beobachtungsinstrument abwechselnd zu beiden Seiten der Trennungslinie zwei halbkreisfdrmige Bilder aufblitzen , i n denen
die Interferenzen erschienen. Bei groUeren Umlaufsgeschwindigkeiten des Apparates bot das Gesichtsfeld einen Anblick,
wie er in Fig. 6 111 dargestellt ist.
Obgleich diese Anordnung derjenigen eines Koinzidenztrlemeters ahnelt, kam bei diesen Messungen nicht das Koinzidenz-, sondern das Invertprinzip i, in Anwendung. Bei einer
Drehung der Maschine um 180" erschien namlich das zweite
Interferenzbild ebenfalls um 180° zum ersten verdreht; d a nun
beide Bilder in den zwei Teilen des Beobachtungsapparates
I) Eingetragenee Pat. Nr. 1462, KI. 42. 1903.
Yersirche von P.Ilarrep iiber die G'eschwindigkeit des Lichtes usw. 415
je die gleiche Anzahl von Drehungen erfuhren, mu6ten sie sicli
.schlieSlich im Koinzidenzprisma die gleichen Seiten zuwenden.
Waren die Interferenzstreifen einander nicht parallel, so erschien demnach die eine Qesichtsfeldhalfte als Spiegelbild der
andern , wahrend Lei parallelen Streifen auf den Unterschied
zwischen Koinzidenz- und Invertanordnung nur aus den Bewegungen beider Hillften zu schlieSen war. Da man mit Hilfe
der beiden Doveschen Prismen D beide Bilder getrennt beliebig verdrehen konnte, waren die Messungen der Streifenverschiebungen in verschiedenen Variationen moglich (beide
Hiilften sich gleichzeitig oder entgegengesetzt bewegend). Bei
der Beobachtung der Interferenzen war noch darauf zu achten,
(la6 der positive Kohlekrater der Bogenlampe stets in gleicher
Hohe blieb, so daS die Siemens-Schuckertlampe , obgleich sie
eigentlich mit festem Lichtpnnkt brennen sollte, von Zeit zu
Zeit etwas nachreguliert werden mu6te. Etwaige Anderungen
in der Beleuchtung konnten auch wahrend photographischer
Aufnahmen mit langer Expositionszeit (8-12 Min.) leicht kontrolliert werden, ohne da6 am Apparat selbst etwas zu andern
war. Denn eiumal waren durch Vorschlagen des Prismas F
die Iuterferenzen xu beobachten, wodurch aber die fiposition
unterbrochen werden muBte, dann aber boten die an den
schragen Fliichen der Prismen D reflektierten Lichtbiindel I/'
ein bequemes Mittel, die Streifen auch wbhrend photographischer
Aufnahmen zu sehen. Passend aufgestellte Lupen lieSen also
stets die richtige Stellung der Bogenlampe erkennen oder
eventuell korrigieren.
9
5. Der Rotationsapparat.
(Tafel I und 11.)
Alle meclianischen Teile des Apparates wurden ebenso
wie die gesamte Optik in den Zeisswerken zu Jena ausgefdhrt.
Die sachgema6e Konstruktion und Berechnung der Maschine
hatte Herr M. B e r g e r iibernommen, dessen technische Batschlaige und standige freundliche Unterstiitzung auch sonst
der Untersuchung sehr zustatten kamen.
Bei der Konstruktion, der Maschine war zunilchst ma&
gebend, da6 sie mit Sicherheit noch 3000 Touren pro Minute
in beiden Umdrehungsrichtungen laufen sollte. Wegen dee groSen
Gewichtes der rotierenden Teile und der damit verbundenen
RPPflRflT FOR VERSULHE.
a-
Trfcl I. (Siatrtnb I : 16.)
@
[F-
K
UEER DEN FRLSNFI V H L N fllTFUHRUNG5KOEfFlZIENTEN
Yersuche von I? Harrep uher die Cescliwind~keitClss Lichtes usw. 417
g
418
0.&lOpf.
Gefahr ihres Zerspringens bei liolien Geschwindigkeiten wurde
nur das beste Material verwandt und alle Teile vollig prazis
gearbeitet. Die Achse wurde als vertikal laufend festgesetzt,
weil einmal ein passendes GuSgestell fur die Maschine vorhanden war, dann aber schien eine solche Anordnung auch
noch Vorteile in bczug auf StabilitLt der Achse wahrend des
Betriebs zu gewlhren. Als Antrieb kam nur Riemeniibertragung in Frage, da die direkte Kupplung der Maschine mit
cinem Vertikalmotor kompliziert geworden ware und sich auch
ein Motor mit geniigender Regulierfahigkeit nicht in passender
Form beschaffen lieB. Konstruktionseinzelbeiten sind bei der
Beschreibung der betreffenden MRschinenteile erwahnt oder aus
den beiden Tafeln zu ersehen.
1.
D R BG e s t o l l A .
Dasselbe bestand aus GuBeisen und hatte eine Hohe von
ca. 750 mm. Die obere und untere Seite waren plan gefrast.
Der runde, breite FuB (Durchmesser ca. 70 cm) besaB vier
Locher zum Befeutigen der Maschine am Aufstellungsort. Da
sich im Lauf der Versuche das Gestell als etwas zu schwach
erwiesen hatte, wurde es nachtraglich durch die beiden starken,
schmiedeeisernen Stutzen 1’ versteift.
2.
D e r Prismenbehiilter V.
Als Material fur diesen Bebalter wurde Siemens-Martinstahl wegen der starken Zugbeanspruchung, welcher dieser Teil
im Betrieb ausgesetzt war, gewahlt. Aus einem Stahlblock
wurde zunachst die rohe Form geschmiedet, um moglichste
Homogenitilt des Materials zu sichern, diese d a m auf die
-4chse aufgesetzt und mit ihr gleichzeitig zwischen Spitzen .
xbgedreht. Das fertige Stuck hatte die Form eines Tellers
mit iiberhohtem Rande. Der au6ere Durchmesser betrug
450 mm, die Wandstarke, welche auBen zu 15 mm bemessen
war, nahm nach innen allmahlich zu. Der fertig abgedrehte
Block wurde, ohne mit den notigen Bohrungen fdr das Einsetzen der Optik versehen zu sein, zunachst allein in die
Yaschine eingesetzt und bei sehr hohen Tourenzahlen (ca. 3000
pro Minute) llngere Zeit in Betrieb gehalten. Dabei zeigte sich,
(la6 das Material au6erordentlich homogen war, denn auch bei
den gr6Bten Gescliwindigkeiten waren am Gestell kaum merk-
Versuche uon Il:Harrep uber die Gesclrwindigheit des Lichtes usw. 419
liche Vibrationen zu verspiiren. Wie eine leichte uberschlagsrechnung ergibt, miiflte bei 8OUO Touren pro Minute (70 m/s
Umfangsgeschwindigkeit) ein ffbergewicht von 1 g am Rand
der Scheibe (1’ = 22,5 cm) einen radialen Zug von 2,26 kg erzeugen. Nach diesen Vorversuchen erhielt dw Behiilter die
notigen Bohrungen fiir den Stalildeckel D e (gleichmkbig auf
dem Umfang verteilt) und fiir die Befestigung der Aluminiumstucke K, welche als Anlagetlichen fur die Glasprismen dienten.
Der sehr genau passende Deckel besaf3 einen a d e n ubergreifenden Rand und wurde zuerst aus 3 mm-Stahlblech hergestellt, welches sich aber schon bei den ersten Versuchen stark
verwarf. Ein zweiter Deckel von 5 mm Sthrke wurde dann
LUS einem starken Stahlstllck durch sorgfdtiges Abdrehen
gewonnen, und lief3 erst nach langem Gebrauche schwache
Verziehungen erkennen.
Die Innenflache des Stahlkorpers, welche als Au0agetI&che
fiir das Prismenpolygon dienen sollte, wurde zunachst sehr
genau plan gedreht und dann die Aluminiumteile eingepaBt
md verschraubt. Diese Stiicke, deren Innenflachen ganz genau
Jr auf3eren Form des Prismenkranzes entsprechen muBten,
waren ganz extikt hergestellt. Die Flachen, an melchen die
Prismen angelegt werden sollten, wurden plan geschliffen, urn
ein Kippen einzelner Prismen unmoglich z u machen. Nach dem
muhsamen Aufprobieren aller Einzelteile und dem Einsetzen
des Glases zeigte es sich, dab die Prismen vollig unbeweglich
saf3en. Urn jedes Verlagern des Polygons zu verhiiten, wurden
die Teilprismen J etwas nach innen gepreBt, indem zwischen
die entsprechenden Aluminiumteile und den auBeren Rand
diinne
mm) Stahlbleche geschoben wurden. Der aufgeschraubte Deckel De verhiitete ein Herausfliegen der Prismen
nach oben. Da aber eine direkte Pressung der Prismen durch
den Stahl gefahrlich erschien, wurde der Prismenkranz- mit
mehreren Lagen Gummituch bedeckt nod dann der Deckel so
verschraubt, dn6 am Rande Metall auf Metall zu liegen kam.
Einige Versuche bewiesen jedoch , daS diese Befestigung der
Prismen noch nicht gentigte. Desbalb wurden im Behiilter ndch
die verschiebbar angeordneten Winkeleisenstiicke .L angebracht,
welche gestatteten, die Glasprismen stark nach auBen gegen
ihre Anliegeflachen zu pressen. Als Zwischenlage zwischen
4 20
0.Ktio/lf:
Ulas und Eisen dienten dilnne Filzscheiben. Jedes Prisma
wurde mit Hilfe einer Schraubenzwinge stark gegen das Aluminium gepre6t und d m n das Winkelsttick featgeschraubt.
