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Ein- zwei- drei- und vierwertige Linien des Quecksilbers in den Kanalstrahlen.

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278
J. Stark, G. Wendt, H. Kirschbaum u. R.Kiinzer,
Dritter Teil.
Ein-, zwei-, drei- und vierwertige Linien des Quecksilbers
in den Kanalstrablen;
von J. S t a r k , 8.Wendt und H. Kirscbbaum.
-
8 10. Einleitung.
Vor mehreren Jahren hat der eine
von uns zusammen mit den Herren W. H e r m a n n und
8. K i n o s h i t a eine Untersuchung 1) uber das Verhalten von
Quecksilberlinien in den Kanalstrahlen verijffentlicht. Es ergab
sich vor allem, dab die Linien der Tripletserien positiv zweiwertige Atomionen als Trager haben. AuBer ihnen traten
andere Hg- Linien in den Spektrogrammen auf, welche ein
ganz anderes Verhalten als jene zeigten, so die Linien il 4347
und 4078 A.; es lief3 sich wahrscheinlich machen, daB sie
positiv dreiwertige Atomionen als Trager haben. Endlich lag
damals die Vermutung nahe, daB die Linie h. 2536 A. von
einem positiv einwertigen H g Atomion emittiert werde.
Die Unterscheidung der drei Linienarten voneinander
wurde damals auf die Messung der maximalen Geschwindigkeiten (Verschiebungen) ihrer bewegten Intensitaten sowie auf
den Vergleich ihrer Verhaltnisse von ruhender zu bewegter
Intensitit gegriindet. Nun ist durch die neuere Forschung
festgestellt worden, daB sich in einem Kanalstrahlenbundel ein
Gleichgewicht zwischen neutralen und positiven Atomstrahlen
und ebenso zwischen ein-, zwei- und dreiwertigen positiven
Atomstrahlen herstellt. Infolge hiervon konnen die maximalen
Geschwindigkeiten verschiedener Linien eines Elementes gleich
groB werden, obwohl sie positive Atomionen von verschiedener
Wertigkeit als Trager haben. Dieser Umstand macht es
notwendig, verschiedene Linien auf Grund des Vergleiches der
Verteilungskurven ihrer bewegten Intensitaten voneinander zu
unterscheiden. In welcher Weise dies zu geschehen hat, ist
bereits eingehend fur den Fall des Heliums?, und oben fiir
denjenigen des Aluminiums und Argons gezeigt worden.
1) J. Stark, W. Hermann u. S. Kinoshita, Ann. d. Phys. 21.
p. 462. 1906.
2) J. Stark, A. Fischer u. H. K i r s c h b a u m , Ann. d. Phys. 40.
p. 499. 1913.
Ein- u ~ i dmclwwertige Linien des Aluminiiims
ILSW.
279
Nachdem wir in den Besitz eines H a r t m a n n schen Mikrophotometers zur Ermittelung von Schwarzungskurven gelangt
waren und auch einen lichtstarken Spektrographen von gro6er
Dispersion gescbaffen batten, erschien es uns bei der Bedeutung
des Hg- Spektrums notwendig, die fruheren Untersuchungen
uber die Hg- Kanalstrahlen nachzuprufen und womoglich zu
erweitern. Eine Erweiterung schien vor allem nach zwei Seiten
wunschenswert. Einmal waren auf den friiheren Kanalstrahlenspektrogrammen wegen zu geringer Intensitat Hg-Linien nicht
erschiecen, welche der eine von uns friiher') an der negativen
Glimmschicht in Hg-Dampf beobachtet hatte. Bei dem damaligen Stand der Forschung(l90.5) lag es nahe, das im gewohnlichen Hg- Lichtbogen erscheinende Linienspektrum dem einwertigen Hg-Atomion, das neue Linienspektrum dem zweiwertigen
Hg- Ion zuzuordnen. Nachdem die Untersuchung der Kanalstrahlen bereits im gewohnlichen Hg-Spektrum ein-, zwei- und
dreiwertige Linien nachgewiesen hatte , ergab sich von selbst
die Vermutung, da6 die neuen Hg-Linien in der negativen
Glimmschicht wenigstens zum Teil vierwertig seien.