Nach dieser Vorsichtsma6regel zeigte das Polygon selbst bei
hohen Tourenzahlen keine plotzlichen Verlagerungen mehr. Bei
etwaigen starken Temperaturanderungen des Prismenbehiilters
war ein gefahrlicher Druck auf das Polygon nicht zu befiirchten,
d a die Ausdehnungskoeffizienten von Glas und Stab1 wenig
verscbieden sind (Stahl: 0,0000100, Glas: 0,0000090). Die
starkere Ausdehnung des ,Aluminium8 (Ausd.-Koeff.: 0,0000216)
kam wegen der Kleinheit dcr Stiicke nicht in &
arg'e.
Kine Lockerung einzelner Teile trat im Lnufe der Untersuchnng nicht ein.
3. Dtls h l i t t e l e t i i e k Q.
Die Fassung des Glaskorpers 0 bestand aus starken
Rotgufiteilen, welche auf 'eine 15 mm dicke Platte aus SiemensMartinstahl geschraubt wareu. Die Stahlplatte aurde durch
vier rersenkte Schrauhen St mit dem rotierenden Teil verbunden, wobei aber das ganze Stiick noch nach allen Seiten
gekippt werden konnte, da es auf einer Stahlkugel zentesch
zur Rotationsachse ruhte. Urn aufier der Kippung auch eine
kleine Drehung des Mittelstiickes zu ermijglichen, waren die
Schrauben St in kleine, hdbkugelformige Stahlschalen eingelassen. Das bewegliche Reflexionsprisma dieser Anordnung
lie6 sich in einer Art Kugelgelenk um die Schraube Ku drehen,
welche das Prisma an dem starken Deckel D festhielt. Die
Neigung des Prismas erfolgte von oben durch die drei klemmbaren Mikrometerschrauben Sr, die seitliche Verschiebung und
Klemmung war durch die beiden Schrauben X ermBglicht.
Da bei der Rotation der Maschine wegen der unrunden Form
dieses Teiles ein starker Luftwirbel erzeugt wurde, ilberdeckte
man das ganze Mittelstiick mit einem ruhenden Zylinder aus
Messingblech. Diese Haube reichte bis auf den Boden des
Prismenbehiilters und war filr den Licbtdurchtritt mit den
notigen Fensteraffnungen versehen, die mit planeu Glasscheiben
verschlossen waren, damit die Luft im Apparat als Ganzee
mit diesem rotierte. Die beiden rechteckigen Eisenatangen 7
hielton diesen Zylinder und waren selbst mit zwei starken
Haltern am Gestell verschraubt. Die Halter dienten gleichzeitig zur Befestigung des Schutzringes 2 aus Eisenblech,
Tersuche von F! Harrej iibet die Geschwindigheit des Lichtes usw. 42 1
welcher den Beobachter gegen das umherspritzende 0 1 und
etwaige abfliegende Teilchen schiitzen.sollte. Die Messinghaube
bewilhrte sich tibrigens bei grof3en Tourenzahlen nicht; denn
durch die starke Luftbewegung und Vibrationen der Maschine
kam sie bald in solche Schwingungen, da0. sie am rotierenden
Teil anschlug und ihre !hrtrilmmerung befiirchtet werden
muBte. Sie wurde daher bei spateren Versuchen weggelassen
und das MittelstUck durch aufgesteokte Papphiiken maglichst
abgeruadet. Dabei zeigte sich keinerlei Zunahme der Bildunrube, eher eine Besserung.
4. W e l l e und Lager.
Die Achse B des Apparates war ihrer starken Beanspruchung wegen aus Siemens-Martinstahl hergestellt nnd von
oben nach unten etwas verjhngt. Die Lager R. bestanden aus
Rotgo8 und waren in einem Abstand von 46 cm ih das Qestell
ejngelassen. Das ganae Gewicht des rotierenden Teiles ruhte
auf einer in der Welle versenkten, polierten Stahlkugel, welche
im unteren Lager auf einer glasharten Stahlplatte rotieren
konnte. Da die Maschine nach beiden Richtnngen laufen
sollte, waren in beide Lager doppehe Spiralwindungen zur
h n g eingeschuitten. Infolge des starken-Olverbrauchs muf3ten
Olfhnger und der Abspritzangsring W angebracht werden, um
ein Umherspritzen des 010s im Beobachtungsraume zu verhiiten. Trotz ihrer sehr starken Beanspruehung bei hohen
Tourenzahlen blieben beide Lager stets ziemlich kUhl, wie dss
foigonde Tafelchen zeigt. Die hier angefiihrten Temperaturen
wurden wahrend eines fast zwolfstiindigen, ununterbrochenen
Betriebs der Maschine in Abstinden von ungefahr einer Stunde
gemessen, wobei als Lagertemperatur die Temperatnr des 61es
angesehen wurde, welchee sich auf dem Lager im Olfiinger
sammelte. Die vorliegenden Messungen sind am oberen Lager
auegefiihrt worden.
I
Tempentnr
Anfang
28,5O
28,2O
I
1
~
Temperatur
24,Q'
24,7 O
'
2qao
26,ao
29,0
26,OO
26,6O
24,2O
25,lO -
-
Auualen deer Phyaik., IY.Folgc. 62.
26,l O
a8
422
0. h’nopf:
Die Zimmertempertltur am Lager betrug durchschu~ttlich 20,0°, Bewegungsrichtung und Tourenzahl (bis ca. 1000)
variierten. Die ‘hbelle ist ein Zeicheii fir den tadellosen
Zustaiid der Welle und der Lager.
Auf der Acbse ea6eii noch zwischeii den Lagerii die
1Zlemcnscheibe c‘ und das Balanciergewicht 3. Die Iliemeusclieibe war miiglichst oahe am linteren Lager befestigt worden,
daiuit SaBe im Antrieb hauptsiichlich vom Gestell aufgenommen
wurden.
5. B ~ lan
l c i e r v e r e u c h e (HaI ail e i erge w i c Ii t E).
Die Hauptbedingung fur ruhiges Laufen der Maechine war
in der Vollkonimenheit der Ausbalancierung des rotierenden
Tciles gegebeii, tlenii wie schoo gezeigt wurde, erzeugten selbst
minimale Ukergewichte auf einer Yeite rler A c h e bei einigerm;iStw groBen ‘L’oureuzahlen ganz enorine Zugkrafte.
Zunachet wurden alle Teile fur sich moglichst ausgeglichen
uiid dann die fertig zusammengestellte Maschine als Ganzee
wubalaaciert. DiLS schwere Mittelstiick lie8 man auf einer
piliei teo, geir:iu horizoiitalen Flache rollen.
Dio h’lerbei
Rich zeigenden IJngleichheiten wurden durch Aufsetzen von
Stiihl- und Bleistucken moglichst beeeitigt. I m Prismenbeliiilter wurde der durch die beiden schweren Prismcn J, J erzcugte MasseniiberscliuS auf der gegeniiberliegenden Seite durch
das Strlhlsttick F kompcnsiert. Der gebrauchefertig zusammengesetzte und roh justierte rotiereude Teil wurde daun zwischen
zwei Paar b’riktionsrader gelegt, die ihrereeits in Kugellagern
liefen, und weiter ausbalaiiciert. 1)urch Anbohren der Fsssung
wurde so der iioch merkbare MtieseniiberschuS beseitigt. Dieee
Methode erwies sich jedocli iioch als zu roh, da die Reibung
der Frjktionsrkder wegen dcr grol3eu Last des Stahlstiickcs zu
groU war. Nach mehrfacheri , verschiedenen Vereuchen t’and
man, rlaB sic11 grouere Genauigkeit erzielen lieB, wenn die
Welle auf zwei gut plane, polierte Spiegelglasstucke gelegt
wurde und der Apparat pendelte. 9 u f diese Weise konnte
ncich Ieicht I g ubergewicht auf einer Seite der Acbse nachgewiesen werden. Nach peinlichster Sorgfalt in der Ausbalancierung uud Einsetzen der Achse in da8 Gestell ergab
8ich jedoch, daS die geiinnnten Methoden nicht geniigend genau
waren. Deehalb wurde auf die Welle daa Balanciergewicht E
Persuche vonk: HarrPp iibtr die (icschioiiidigkeit
des
Liclites
ILSIC~
423
aufgesetzt. Dieses bcstaiid a us eiiicm vollig gevchlosseiieu
St:ihlkorper 1, in welchen sicli von auBen durcli die Schrauhcn S
der Abstand der vier ca. 200 g schweren Gewichte P voii der
Achse um ungefahr 16 mm getrennt andern lieB. Dadurch
war es maglich, den Schwerpunkt des ganzen Systenis in gewiqsen Grenzen zu verlegeu. ' Jetzt wurde nun durcli einfachelr
Probieren diejenige Stellung der Gewichte gesucht, bei welcher
die Maschine am ruhigsten lief. Einen gewissen Anhalt, nach,
welcher Seite der Prismenbehalter echlug, gewahrte dabei die
Bcnutzung eines feinen Flihlhebels. Auf diese M'eise war es
miiglich, selbst bei 1500-2000 Touren p. Min. noch ein gutes
Rild der Interferenaen zu erhalten, bei hbherer Tourenzahl
verscliwanden die Rilder wegen Verziehung dee Apparates. Die
Maxiinalgrenze, bis zu welcher man in der Geschwindigkeit der
Maschine gehen konnte, sank allerdinge im Laufe der Untersuchung immer tiefer, so datl achlieBlich die Interferenzen schon
bei 1000 Touren unscharf wurden.
6. D i s Z i i h l w e r k ' N .
Zur Meseurig der Tourenzahl der Maechine war in die
Welle R ein stttrkes Gewinde von 5 mm Steighohe eingeschnitten,
in welches ein Schneckenrad init horiLontder Achse eingri5.
Auf dieser sa6 ein Kontaktrad aus Hartgummi, welches bei
jeder Umdrehung des Zahnrades einen Stromkreis schlob. Dae
ubersetzungsverhaltnis zwischen Welle und Kontaktrad betrug
1 : 50 und war so gewahlt, daB die Tonrenzahl der Maschine
bis auf hochetens lo/,, Fehler bestimmt werden konnte. Diese
Kontakte lie6 man auf den hinteren Hebel des Chronographen
dcr Univ.-Sternwarte registrieren, wiihrend die Sternzeituhr
auf dem vorderen Signalhebel Sekundenpunkte markierte. Bei
dieser Einrichtung konnte noch 0,Ol Sekunde mit Sicherheit
abgelesen werden, so da0 bei Zeitdifferenzen auch nur ein
Fehler von 0,01 Sekonde zu befiircliten war. Da bei den Versuchen eine Sternzeituhr benutzt wurde, waren alle Beobachtungen der Tourenzahlen auf mittlere Zeit zu reduzieren, was
nach der bekannten Beziehung erfolgte:
eine Sek. St. %. = 0,99727 Sek. M. Z.
Das folgende Tafelchen l&St die bei dieser h r i c h t u n g
erreichte Genauigkeit erkennen. Dabei bedeutet A die Amah1
28
0. Knopf;
42.1
Stbnzeitaekuuden zwischeu zwei Kontakten der Schnecke
(= 50 Touren der Maschine).
'
in
8.
St. Z.
690
* (4011
3,o
1 :5
1-0
1
1
30,O
'rou ret i
p: Min
Max. Peliler Max. Feliler
A
in St. %.
1
in
Oi,,
St.
M *"
Abe. Fchler
in Tourcii
p. Miti.
100
500
f 0,03
0,17
0,33
0,67
1,OO
z.
Red'
'
1000
2,74
2000
9000
8,22
30,OO
Wie man sieht, war die Geuauigkeit fur alle vorkommende
FUle vijllig ausreichend. Ungleichfijrmigkeiten im Qange der
Maechine wilhrend eines Umlaufes der Kontaktscheibe lieBen
eich hierbei zwar nicht erkennen, sie waren sber wegen der
groBen Schwungmasee tiberhaupt kaum zu behrchten.
7. Dev A o t r i e b .
Bei den ersten Probeversuchen mit der Maschine in der
Werkstatt wurde ein I/, PS.-Drehstrommotor mit horizontaler
Achse benutzt. Der Motor zog aber zu schnell an, was filr
die Justierung hatte schadlich sein konnen, und brachte
die Tourenzahl hachstens bis 2700 Touren p. Min. Deehalb
PS. mit vertiwurde er durch einen Gleichetrommotor von
kaler Achse und Tourenregulier im Verhdtnis 1 : 12 bei gleichbleibender Zugkraft ersetzt. Der Antrieb war jetzt sehr glinstig,
der Motor aber vie1 zu schwach. Nach mannigfachen Versuchen zeigte sich ein 5 PS.-Gileichetrommotor (110 V.) llltsren
Modells von S i e m e n s - S c h u c k e r t am geeignetaten. Durch
regulierbare Wideretinde im Haupt- und Nebenstrom gelang
8 8 , die Tourenzahl der Maschine beliebig von ca. 70 Touren
p. Mip. bis iiber 3500 zu bringen. Der Betrieb war zwar
wenig rationell, hatte aber den Vorteil, da6 alle St66e im
Anlauf verschwuuden waren. Der Motor lief ohne Veriinderung
der Biirstenetellung nach beiden Seiten gleich gut. Seine Achee
lag horizontal und war ungefdhr 2 m von der Maschine entfernt. Die Ubertragung geachah durch einen gekreuzten und
geleimten Riemen.
8. D i e A u f e t e I I u n g .
Die game Einrichtung fand Aufstellung in einem Kellerraume der Univ.-Sternwarte zu Jena. Die Maschine wurde
mittels vier starker Scbrauben in den Zementboden des Raumes
eingelassen und der FUS mit Zement ausgegossen. Bei der
Aufstellung wurde darauf geachtet, da6 die Achse genau
vertikal stand, um gyroskopische Wirkungen des rotierenden
Teiles zu verhindern.
8
6. Versuche mur Erseugung monoohromstieoher Interferenm-
streifen.
Wie schon rnehrfach erwilhnt, zeigte sich die S i e d e n t o p f p
sche Hg-Lampe f i r diese Versuche als vie1 zu lichtschwach.
Die sehr hell leuchtenden Metalldampflampen aue Quarz (CdAmalgamlampel) wilren voraussichtlich auereichend gewesen,
konnten aber nicht probiert werden, da keine zu heschaffen
war. Um dafur einen Ersatz zu schaffen, wurden zunilchst
reine Metallatabe im Lichtbogen verdampft. Die Beobachtungseinrichtung (Fig. 6 11) wat dabei so getroffen, da6 das Licht
erst nach seinem Durchgang durch den ganzen Apprtrat spektroskopiach zerlegt wurde, so da6 eine Reihe monochromatischer
Interferenzbilder entstanden (Methods der Sonnenaufnahmen
in monochromatischem Lichte mit Hilfe des Spektroheliographen).
Das reelle Interferenzbild im Koinzidenzprisma 8 wiirde dabei
durch ein Objektiv von geeigneter Offnung stark verkleinert
auf den vertikal stehenden Spalt einee Spektralapparates '8
so projiziert, da6 zuniichst die Interferenzstreifen parallel ZM
Spalt , die Trennungslinie der beiden Gesichtsfeldhalften also
senkrecht dazu standen. h i Benutzung des Emissionslichtes
von gltlhendem Metalldampf muBte dsnn im Spektroskop eine
Reihe von monochromatischen Spaltbildern entstehen, in denen
die Interferenzstreifen sichtbs; waren. Damit aber auSer der
MeSmarke des Koinzidenzprismas noch eine gentlgeiide Anzahl
V O I I Tnterferenqstreifen in die Spaltdffnung zu liegen kam,
mu6te dieser xiemlich weit geaffnet werden (ca. 0,4-0,8 mm).
Die Dispersion des Spektrographen war deshalb sehr hoch zu
wiihlen, urn die einzelnen Spaltbilder nicht aufeinander fallen
_ __ _
1) Zeitschr. f Inatrumcwtenkunde 21.
S. 20i. 1901; 24. S.296.
1904.
426
0.h.nol)j'
zu lassen. Dadurch wurde auch der Vorteil erreicht, daB das
Nebeiilicht sehr geschwiicht war, so tlah sich die uioiiochromatischen Spaltbilder, welche durch die l'rismen des Apparates
au'ch etwas an Helligkeit cilibiiflten, ziemlich hell 'aus dem
schwacheu kontiuuierliclieu Spektrum hcrvorhoben. Zur Zerlegung des Lichtes kamen bei diesen Versuchen ein photographisches Gitter, zwei grof3e Flintglasprisiiien und ein Flussigkeitsprisma nacli K o n i g a b e r g e r eiiizeln oder in Kombinatioiien
in Anwendung. Von deli untersucliten Metallen gaben Eisen
und Kupfer den giinstigsten Liclitlwgen, aucli Messing brannte
sehr gut. Hei einer Stroiustirke von 10-15 Amp. und Staben
von 10-15 m m Durchmesser gab F e ein sehr helles, weil3es
Licht, dessen Spekt.rum aber zu linienreich war, so d a b auch
bei starkster Dispersion die einzelnen Spaltbilder nicht mehr
weit genug getrennt werden konuteu. Kupfer brann te bei
groBereiii Stabdurchmesser (20 miii) ebenfalls sehr ruhig, das
Spektrum war linieniiriner uiid giinstiger wie das vorige, da
die hellen Linien in Griiu untl Rot geniigend weit auseinander
lagen. Ziuk lieferte selii, sclioiies helles Liclit, schmolz aher
bei einigermuf3en gro6eii Stromstarlrcn sofort a b uiid entwickelte
sehr dicke, weiUe Dampie. Messing oder Messing und'liupfer
vertrugen eine griiBere Stroiiistiirke uiid erzeugteu einen ziemlich
ruhigcu Lichtbogeu. Die griiBte Elulie des Rogens wurde
jedoch erzielt, wenn als positive Elektrode das Metall verwaxidt
wurde, wahrend der negative Pol &US Homogenkohle bestand.
I n allen Fallen wurde jetloch der Bogen sot'ort unruhig, zischte
und rotierte, sobald das Metal1 weillgliiheud war. Versnche,
den Lichtbogen zur Kiihlung tler Elektroden unter Fliissigkeit xu erzeugen, gel:i.ngeii nicht. Bei derartigen Spektralaufnahmen der Interferenzbilder waren Expositionszeiten von
5- 10 Min. erforderlich, weiin die Maschine iu Retrieb war.
Urn scharfe Bilder xu erzinleii, w:ir aber wilhrend der Exposition grothmogliclie Ruhc des Liclites unbedingt erforderlich.
Diese konnte aber auch bei stindiger. Regulierung der L a m p
(Handregulierlampe) iiie in geniigender Wcise erreicht werden.
Mit dem ungleichmif3igeu Brennen des Rogens, welches auch
bei Renutzung von Magneten und Drosselspulen nicht besser
wurde, waren naturgemli6 starke Spairnungsschwankungen an
den Elektroden, verkniipft welche sich ins Leitungsnetz aue-
I'ersuclie w n l? Ilurrep uhet die Gesclitrind<qkeit des l,icltbes
U . * I I I . 42'7
breiteten, so da6 auch die Toureuzahl des Motors, der v o n
derselbeii Leituiig gespeist wurde, stiutlig schwsukte. IJie
Aufiiahmen rnit dieser Anordnung liatten deslialb nicht dra
gewunschten Erfolg.