Eine andere Erganzung der friiheren Arbeit mu6te die
einwertigen Hg-Linien zum Ziel hahen. Es konnte namlich
friiher nur fiir die eine Hg-Linie il 2536 b. wahrscheinlich
gemacht werden , da6 sie ein einwertiges Hg-Ion als Triiger
habe. Nun nimmt diese Linie einerseits eine ganz ausgezeichnete
Stellung im Hg-Spektrum ein, sie gehort nicht zu den Tripletserien und, wie es scheint, anch nicht zu Dupletserien. Zudeni
war nach dem Nachweis neutraler Kanalstrahlen mit der Maglichkeit zu rechnen, daB diese die Trager jener Linie seien.
Auf der anderen Seite war es aus Analogie wahrscheinlich,
da6 Duplets im Hg-Spektrum ebenso wie die Duplets Ha,H,
im H-Spektrum oder die Duplets in den Spektren der Alkalien
positiv einwertige Ionen a15 Trager haben. Unterdes war es
dem einen2) von uns gelungen, auf Orund der Untersuchung
des Zeeman-Effektes den Nachweis zu fiihren, da6 die HgLinie L 2847 b. das magnetische Verhalten von D, zeigt und
deswegen und ihres Intensitiitsverhaltens wegen als erste Kom. ... __
1) J . S t a r k , Ann.d. Phyv 16. p. 4QO. 1905.
2) G. Wendt, Ann. d. Phys. 47. p. 535. 1912.
J. Stark. G. Wendt, H. Kirschbatim
280
u.
R. Kiinzer.
ponente des Duplets einer zweiten Nebenserie zu betrachten
ist. Nun war diese Linie zwar auf den friiheren Kanalstrahlenspektrogrammen erschienen, aber mit so geringer Intensitat,
da6 keine sichere Aussage iiber sie moglich war. I n den neuen
Untersuchungen waren also die Versuchsbedingungen 80 zu
wkhlen, da6 diese Linie mit ausreichender Intensitat herauskam.
Von entscheidender Wichtigkeit fur die Erzielung von gro6er
bewegter Intensitat der Hg-Linien sind die Versuchsbedingungen,
unter welchen die Hg- Kanalstrahlen hergestellt werden. Bei
den friiheren Beobachtungen hatte sie der eine von una dem
Gefuhl nach richtig so gewahlt, daB sich ein positiver Erfolg
ergab. Den neuen Beobachtungen lie6en wir eine Analyse der
Versuchsbedingungen l) vorangehen. Sie setzte vor allem den
gro6en Einflu6 der Zerstreuung der Kanalstrahlen auf deren
bewegte Intensitat ins Licht. Wie sich ergab, ist c8 nicht
moglich, in reinem Hg-Dampf schneile Hg-Strahlen von gro6er
Stromdichte zu erzeugen und zum Verlaufen zu bringen. Es
ist vielmehr notwendig, dem HgUampf vor der Kathode ein
wenig zerstreuendes elektropositives Gas beizumischen und die
Hg-Strahlen hinter der Kathode, soweit als maglich, in dem
wenig zerstreuenden Gas verlaufen zu lassen. Dies haben wir
wenigstens angenahert in folgeiider Weise erreicht. Zwischen
Kathode und Anode, unmittelbar vor dieser, war an unseren
Kanalstrahlenrohren ein enges seitliches Rohr angebracht ; in
ihm befand sich fliissiges Quecksilber ; infolge einer gelinden
Erwarmung von au6en gab dieses in den Raum zwischen
Anode und Kathode Dampf ab. Dieser wurde hinter der
Kathode in einem weiten seitlichen Rohr, das in fliissige Luft
tauchte, wieder kondensiert. Demnach war in dem Kanalstrahlenraum hinter der durchlocherten Kathode der Teildruck
des Quecksilbers wegen des Stromungswiderstandes in den
Kathodenkanalen betrachtlich kleiner a19 vor der Kathode.