Ale Ersatz fur die reinen Metallelektroden dienten i i i ~ n
spiiter Kohlestiibe mit Fullungen aus verschiedencn Metallsalzen,
wobei ~ i u rdas vom Bogen emittierte Licht bcnutzt und das
tlirekte Kraterlicht durch passende Blenden zuruckgehalton
wurde. Die sogenannten Spektralkohlen von S i e m e n s erwiesen sicli hierbei ale untweckmal\ig, sie brannten zieinlich
unruliig uud zu rasch ab. Kohlestibe mit Leuchtzusiitzcn,
teilweise u i t Metalladern, wie sie in der Beleucbtungstechiiik
(Effektkolilen) Verwendung finden, gahen zwar einen sehr hellen
uud ruhigen Bogen, besa6en aber zu vie1 Beirncugungeu, so
daB die Spektreu zu linienreich waren. Deshalb wurden von
der Firiiia Gebr. S i e m e n s auf besondereti H'unsch Kohlen
rnit cliciiiisch-reiueii Salzen der Metalle Cu, Zn, C'd uiid (.;a
;tls Fiillungen hergestellt. Diese waren fur den vorliegenden
Zweck geeigneter n1v die andereii Kohlestabe, bei ilinen frat
aber das Nebenlicht neben dem . Emissionsliclrt der Metalldiiinpfe sehr stark hervor. Bei grol\eren Stromstarken ersc%ieneii die Einissionsspekt.ren stiirker, dann aber brannte tler
Bogeii sehr unruhig, und die Ftillungen waren in kurzer ZcLit
verfiuchtigt. Die spektrographischen Aufnahmen lieBen sich
jedenfalls auch hier nicht mit der natigen Prazivion ausfuht en.
Ebenso konnte eine direkte, vieuelle Ausmeesung der Interferenzen wegeti der Beauf'sichtigung, welche Motor und Bogcnl a m p stiindig erforderten, nicht durchgefllhrt werden. Die
Versuche in dieser Richtung wurden daher abgebrochen uird
eine Aiiordnung gewiihlt, bei welcher Lichtquelleii rnit kon.
tinuierlichem Spektrum benutzt werden konnten.
Die Interferenzstrcifen wurden nun so gedrelit, daB sie
parallel zur Trennuiigslinie im Koinzidcnzprisnia waren, also
setikrcclit zum Spalt tles Spektrographen lagen. Im Spektrum
eracliieueii die Interferenzen ebenfalls in einfarbigem Lichje,
wie bei der andkren Anordnung, aber parallel zur LiLngsausdeliiiuug des Ypektrunis. Sie zogen sich, vom roten nach dcni
violetten Ende schwach konvergierend, durch alle Farben,
wobei die Trennungslinie der beiden Geeichtsfeldhiilften als
428
0. Kflop1:
scharfer, schwarzer Strich erschien. Ale Lichtquelle fanden
gcwohiiliche Bogenlampenkohlen Verwendung. Urn die Streifen
moglichst scharf zu erhalten, war Bedingung, da6 dlese einmal
genau senkreclit zum Spalt standen und daS dieser ziemlich
eug gemacht H urde, wornit allerditigs eine erhebliche Lichtachwachung verbundeii war. Die Unruhe der Liclitquelle war
damit behoben, denn die selbslregulierende Projektionslampe
koontc oft stuiidenlang in Betrieb seiii , ohue hilufiges Nachregulicren zu erfordern ; jedoch war das kontinuierliche Spektrum fllr Ausniessung der Streifen bei rotierendem Apparat
zu liclrtschwacli. Die photographischen Aufnahmen der Intert’erenzen gelaugen hei ruhender Maschine recht .gut, war diese
jetlocli im Betrieb, so rnu6te eine ca. BOOmal langere Expositiouszeit wic in Iiuhe gewiililt werden, um gentigeiide Bilder
xu crhdten. M’iihreiid dieser langen Zeit (8-10 Miii.) konnte
d u n the ‘l’ourcnzahl der Maschine nicht gentigend konstant
gehalten werdeii Tagsiiber wechselte die Spannung im Leitungsnetz, an welchcs der Motor angeschlossen war, ziemlich stark,
auch niag die Ilogenlarnpe, die in der Leitung lag, Schwankungen
verursacht hslien, aber auch nachts, wenn die grii6te Ruhe
im Leitungsnet L erwartet werden kounte , zeigte sich keine
geniigende Koiistanz in der Tourenzahl der Maschine, urn g&z
scllarle Aufnalimen zu erlialten. Da auch langes Eiiilaufen
der Maschine \-or den Versucheri und starke Belastung des
Motors duroh gleichzeitigeri Antrieb eines kurzgeschlossenen,
zweiteu Motors nicht mit genugendem Erfolg wirkten, wurden
diese Versuchc aufgegeben und auf vollkommen monochromatische Interfercazstreifen verzichtet.
Hierbei ning noch erwahnt werden, da6 sich bei den zahlreicheu Spektralaufnahmeu unter den probierten Platteiisorteu
folgende sehr gut fur den jeweila beigesetzten Spektralbereich
be wahrten :
1. Viridin-Inaloplatteii (anti-halo ortliochrom.) von S c h l e u s s n e r
(games Spektrum);
2. PruzeB Patichrumatik PI. von W r a t t e n un’d W a i n w r e i g h t
(hochempfiiidlich filr Rot);
3. Krsnzplatte I von K r a n s e d e r & Cie., Milnchen (griin);
4. Perortoplatten von O t t o P e r u t z , Mlinchen (griinl.
Fkrsuche von P.Barrep iiber die G'eschwiwdiykeitdes Lichtes usw. 429
8
7.
Der~endgultige
MeB- und Aufnahmeverfahren.
Da die Versuche zur Herstellung von monochromatischem
Lichte an den geringen dabei erreichbaren Helligkeiten scheiterten, wurden die definitiven Messnngen unter Zuhilfenahme von
Filtern aus gefarbten Gl&sern ausgeffihrt. Diese Lichtfilter
lie0en zwar noch ziemlich gro6e Wellenllingenkomplexe durch,
absorbierten aber doch ca. 60 Proz. der auffallenden Lichtmenge, so da6 die Helligkeit der Interferenzen sowohl fir photographische Aufnabmen ale auch visuelle Messungen bei verdunkeltem Beobachtungsraume gerade nocb ausreichte. Verauche,
die durchgelassenen WeIlenlilngengebiete durch gr6Sere Glasdicken oder Xombinationen von F'iltern einzuengen, waren bei
der damit verbundenen, starken Absorption ohne Erfolge geblieben. Die Streifen erschienen aber auch bei den einfachen
Filtern sehr scharf und schwarz, nur bei Benutznng von griinem
Lichte zeigten sich schwach, farbige Rtlnder, welche sich aber
als nicht storend erwiesen. Da die Filter aus ausgesuchten,
beiderseitig planpolierten Qlasscheiben- bestanden, konnten eie,
ohne daO eine Bildverschlechterttng eintrst, zwischen Koinzidenzprisms und Beobachtungsinetrument gesetzt werden, teilweise
befanden sie sich allerdings auch direkt hinter der Bogenlampe.
Bei den Versuchen, welche f i r die Herleitung des Resultates Verwendung fanden, wnrden folgende zwei Glaser benutzt.
Nr.
1
Farbe
1
Dicke
-~ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
1,7 m m
1
rot
.
.._
2
1
hellgriin
1
2,4
,,
I
1
sichtbar
608-640
510-580
I
%
1
Die Durchlassigkeit der Filter wurde 'mit Hilfe einee
Taschenspektroskopes mit Wellenlhgeaskala bestimmt.
Die photographischen Aufnahmen wnrden mit eiuer Spektrometerkamera mit verschiebbarer Platte ,P (Fig. 6) ausgefuhrt,
wobei zwischen Koinzidenzprisma 8 und Ksmeraobjektiv (relat.
Offnung : 1:5, f - 300 mm) das Refiexionsprisma K zur Knickung
der Strahlen wegen Raummangels und das Fernrohrobjektiv N
aufgestellt waren, um bei einer VergroSerung des lnterferenzbildes auf das Sechsfache, die Balglhge nicht zu groB vrerden
430
0.h.?top/1
zu lassen. Bei dieser Anordnung betrugen die Expositionszeiten ca. 0,5 Yek., wenn der Apparat nicht rotierte, war aber
die Maschine in Betrieb, so war die tjOO-8800mal grobere
Zeit (ftir verschiedene Flirben etwas verschieaen) notig, um
brauchbare Negative zu erhalten. Nirnmt man an, da6 fur die
Exposition einer photographischen Platte our die gesamte auftretrende Lichtmenge, ohne Rucksicht auf deren Dauer und
Stkrke, in Frage kommt, so ist die Belichtungsdauer bei rotierendem Apparat durch die Summe der Blitze bei jeder Umdrehung gegeben. Lauft die Maschine demnach m Touren pro
Minute, so ist die h u e r eines einmaligen Aufleuchtens der
Interferenzen in Sekutiden:
I = -
ti0
i n . 720 '
wenii man den Prismenkranz uin 0,5" bis zum viilligen Verschwinden, von deren Erscheinen an gerechnet, verdrehen muB,
wobei wiihrend der Drehung immer gleiche Helligkeit des Bildes
angenommen wird. Damit nun die Belichtungszeiten bei rotierendem und ruhendem Apparat gleich werden, mu6 folgende
Gleichung gelteu, in welcher Q (in Miniiten) die Expositionszeit
bei rotierendem Apparat bedeutet:
f l Ill
oder
t =
(I
60
III
a
720 n1 =
0,5,
= ti Nin.
Diese Betrachtung gilt selbstverstandlich nur fiir Umlaufsgeschwindigkeiten, bei tlenen die h u e r einer Umdrehung kleiner
als 6 Min. ist, denn im andern Falle wiire es moglich, da6
innerhalb 6 Min. gar kein Licht zur Platte gelangen kiinnte.
Der berechnete Wert stimmt iniierlialb gewisser Grenzen niit
der experimentell bestiminten Relichtungsdauer uberein, welclie
im Durchschnitt 6 bis 7 Mill. betrug. Die zweita Folge au8
obiger Uberlegung, die Ilnabhilngigkeit der Belichtungsdauer von
der Tourenzahl, war aber anscheinend nicht erflillt, denn bei
hohen Umlaufsgeschwindigkeiteu der Maschine mu6ten die Platten
oft mehr als 15 Min. belichtet werden, ehe sich aberhaupt ein
Schimmer der Interferenzen zeigte. Diese Erscheinung kiinnte
viellepht durch eirie Art Reizschwelle fur die Platten erklart
Yersuche voii F.N u r r e p uber d i p Cc.*.cltniiiirligkeitdes I,ic.hte.\ u.m. 43 1
werden, i d e m diese bei genilgeiid kurzen und sehr scliwachen
1)auer = ii$b%Sek. bei 1OOOToureD pro Minute
1
(
an Emptiutllichkeit vedieren.
Lichtblitzen
1
Bur jede Farbe wurile Fokussierung und ExpositionRdauer
durch Probeaufnahmen hestimmt. Zur visuellen Beohachtung
der Streifenverschiebungen kam ein sog. Kometensucher der
Universitiitssternwarte nach Vorsetzen eines passenden Ob,jektives
in Verweudung. Hierbei wurde ein Koinzidenzprisma mit vertikaler ‘rrennungsliuie, des groljereii Geeichtafeldes wegen, benutzt.
Fur die tlirekte husmessung der Interferenzen war der
Kometensucher mit eiueiii Ychraubenmikrometer.versehen, welches
gestattete, das Feriirohrbild in Millimetern aiisauwerten (Vergr.
ca. 25). Oie Aufstellung des an sich sehr schwereii Instrumeutes war a111tlem Steinboden des Beobachtungsraumes hirtreiclientl stabil.
1)it. ‘l’oureu~iihlvoriiclitungarbeitete wllkommen selbttdt ig
und betlurfte keinei. Uberwachung. Signale, welche mit Hilfe
einee besontleren Tasters gleichxeitig lnit den Maschinenzeichen
auf den Chronographen registriert wurden, gestatteten, neben
der Tourenzahl Zeit uud Dauer jeder Exposition oder Einstclluiig genrtu zu erniitteln, sodah diesbezuglicheh’otizen wihrentl
der Beobachtung fortfielen. E i n im Beobachtungsraum angebraclites Relais lie6 stets erkcnnen,’, ob dieae Vorrichtung ordnungegcniiiS funkbionierte.
I )ie Zimmerteniperatur wurde niittels mehrerer itii VerRuchsr:tumt! verteilter Thermometer uberwacht, ein Ventilator
sorgte stets fbr uiiiglichste Verteilung der durch die Bogenlampe
und die U’iderstinde erzeugten W a r m e r Ebenso ma6 man in
regelmiitiigen Abstjinden die Temperaturen der Lager uud des
Iniiern dcs Prismenbehiilters.
Hogcril:inipe und Motor arbeiteten meist derart ruliig, da6
eiii Naclircgulicren wahrend einer Aufnahme oder Messung selten
notig war.
Zur Beotimmung der Rreite und Verschiebutig der Interferenzstreifen wurde sowohl bei der Ausmessung von Platten
ale auoh bei visuellen Messungen ein Verfahren angewaudt,
0.K N O Y f .
492
welches Hr. P u l f r i c h ’ ) in seiner Abhandlung ilber Jas A b b e Fizeausche Dilatometer empfiehlt.
Sind narnlich i,, l,, !, 1,. lb die blikrometerablesungen bei
den Einstellungen der MeSmarke auf fiinf nebeneinanderliegende
Streifen, so sind, iiquidistante Streifen vorausgesetzt, die Streifenbreite b in Mikrometerteilen und die Lage 1” des mittelsten
Streifens gegeben durch die Oleichungen:
& (a + l4 - (1,
*
+
+ + + +
I,)) 2 ?
(II 1,
Is 1,
4, *
Zur Ausmeesung der photographischen Platten wurde ein
Komparator von C. Z e i 6 benutzt, welclier die gemessenen
Ldngen von einer Nickelstshlskda abznlesen gestettate. Direkt
konnten am Kopf der Mikrometerechraube noch 0,001 mm abgelesen werden, 0,0001 mm waren mit Sicherheit zu echiitzen.
Als Ye6marke diente ein Doppelfaden von paesender Weite,
welcher sich fur lnterferenzmessungeu als sehr geeignet zeigte.
Die Vdrgro6erung des Me6mikroskopes lie6 sich variieren, 80
da6 flir jede Streifenbreite die Onstigsten VmhLltnisse leicht
eingestellt werden konnten.
F’llr direkte, visuelle Messungen am Apparat fafid ein
Fernrohr mit gutem Schraubenmikrometer Verwendung.
Die Teilfehler der Nickelstatilskala des Komparators und
die Fehler der Mikrometerschrauben wurden nicht nLher untersucht, nachdem eine Reihe von Einstellungen auf P r o b e o b j e b
ergeben hatte, da6 an allen benutzten Stellen die Teil- nnd
Schraubenfehler sicher kleiner waren als die Einetelleicherheit.
Etwaige zufallige Teilungafehler wurden bei den definitiven
Meesungen dadurch eliminiert, da6 bei der Repetition von Mensungen immer andere Bereiche der Skala und der Schrauben
in Benutzung kamen.
Bei geniigend breiten und scharfen Interferenzen, wie man
s1e bei Renutzung von Filtern steta erhalten konnte, war ~ A B
lJ=
la =
1
genau
zu bestimmen. Die Streifenverschiebungen betrugen abor nur
0,l bis 0,2 h , so (la6 bei der erwiihnten MeSgenanigkeit die
moglich, sowohl Breite a l s Lage der Streifen bis auf
_ _ _ _ .-
1 ) 6.P u l f r i c h , Zeitechr. f. Instrumeiitenkunde23. S.411-41% 1895.
S.40e.
2) Vgl. die Bcmtrkuog zu dieser Formel auf
fer.era#c.liei w i i 1,:Hrirrep rtler die G'euclcrritirli~keitrle: Liclttes u s w . 4 3 3
Werte der Verschiebungen bis zu 1O'/, ihres Betrags gefiilsclit
werdeu koiinten. Durch mehrfache Wiederholungen der Messungen lieBen sich diese Fehlergrenzen nur unwesentlich eiii engen. Auch konnte die Breite der Interferenzeu nicht xu
gro6 genomrueu werden, da einmal mit der Breite die Einstellsicherheit abnimmt, dann aber erschienen auch stark verbreiterte
Streifen im -AppRrat nicht mehr gerade, sondern hyperbelartig
gebogen.
Zu diesen Einstellfehlern addierten sich noch etwaige'
Fehler, die durch die Ungleichfarmigkeit in der Tourenzahl
der Maschine entstanden. Die Messung der Tourenzahlen selbst
war, wie schon gezeigt wurde, genauer el8 fur die vorliegenden
Zwecke notig war. Die Qeschwindigkeit der Maschine blieb
meist wilhrend einer Beotjachtung hinreichend konstant, wenn
eie vorher lange genug eingelaufen w a r (6-10 Min.) Die
Schwankungen in der Tourenzahl konnten nachtraglich sehr
leicht BUS den Chronographenre~strierungen erkannt werden.
Qeschwindigkeitaihderungen bis zu hhhstens lo/,, der Touren:
zahl wurden bei der Rerechnung noch zugelaasen, Messungen bei stiirkeren (Jeschwindigkeits~nderungenwurden ausgeechlossen.
Die Lage des Streifensystems bei ruhender Maschine heiSe
Nullpunkts- oder Ruhelage. Um fiber die Bewegung d i e m
NullpunktRlage, hervorgerufen durch Temperaturlinderangen im
Glase, Verlagerung von Prismen, Nachgeben von Schrauben,
elastische Verziehungen usw., stets genau orientiert zu sein,
wurden nach j e einigen Messungen bei bewegter Maschine
zwei bis drei Nullpunktsbestimmungen ausgefuhrt. Ferner lieS
man den Apparat nach jeder Ruhelage in der-entgegengesetzten
Richtung wie vorher laufen, um zu sehen, ob die Streifenverschiebungen such entgegengesetzt gleich ausfielen, was ah
sicheres Kriterium dafttr anzuaehen war, da0 im Apparat keine
Verziehungen aufgetreten waren.
Die folgenden Tabellen lessen das zur Bestimmung der
Breitenverschiebung angewandte Verfahren erkennen.
Nachdem bei ruhendem Apparat durch Enstellung auf
&nf nebeneinander liegende Streifen die Lage des Nullpunktea
nnd die Streifenbreite erhalten war, wurde der Apparat in
0.Knupf.
434
Rotation versetzt und die Einstellung jener fiinf Streifen verschiedene Male, im vorliegendeii Fall funfmal, wiederholt. Fiir
die Zeitan dieser Messungen geben in Spalte 2 die z die zu
50 Tonren der Maschine nijtigen Sternzeitsekunden an und
hieraus ltlssen sich ohrie weiteres die in Spalte 3 angegebenen
Tourenzahlen p. Miu. ableiten. Spalte 4 nnd 5 geben die aus
j m e n Einstellungeii gel'untleiieii Streifenbreiten b und Streifenlagen Z". Unter 1, sind die fur die Zeiten der Messungen bei
bewegtem Apparat interpolierten Nullpunktsstellungen angefiihrt.