Er war au6erdem hier wie dort vie1 kleiner als der Teildruck
des beigemischten wenig zerstreuenden Gases. Als solches
benutzten wir Helium oder Wasserstoff. Man darf auf das
wenig zerstreuende Gas hinter der Kathode nicht verzichten,
denn es ist hier notwendig, um die Hg-Strahlen durch Zn_ _
1) J. S t a r k u. H. K i r s c h b a u m , Physik. Zeitechr. 14. p. 433. 1913.
Ein- uiid mehrwertiye Linien des ilhcminiums usw.
281
sammenstotle zum Leuchten anzuregen, und vor der Kathode
ist es notwendig, um die Herstellung des Glimmstromes bei
ma8igem Kathodenfall zu ermoglichen.
Die Kanalstrahlenrohren wurden in der vorliegenden Untersuchung im tibrigen in derselben Weise betrieben, wie bei der
Untersuchung der Heliumksnalstrahlen.’)
Nicht minder gro6e Anforderungen wie an die Strombedingungen stellt die spektralanalytische Untersuchung der
Hg-Kanalstrahlen an die Leistungsfahigkeit des Spektrographen
hinsichtlich Dispersion und Intensitat. Wir hatten gewunscht,
unsere Beobachtungen in der zweiten und dritten Ordnung
eines lichtstarken Konkavgitters von 1 m Radius ausfuhren zu
konnen. Da uns ein solches Gitter nicht zur Verfiigung stand,
so mu6ten wir uns mit einem Glas- und Qultrzspektrographen
behelfen. Die Schwierigkeit bei den Hg-Kanalstrahlen liegt
namlich darin, da6 ihre Geschwindigkeit wegen ihres grotlen
Atomgewichtes verhaltnismafiig klein ist. Um die bewegten
Streifen deutlich von ihren ruhenden Linien zu trennen und
auch die Singularititen der Verteilungekurve der bewegten
Intensitat herauszuholen , ist eine Dispersion von ungefahr
1 :5 mm : A. notwendig. Der in seiner Art vortreffliche Glasspektrogrsph, den wir in der Abhandlung iiber die He-Iianalstrahlen ausfuhrlich beschrieben haben , holte darum die bewegten Streifen der Hg-Linien erst nnterhalb il 4300 8. deutlich neben den ruhenden Linien, allerdings in gro6er Intensitat,
heraus. Unterhalb 1 3900 A. wurde er wegen der Absorption
unbrauchbar. F u r die Untersuchung des ultravioletten Teiles
des Hg-Spektrums haben wir einen Hi1g e r schen Quarzspektrographen verwendet. Freilich ist dessen Dispersion far den
vorliegenden Zweck erst unterhalh A 2300 A. ausreichend; im
Gebiet il 3100-2300 A. erlaubte er lediglich das Auftreten
einer bewegten Intensitat bei den Hg- Linien festzustellen.
Hier mutl mit Sorgfalt darauf Rucksicht genommen werden,
da6 er bei sehr intensiven Linien an ihren kurzwelligen Rand
eine sehr schwache schmale fehlerhafte Linie ansetzt. Gleichwohl leistete uns dieser Spektrograph fur den Nachweis von
...
r
1) J. S t a r k , A. Fischer u. H. Kirschbaum, Ann. d. Phys. 40.
p. 511. 1913.
J . Stark, G. Wendt, H . A'irscltbniim
282
ii.
R. Kiinzer.
Hg-Dupletlinien Dienste. Lediglich filr die Autuchung dieeer
Linien an der poeitiven Licbtsaule unter verscbiedenen Bedingungen verwandten w i r einen kleinen F u e s sschen Quarzspektrograpben und einen an anderer Stelle I) bescbriebenen
kleinen Flu6epatepektrographen; beide beschickten wir mit
Schumann-Platten.
5 11. Ferylcich dcr zwei- urtd dreiicertiqen Littim f u r eirten
Knthodenfull U O R 8000 Folt. - Infolge des beweglichen Gleichgewicbtes zwiecben den verschiedenwertigen Ionen eiues Elementes in den Kanalstrablen bilden sich in der bewegten
Intensitlt der Linien einer Ionenart im allgemeinen mehrere
Geschwindigkeitsintervalle aus; auch wird dadurcb der Unterscbied zwischen den Kanalstrablenbildern von verechiedenwertigen Linien verkleinert. Es sind diese Vcrhaltnisse fur
den Fall des Heliums, Alumiiiiuma und Argons bereite eingehend dargelegt worden. Es genugt darum, hierauf zu verweisen.