1, - 1, sind dann die iu Mikrometerteilen ausgedruckten Verschiebungen (Yg oder (Y,,. je nachdem die Rotation gegen oder
mit dem Uhrzeiger erfolgt war. Die Verschiebungen a,,, sind
hierauf durch Interpolation in die Werte ubergeftihrt worden,
welche beobachtet worden waren, w h n die Messungeii bei denselben Rotationsgesch windigkeiten des Apparates angestellt
worden waren wie die Messungen der (Yg. Die hierbei sich
zeigende Verschiedenheit der bei entgegengesetzt gleichen
Umdrehungsgeschwindigkeiten gefundenen Werte (Yg und
ist
zum Teil den Messungsfehlern, zum andern Teil aber jedenfalls der Vereiehung des Polygons infolge der Kotatioii zuzuschreiben. Ein systematisches Uberwiegen nach einer Seita
konnte jedoch nicht konstatiert werden. Wnrden die Abweichungen gr06er als 6-7 Ole, so wurde eine neue Justierung
des Apparates vorgenornmen und die Beobachtungen fanden
keine Verwendung. Das Mittel 0' der ohne Hiicksicht auf dm
Vorzeichen genommenen Verschiebungen dg und a,, war ale
die der betreffendeii Rotationsgeschwindigkeit des Apparatea
zugehorige Streifenverschiebung anzusehen.
1. Nullpunkt: 4,395"; b = 1,17OP.
2. Drehuog gegen den Uhreeiger.
I
I
I
2
5
j
1I
6 ,
5,73
5,28
5,lO
4,71
~ 473,~
524,7
568,4 I
588,4 1
637,2
i,i?~"
1,176
1,170
1,177
1,171
4,5oip
4,539
4,547
4,579
4,589
4,395P
4,394
4,393
4,392
4,392
- o,iotP
,
I
I
0,146
0,154
0,187
0,197
3. Nullpunkt: 4 , 3 ~ 2 ~/I : = 1,176''
4. Urehutig mit
4,95
1
3
4
5,73
5,28
5,lO
4,71
'
p. M i o .
b
500,t
1,172
1,175
1,170
1,176
555,7
606,2
(i39,3
Touren
p. Min.
Sr.
2
,
,.I oureti
Nr.
1
?
3
4
dem Uhrzeiger.
524,7
568,4
588,4
637,2
1
1
L
1
I
1
I
I
I,
10
4,'272
4,241
4,207
4,179
4,392
4,395
4,397
4,399
J,
+ 0,136 - 0,145
0,168
0,185
0,217
0,154
0,187
0,197
1
J
0,141
0,161
0,186
0,207
J,
1
+ 0,120
,
0,164
0,190
0,220
1
1
Abweichuog
f 0,005
(4'/o)
0,007 (4O/J
0,001 (0,6O/,)
0,010 (ao/,)
I m allgemeinen erachienen die Interferenzen, wenn der
Motor nicht zu rasch anzog, vollkommen ruhig. Ein merklichee
Zittern war erst bei 800 bis 900 Touren pro Minute z u beobachten.
Wahrend der ersten Zeit der Untersuchung gelang es, die Interferenzen selbst bej 1800 Umdrehungen des Prismenkranzee
pro Minute noch zu sehen, diese Gichtbarkeitsgrenze sank aber
spater immer tiefer, ohne da6 neue Justierung oder starkee
Anziehen der Befestigungeschrauben der Prismen sie wieder auf
die frlihere Hohe bringen lie6. Bei den definitiven Mesanngen
wurde daher nicht iiber 750 Touren pro Minute hinausgegangen,
um keine Nullpunktsversetzungen wahrend einer Beobachtung
befiirchten zu mlissen obgleich hierbei die Verschiebuog des
Streifensystems ziemlich gering war. In dieser Beziehung erwies sich iiberhaupt die visuelle Messung der photographischen
Aufnahme trotz ihrer geringeren MeBgenauigkeit iiberlegen, denn
letztere wies stets bedeutend grobere Nullpunktsschwankungen
aut' a1s die erste, was wohl seinen Grund in der gro6en Lange
der Helichtuiigszeiten hatte. Der Nullpunkt selbst iinderte sich
bei allen Bevbachtungsserien in demselben Sinne, er stieg mit
wa'chsender Temperatur des Prismenbehaltere, ohne dab aber
zwischen beiden Anderunged eine konstsnte Reziehung fest-
0. Krtopf '.
136
zustellen gewesen wilre. Eine Abhilngigkeit der Nullpunktsbewegang vom Drehungssinn der Maschine bestand nicht.
Die Streifenbreite zeigte sich bei allen Messungen sehr
konstant, ihre h d e r u n g blieb stets unter der Fehlergrenze der
Beobaghtung. Die wkhrend einer sehr langen Beobachtungsserie von mehr als acht Stunden erfolgten Schwankungen des
Nullpunktes und der Streifenbreite sind &us folgender Tabelle
zu ersehen.
Zshl dgr Nullpunktlage atreifenbreite
in- mm
in mm
Aufnabbmen
~. -
15
13
12
13
11
12
i
_____
_ _ _ _____.__
. _ ~ -__
1,6994
1,7353
1,7639
1,7796
1,8306
1,8373
1,8489
1
I
i
~
I
i
0,1930
0,1916
0,1900
0,1890
0,1887
0,1873
0,1864
Im Laufe von 76 photographischen Aufnahmen hatte sich
also der Nullpunkt urn 0,1566 mm nnd die Streifenbreite urn
0,0066 mm gellndert, so da6 im Durchschnitt auf eine kufnahme eine-Anderung
von 0,002 bzw. 0,0001 mm entfkllt,.
welche- also aoch innerhalb der Fehlergrenze der Beobachtung
zu liegen kommt.
8.
Anpeasung der Wormel fir die Streifenversohiebung arzi
den Fall eines rotierenden Eiirpere.
Wie bereite auf S. 392 angegeben, lautet die Formel fur
die in Streifenbreiten ausgedrilckte Streifenverschiebung:
Diese Formel ist aber nicht ohne weiteres auf den bei
den Versuchen vorliegenden Fall anwendbar, denn ein Lichtstrahl durchlauft bei seinem Durchgsng durch daa Prismenpolygon Teile des bewegten Mediums, die ganz verschiedene
nnd auch verschieden gerichtete Gteschwindigkeiten besitzen.
Um sie daher zur Anwendung auf den bier vorliegenden Fall
geeignet zu machen, gibt H a r r e S folgende AusfIihrungen.
In einem starren, durchsichtigen Hedinm, welches mit der
konstanten Wi&elgesohwindigkeit (u urn die Achse 0 rotiert,
Versuche von k! Harrep iiber die Geschwindigheit des Lichks usw. 437
pflaoze sich ein LichtbUndel LL' geradlinig fort (Fig. 7). Hierbei iet angenommen, daS die Richtung der Strahlen durch die
Korpergeschwindigkeit nicht geilndert wird , welche Annahme
theoretiach nicht ganz richtig iet, da die Mitflihrung des Lichtes
durch senkrecht zu seiner Fortpflanzungarichtung bewegte Materie
noch durch quadratieche Qlieder in v17 beetimmt is& Wegen
der Kleinheit dieser Glieder kommen sie aber hier nicht in
Frage.
Fig. 7.
Im Punkte P, dem TrefFpunkte dea Lotee r,, ron 0 auf
LL', eind die Richtungen der Ausbreitnng dea Lichtee nnd
der Kbrpergeachwindigkeit dieeelben, 80 da6 far die MitfUhrung
der Wert
rlJ a3
in Frage kommt.
In einem anderen Punkte PI dee Liohtatrahles, sollen die
Richtungen zwischen der Fortpflaneung des Lichtea und der
Tangentialgeachwindigkeit des Mediums den Winkel 'p = ror,
einechlielen. Dann kommt fir die dnderung der Geachwiindig-
+
Annalon drr PhyslL. 1V. Folgr. 82.
29
4 38
0.Knopf.
keit des Lichtee nur die Projektion von r, o auf L L ' in Betracht. Dieee Komponente der Karpergeechwindigkeit ist :
r1o
rp = ro (u .
COB
Da die Geschwindigkeit des vom Licht durchsetzten K6rpere
in der Richtung dee Lichtatrahles im Punkta P, demnach gerade
so groS iat wie in P, so ist auch die Mitfikhrung dea them
in P, und in P und iiberall auf dem Strahl LL' von gleicher
Gr6Be. Die h d e r u n g der Lichtgeechwindigkeit in einem rotierenden Medium ist demnach so lange konstant, als eich der
Lichtstrahl geradlinig fortpflanzt.
Fiihrt man durch innere Reflexionen ein LichtbUndel ganz
beliebig durch das rotierende Medium, so ist die resultierende
Wirkung auf ein pmsend erzeugtee Intarferenzeyetem glei&
der Summe der Einzelwirkungen wllhrend der geradlinigen
Xegteile des Licbtes im Medium. Die Formel (1) la& sich
also scbreiben :
worin 1 die Wege des Lichtas von einer Raflexion zur anderen
und r die Lote vom Rotationezentrum auf dieae bedeuten.
Nun ist aber
,#J
=
'Lit
50
._
..
xm
'
wo .zm die Zeitdifferenz zwiachen zwei Kontskten der Tourenzahlvorrichtung in Minuten mittlerer Zeit bedeutet. so daB man
folgende Formel erhiilt:
(3)
'4 = 200
n ' n ( t - 2)
a,lc
.,
,Ir.
Der Ausdruck 2.5'11ist
.
nun fiir dae benutzte Polygon
numerisch zu bestimmen.
In Fig. 7 sei M~l'itSein Prisma des Polygons, in welcheiu Strahlenbtindel senkrecht zur Flllcbe M R eintritt, an MN
retiektiert wird und senkrecht zu N S wieder auetritt. Von
einer eventuellen Anheruag des Reflexionegesetzes durch Rotation des Prismas urn 0 8011. bier abgesehen werden.!
Betrachtet man drei Strahlen, den Mittelstrahl 1 und zwei
f i n Abstande d 'LU ihm symmetrisch liegende, andere Strahlen .U
fersuche von 1’.
HurreF uber die Gcschu~indi.qqrReitdes Lichtes usw. 439
nnd IiI, so ergibt sich die Summe der beiden Produkte aus
den Teilstrecken und den von 0 auf sie gefdlten Loten
fIir Strahl I I z u r , l a + r i l i = ( r + d ) I U + ( r - ~ d ) l i ,
97
91
I ,.
r
1
1
4
+ t - - =r
+
l,
-
IT1 ,) t ili 7 e a I, = (r d)1, + ( t + d ) l o .
l.
Hierbei iat l = r . c o s y und l a + l , = l .
Far einen beliebigen Strahl im Abstande d vom Mittelstrahl iet also die Summe jener beiden auf ein M a m a sich
beziehenden Produkte gleich
9
\
tl
- d (li - 1J.
Dieser Ausdruck hat f i r d = 0, ale0 f i r den Mittelstrahl,
sein Maximum t l und nimmt mit wachsendem J erst Iangaam,
dann rasch ab, wie man sofort erkennt, wenn man ihn in die
Form tlberfUhrt
t i - 2d’ ctg y .
Fur d = f 10 mm, 1 = 111 mm und r = 18,3 cm macht
daa Glied 2 da ctg y schon 3 Proz. von r 1 BUS. Trotzdem haben
Harrekl und Hr. H a r z e r wohl mit Recht nur den Mittelstrahl
bei der Summigrung der Produkte berllcksichtigt, denn bei den
Versuchen wurde darauf geachtet, da6 die H6he der Bogenlampe,
sowie sie sich etwes gegndert hatte, sofort korrigiert wurde.
Jedenfalls ist der durch EinfUhrung des Meximslwertes der
Produkteneumme in daa Resultat gekommene Fehler viel geringer
ale wenn man unter der Annahme gleichmiiSigen Vorkommens
der verschiedenen moglichen Bogenlampenstellungen alle die
Flache durchdringenden parallelen Lichtstrahlen in Betracht
gezogen hatte.
Nach E a r r e 6 ’ Sch%tzung kannte der Fehler hochstena 1
bis 2 Proz, betragen, das Resultat fbr den Mitfiihrungskoeffizienten sich also um so viel zu hoch ergeben.
Nicht geringere Beachtung verdient, worauf Hr. v. Laae
auherksam gemacht hat, der !Omstand, daB die beobachteten
Interferenzstreifen, wie Fig. 5 (S. 406) zeigt, nicht von den beiden
das Prismenpolygon in entgegengesetzter Richtung durchlaufenden Mittelstrahlen selbst, eondern von etwas schief auffallenden
8trahlen herrllhrten. In der Mitte der kreisfdrmigen Interferenzfigur wllrden die Streifen nicht von Uleicher Breite ge29.
440
0.A‘nopf:
wesen eein, dies fnntl in gentigender A4nnaherungerst in einiger
Entfernung van der Mitte statt. Von H a r r e 6 wird jedoch
diem Quelle der Unsicherheit des Resultates nicht erwiihnt.
In Formel (3) ist die Summe X / r auf die an der Rotation des Apparates teilnehiuenden W egstrecken des Lichtes
auszudehnen, auch auf die Xtrecke zwischen Mittelkorper und
der Priemenaeite B D ‘ in Fig. 1 (S. 393). Etierbei ist freilich
zu beachten, da6 der Mitfiihrungskoeffizient in Luft gleich Null
ist und datl Strecken, auf welchen der Lichtstrahl in entgegengesetzten Richtungeii urn den Mittelpunkt des Pnsmenkranzes
herumlauft, iuit entgegengesetzten Vorzeichen zu versehen sind.
Die Wege des Lichtstrahles im Mittelkorper seien, wie ee
auch bei H a r r e l l und bei Hrn. H a r z e r geschieht, nicht beriicksichtigt.
Auaftihrlicher geechrieben lautet Formel (3)
(4)
Driicken wir die Anzahl zm Minuten inittlerer Zeit, welche
zu 50 Touren der Maschine erforderlich waren, durch die direkt
beobachteten I Minuten Sternzeit aus, welchen jenee Zeitinterv d gleich ist, setzen wir also
zm = 0,99727 z,
so bekommen wir
fur il = 625pp und n,,, = 1,57187 rgZ6= 0,99627 - 0,69004~-A ,
ftir A. = 535pp und nsaa P 1,57665 z , ) ~= 0,99629 - 0,501885- A .
Die Abweicbung der H a Isre Sschen Formeln
tgZ
=50,62917 Z . A ,
tss
=60,49952 z * A
kommt, wie schon erwahnt, hauptsachlich daher, da6 H a r r e S
in seiner Formel fiir die Streifenverschiebung t flilschlich f i r
Ictsuche von F.Harrep ube,. die Geschwiiid+jkeit des lichtcs usw. 44 1
1 - - t stehen hat, auf3erdem aber hat er die Wegstrecken
Lichtetrahls durch die Luft und durch den awischen D D ’
E E’ liegenden Qlaskorper unberlicksichtigt gelassen und
Einfilhrung von I an Stelle von z- einen R.echenfehler
gangen.
des
und
bei
be-
&-
g 9.
Zwmmenatellung der Mbeasungeergebniaee.
Die folgenden beiden Tabellen geben die Eineelresultate,
welche mit den beiden farbigen Glaeern, also mit Benutzung
der Wellenlingen 1 = 625 pp und il = 635 yp in j e vier Measungsreihen erhalten wurden. z hedeutet wieder die Anzahl
der Sternzeitsekunden, welche der Apparat zu 50 Umdrehungen
brauchte , 6 die fiir diese Rotationsgeschwindigkeit gefundene
Streifenverschiebung, auegedrbckt in Mikrometerteilen, d die-.
selbe Streifenverschiebung, ansgedrilckt in Streifenbreiten, und
t den Mitfiihrungekoeffizienten, berechnet nach den Formeln
z~~~=
-
0,99627
- 0,59004
0,99629
- 0,50188 Z . A .
tga6
=
z A,
Die letzte Spalte enthillt den aus den einzelnen Meeeungereihen sich ergebenden Wert von 2.
T a b e l l e I.
A
= 625 pp.
I Seihe.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
la
19
6,09
6,04
5,55
5,54
5,43
5,87
5,11
4,92
4,81
4,62
4,50
$98
4,18
0,108
0,126
0,127
0,118
0,120
0,134
0,149
0,152
0,194
0,148
0,162
0,179
0,106
0,124
0,125
0,116
0,118
0,192
0,146
0,149
0,132
0,145
0,159
0,176
b = 1,019‘
0,572
0,618
0,590
0,588
0,625
0,622 z = 0,596
0,598 Mittl. F.einenEinrelreeult. = f 0,0340
0,572 Mitt1.F. dee Mittele
= f 0,0066
0,573
0,696
0,6 11
0,585
0,562
‘l’abelle 1 (Fortsetxung).
Nr.12
I
d
I
A 1
-
Mittelwert o
1 : ]
b = 1,022’
1
2
3
4
b
6
7
8
9
10
11
12
5,85
5,21
5,09
4,98
4,87
4,78
4,70
4,69
4,29
4,lS
4,lS
0,124
0,136
0,141
0,151
0,138
0,146
0,153
0,184
0,148
0,168
0,167
0,118
0,121
0,133
0,137
0,147
0,134
0,142
0,149
0,150
0,144
0,182
0,576
0,579
0,687
0,585
0,569
0,611
0,398
0,583
0,581
0,632
0,602
t = 0,592
Mittl. F.eineaEheelreeult. a f 0,0173
Mittl. F. des Mittels
= f 0.0060
b = 1,111 p
1
2
3
4
b
8
7
8
9
10
11
12
13
14
lb
16
17
18
19
20
5.28
5;27
415
5,14
5,12
5,04
4,99
4,97
4O
,O
4,87
4,88
4,81
4,81
4,78
4,65
4,59
4,54
4,54
0.149
0;12e
0,158
0,142
0,145
0,134
0,l b5
0,165
0,188
0,161
0,154
0,160
0,185
0,163
0,172
0,175
0, I 8 2
0,177
0,135
0,115
0,142
0,128
0,131
0,121
0,140
0,149
0,161
0,148
0.139
0,144
0,149
0,147
0,155
0,158
0,163
0,159
0,576
0,639
0,565
0,608
0,801
0,636
0,584
2 = 0,586
0,559 Mittl. F. eineaEimdresult. = f 0,0282
0,580
Mittl.F.deaMittels
= f 0,0052
0,580
0,598
0,588
0,573
0,582
0,3il
0,588
0,580 1
0,570 I
6,89
6,87
5,48
5,48
5,24
b,10
5,08
5,05
0,097
0,097
0,115
0,119
0,127
0,125
0,127
0;127
0,129
0,130
0,139
0,139
0.097
0,097
0,116
0,120
0,128
0,126
0,128
0,128
0,130
0,131
0,133
0,140
0,613
0,614
0,621
0,608
0,601
0,617
0,614
0,815
0,809
0,607
0,601
0,581
b = 0,995
1
2
3
4
5
8
7
8
9
10
11
12
5,Ob
$04
5,04
5,OS
Persticlie con I? Harrep uber die Geschwindigheit des Lichtes u . w . 143
Tabelle I (Fortsetzung).
- -- __
c
d
' z
N r. 2
A
__ - - -
Mittelwert z
I
~
13
14
15
18
17
18
19
20
21
23
23
24
25
a6
27
88
29
30
31
32
33
34
35
0,135
0,140
0,138
0,197
0,143
0,145
5,Ol
5,OO
4,97
4,94
4,92
4,Vl
4,88
4,85
4,84
4.76
4,73
4,70
4,66
4,84
4,80
4,80
4,62
4,514,49
4,47.
4,45
4,95
4,21
0,594
0,580
0,594
O,b94 1: = OJ90
0,578 Mitt1.P. eincw Eicelresult. = f 0,0187
0,673 Mittl. F.dcw Mittels
= f 0,0032
0,138
0,141
0,197
0,198
0,144
0,146
0,197
0,138
0,138
'
0,808
0,599
0,559
0,667
0,597
0,139
0,152
0,152
0,142
0,158
0,153
0,148
0,154
0,168
0,163
0,669
0,161
o,iaa
0,578
0,575
0,573
0,694
0,667
D,576
0,567
D,589
0,188
0,188
0,187
0,157
D,668
D,b88
D,806
0,lbl
0,153
0,155
0,147
0,164
0,158
0,148
0,180
0,181
0,157
0,158
0,182
0,181
o,iea
0,166
Tabelle 11.