Wie aus den friiheren Untersuchungen zur Genuge hervorgebt, ist es wegen jenes Gleichgewicbtes nicht moglicb, die
Wertigkeit einer Linie auf Grund ihres Kanalstrahlenbildes
allein mit Sicherheit zu bestimmen. Es kann dies vielmehr
nur auf Grund des Vergleiches der Bilder aller vork8mmenden
Linienarten geschehen. Dies haben wir auch fiir das HgSpektrum getan. Um indes bier Schritt f i r Scbritt vorwarts
zu gehen, milssen wir zunachst ein Resultat dieses Fergleiclies
vorwegnehmen, namlicb in Ubereinstirnmung mit der fruheren
Untersuchung das Resultat, daB die Linien der Tripletserien
des Quecksilhers positiv zweiwertige Hg-Ionen als Trager haben.
Die Figg. 15 und 16 geben die Kanalstrahlenbilder der zwei
Tripletlinien j. 3650 und 3655 A. wieder, die wir vnu einem
damals erbaltenen Spektrogramm *) rnittels des H a r t m a n n schen Photometers neuerdings abgenommen haben. Die Kurve
ihrer bewegten Scbwarzung zeigt deutlich zwei Wendepunkte,
wabrend man tlber die Wiiklicbkeit eines dritten im Zweifel
-.
.
1) J. S t a r k , W. S t e u b i u g , \ C . J . E u k l a a r u. P. L i p p , Jehrb.
d. Rnd. u. El. 10. p. 139. 1919.
2) DIU Spektropnmm wurde rnit einem liclitatarkeo lionkavgittcr
( I m Rudiue) gewonueu.
Ein- und mehtwertiye Linien iles Aluminiums usw.
283
sein kann. Der Kathodenfall betrug bei dieser Aufnabme
8000-15000 Volt. Man kann darum jedenfalls mit Sicherheit
h3650,3 A
m
c 7 - Dispers.i7,7mm i
494,
I
I ,
I
I
,
9J
0,2
0,'
1
,
,
05
0,4
Abstand in mm
Fig. 15.
das Auftreten dreier Geschwindigkeitsintervalle bei den zweiwertigen Linien unter diesen Bedingungen aus den zwei KanalI S
i
A 36%,9
oispers 11.lrnrn
m
i
Hathodenfall 13000 Volt
w,
rUht-fl%hP
'
OJ1,
Gexhwind,ghe!N J m r v d l l
I
I
I
I
01
02
03
0 6
.
J
05
Abjrandinrnm
Fig. 16.
strahlenbildern folgern. A m gr60ten ist die IntensitLit im zweiwertigen Intervall, das Ionen zugehort, welche mit zweifacher
positiver Ladung vor der Kathode beachlennigt wurden. Kleiner
284
J. Stark, G. Wendt, 11. Kirschbaum
11.
R. Kiinzer.
ist die Intensitat im einwertigen Intervall; sie ist hier dadurch
zustande gekommen , daB ursprlinglich einwertige Hg- Ionen
hinter der Kathode durch StoSionisierung i n zweiwertige Ionen
sich verwandelt und a19 solche die zweiwertigen Linien mit
einwertiger Geschwindigkeit emittiert haben. Und im dreiwertigen Intervall zeigen die zweiwertigen Linien deswegen
bewegte Intensitat, weil urspriinglich dreiwertige Hg-Ionen
hinter der Kathode durch Elektronisierung zweiwertig geworden sind.
Das Auftreten des dreiwertigen Geschwindigkeitsintervalls
bei den zweiwertigen Hg-Linien la6t mit Sicherheit folgern,
da6 im Hg-Spektrum auch dreiwertige Linien vorkommen, da
in Hg-Dampf bei 8000-1 5000 Volt Kathodenfall auch dreiwertige Ionen vor der Kathode beschleunigt werden. Nun
treten auf den damaligen Spektrogrammen neben den Tripletlinien auch noch die Linien 14347 und 4078A. auf. Wihrend
ihre ruhende Intensitat ziemlich groB ist, zeigen sie nur eine
sehr geringe, eben mit blo6em Auge wahrnehmbare bewegte
Intensitat, so da6 man an deren Wirklichkeit zweifeln kann.