1
Nr.1
z
I.
J
1
I
d
1.
b,84
b,78
6,74
b,73
5,40
5,s 1
5,28
5.12
0,127
0,196
0,146
0,148
0,183
0,147
0,188
0,126
z
0,810
0,587
0,694
0,589
0,168
0,188
0,166
0,176
0,171
0,171
0,192
0,179
I
Mittelwert z
0,630
0,142
0,140
0,180
0,144
0,18b
0,159
686 pp.
Reibe. b = 1,018'
0,183
0, I86
0,158
0,179
0,174
0,174
0,195
0,182
-
0,819
0,659 1~ = 0,676
0,595 Mittl. F.einee Einrelreeult. = f 0,OS 18
0,830 Mittl. F.den Mittelr
0
0,0082
0,800
0,547
0,660
0,670
0,619
0,6b7
0.Knopf.
444
Tabelle I1 (Forteetzung).
-
Nr.I;t
I
d
'
1 z
A
2. Reihe.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
8.52
6,56
6,48
6,19
W.
5,99
5,92
5,74
5,tiO
5,53
5,50
5,48
5,39
5,39
19
5,36
5,SO
5,27
5,26
5,12
20
4,56
D,100
D,l39
0,144
D,l56
0,154
0,154
D,157
D,176
0,164
0,185
0,194
0,196
0,199
0,200
0,193
0,198
0,195
0,199
0,202
0,207
0,087
0,121
0,125
0,136
0,134
0,134
0,137
0,153
0,143
0,160
0,168
0,170
0,173
0,173
0,167
0,l 73
0,169
0,173
0,175
0,180
1
Mittelwert x
-
h = 1,159''
0,624
0,598
0,590
0,574
0,586
0.594
0,689
0,556
0,594 z = 0,564
0,552
0,532 Mittl. F. eineeEinrelreeult. 0 f 0,0292
Mittl. P.dee Mittele
= f 0,0065
0,529
0,528
0,528
0,547
0,536
0,549
0,540
0,547
0,584
b = 1,013"
1
2
3
4
5
6
7
8
9
5,85
5,60
5,54
5,26
5,25
5,2 1
4,99
4,91
4,63
0,112
0, I49
0,140
0,166
0,154
0,158
0,170
0,167
0.194
0,156
0,168
4.
1
2
3
4
5
5,86
$40
5,29
5,17
5,lO
6
4,93
7
8
4,88
9
10
11
12
1s
14
0,1 ti5
0,193
0,193
0,204
0,179
0,204
0,800
0,201
4@3
4,83 . 0,206
0.213
4,BS
0.205
4,82
0.214
4,59
4,4b 0,241
0,248
4,37
0,133
0,156
0,158
0,164
0,151
0,164
0,161
0,162
0,166
0,172
0,165
0,172
0,194
0,200
x = 0,583
Mitt1.F. eineeEineelreeult, = f 0,0182
0,588 Mittl. F. des Mittel8
= f 0,0061
0,576
Keihc.
0,605
0,574
0,582
0,571
0,610
0,59 1
0,602 2 = 0,588
Mitt1.F. eineiEineelreeult. = f 0,0166
0,601
Mittl. F. dee Mittels
= f 0,0044
0,594
0,579
0,597
0,600
0,562
0,558
I
IPrsuclre rwn P.Hnrrep iiber die I;eschu*indiykeit des 1,ichte.q usit-. 445
81s Mittelwerte der x ergeben sich aus den einzelnen
Messunpsreihen die folgenden Werte:
=Ill0
1.
2.
3.
4.
Reihc
1,
1,
1,
%lY
0,596 Ifr 0,0066 (m
0,592 f 0,0050
0,586 f 0,0052
o , m f 0,003‘~
F.)
0,576
0,564
0,583
0,588
f 0,0082 (m.F.)
f 0,0065
f 0,0061
f 0,0044
Bei dieser Mittelbildung sind, wie e8 in der HarreBscheii
Dissertation geschieht, die verschiedenen Resultate fur x in je
einer Versuchsreihe ale von gleicher Zuverlassigkeit angenommen und haben daher alle das gleiche Gewicht erhalten.
Nach der bei den Versuchen angewandten Methode sind aber
die Messungen der Streifenverschiebung, d. h. die 6 oder, was
nahezn auf dasselbe hinauskommt, die A von gleicher Genanigkeit und daher mit gleichem Qewicht zu versehen, wie das in
der H a r z e rschen Bearbeitung der HarreBschen Versuche
geschehen ist.
Stellt.man, urn dem gleichen Bewicht der A Rechnung zu
%ragen, die Beobachtungsgleichungen in der Form auf
z8*b
0,59004 a
. - +A - 0
0,99627
0,59004 z
und
o,,m---2b8b
0,99623
0,501 88 *:.
Sd=o,
80 erhlllt man aus den einzelngn Messungereihen die von d w
obigen nur wenig abweichenden Werte:
2 0 56
xbY5
1.
2.
3.
4.
Reihe
,,
,,
,,
0,595 f 0,0040 (m.F.I
0,594 f 0,0051
0,585 f 0,0029
0,589 ?C 0,0018
0,673
0,660
0,581
0,587
f 0,0050 (in.
f 0,0036
F.)
f 0,0038
f 0,0030
DLI die Abweichungen der. aua den einzelnen Reihen hervorgehenden Rerte VOD x zum Teil graSer eind als die mittleren
E’ehler, so ist klar, dal3 bei den verschiedenen Versuchsreihen
nicht nur zufiillige E’ehler im Spiel waren. Vereinigt man
trotzdem die letzt hingeechrikbenen Werte nach der Methode
der kleinsten Quadrate, i d e m man daa Gewicht dem reziproken
Wert des Quadrates des mittleren Fehlere proportional setat,
ZII
thdwertem, so findet man
x,,,= 0,590 f 0,0013 und c~~~~ = 0,577 f 0,0018,
wobei die angegebenen mittleren E’ehler jedoch ksum Anspruch
auf Beachtung erheben kbnnen.
446:
0.
hnoj$
Obwohl die liir zUeAund xbS5 gefundenen Werte ziemlich
weit auseinander liegen, 30 ist durch die Versuche doch nicht
s l s erwiesen anzusehen, da6 der Wert der Mitfiibrungskoeffizienten von der U'ellenllinge des Lichtes abhilngt; ist doch der
Mitfiibrungskoeffizient fiir rotes Licht in der dritten Versuchsreihe kleiner herausgekommen ale der fiir griinea Licht in der
vierten Vereuchareihe, wahrentl im allgemeinen das umgekehrte
Verhliltnis stattfindet. 1)er Theorie nach mtiBte aber der Mitfuhrungekoeffizient far iotes Licht kleiner sein als der fur
1
grtinea Licht, da die E'ormel x = 1 fur 71 = 1,57167 und
n2
7t = 1,57665 die Werte liefert
zSz6
= 0,5952 und
xgYb= 0,5977.
Es haben bei den H a r r e ti schen Verswben ofl'enbar nianche
Umstiinde eine nicht gar unbedeutende Unsicherheit des Resultates veranlafh, weshalb eine Wiederholung der Versuche sehr
erwnnscht ware. Gerade mit Rucksicht auf eine spiitere Wiederholung sind im Vorstehenden die Erfahrungen, welche H a r r e 6
gemacht hat, und zwar auch die u'ngfinstigen Erfahrungen,
welche mit dieser und jener Anordnung gelnacht wurden, ausfilhrlich mitgeteilt worden. Auf die Notwendigkeit einer noch
exakteren Konstruktion des Rotationsapparates tleutet der von
B a r r e 6 erwahnte Umstand hin, dab wahrend der ersten Zeit
der Untersuchung die Interferenzstreifen noch bei 1800 Umdrehungen des Apparates pro Minute gut zu sehen waren, bei
den definitiveu Messungeu aber nicht uber 750 Umdrehungen
hinausgegangen werden konnte, und da6 neue Justierung und
etiirkere Befestigung der Prismen keine Beseerung brachte.
Ferner macht Hr. v. L a u e dartiuf' aufmerksam, da6 die Eiuzelwerte von x in Tab. I, Reihe 3 urid 4, und in Tab. 11, Reihe 1
und 2 anfangs, d. h. bei langsamerer Rotation 'des Apparatee,
iiber dem Mittelwert und gegen das Ende hin, hei schnellerer
Kotation, unter den1 Mittelwert liegsn. M;rn darf wohl vermuten, da6 die hiel wirkende Fehlerquelle aucb scbon clie
ersten Messungen beeinHul3t hat und das Resultat daher h a t
zu niedrig herauskornmen Iaesen. - Eine weitere Fehlerursache war die Hiihenanderung der Lichtquelle, infolge deren
der Weg der Lichtetrahlen in den Prismen nicht danernd derselbe war, d. h. nicht dauernd seine mittlere Lage beibehielt. Auch
Fersuclie von
F.HarreP iiber die Gescliwindigkeit dcs Liclites
II.VU.
447
ware die Anwendung rnonochromatischen Lichtes, wenn ihm die
gentigende Intensitit hbtte ertsilt werden kannen , sicherlich
dem durch Filter hindurchgegangenen Licht %rzuziehen gewesen.
All diese Mange1 fallen aber kaum der Methode zur Last,
durften vielrnehr bei Wiederholung der Verenche zu vermeiden
aein. Die Ergebniese der H ar r e B schen Untersuchung konnen
zu einer Wiederholung der Versuche nur ermutigeo.
(Eiiigegaiiceu 2 1. Jauuar 1920. J
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