Der eine von uns kam damals zu dem SchluB, da6 jene
Spur bewegter Intensitat wirklich ist, und da sie in relativ
groBem Abstand von der ruhenden Linie auftritt, ordnete er
die Linien dreiwertigen Hg-Ionen zu.
War dies richtig, so wurden unter den damaligen Versuchsbedingungen zwar vor der Kathode reichlich dreiwertige
Ionen gebildet; sie gingen indes hinter der Kathode zum
gro6ten Teil in zweiwertige durch Elektronisierung fiber, ohne
da6 umgekehrt aus zweiwertigen Ionen dreiwertige in betrachtlicher Zahl gebildet wurden. Darum erschien auf den
Spektrogrammen die bewegte Intensitat der dreiwertigen
Hg-Linien sehr klein im VerhiZltnis zu den zweiwertigen
Linien. Waren alle diese Folgerungen richtig, so mul3te es
moglich sein, auch bei einer dreiwertigen Linie, z. B. 14347 A,,
schon bei 8000 Volt Kathodenfall die bewegte Intensitat durch
verlangerte Exposition mittels eines lichtstarken Spektrographen herauszuholen. Der Versuch bestatigte diese Erwartung. Fig. 17 gibt das mit dem Glasspektrographen fur
8000 Volt Kathodenfall erhaltene Kanalstrahlenbild der zweiwertigen Hg-Linie 14359 A,,Fig. 18 dasjenige der dreiwertigen
Ein- iiml mehrtmerti!jc/e linieii t l ~ s~ ~ l t i m i n i ~ i~mi s t o . 28 5
Linie I 4347 A. Wenn nun auch bei dieser die bewegte
Schwarzung sichtbar geworden ist, so fallt doch ihr groller
Unterschied von derjenigen der zweiwertigen Linie auf; wahrend
namlich das Bild der zweiwertigen Linie schon durch eine
Exposition von 1 Min. erhalten wurde, verlangte die dreiwertige
Linie eine Exposition von 2 Stunden. Wir dUrfen darum
%
J
p
Disoers 1 13.2 m m
I8
:
0,7
* 0 A
12761
Dispers 1 12.7mrn
1
82
Abstand in m m
I
I
0.3
Abstond in mm
Fig. 17.
Fig. 18.
folgern, daB fur einen Kathodenfall von ungefahr weniger als
10000 Volt die Zahl der dreiwertigen Hg-Kanalstrahlen sehr
klein ist im Vergleich zu der Zahl der zweiwertigen Hg-Strahlen.
5 12. Kanalstrahlenlilder dreitcertlger Linien bei 19000 Volt
Kathodenfall. - Das vorstehende Resultat stellt die Aufgabe,
die Kanalstrahlenbilder von dreiwertigen Hg-Linien fur einen
hoheren Kathodenfall als 8000 Volt zu gewinnen. Es ist namlich zu erwarten, da6 bei groBerer Geschwindigkeit dreiwertige
Hg-Strsblen in groBerer Zahl hinter der Kathode sich zu
halten oder neu zu bilden vermogen als bei kleiner Geschwindigkeit.
Auf demselben Spektrogramm
welches ftir die dreiwertige Linie I 4347 A. die bewegte Intensitat schwach zeigt,
ist bei der dreiwertigen Linie I 4078 b. die bewegte Intensitiit
infolge der groBeren Dispersion noch unsichtbar. Als indes
m,
206
J. Stark, C. IITeridt, II. Kirscltbaum
11.
It. Kiinzer.
der Kathodenfall auf ungefahr 15000 Volt gesteigert wurde,
erschien auch bei 2. 4078 A. die bewegte Intensitat. Fig. 19
gibt das fiir sie erhaltene Kanalstrahlenbild wieder. I n der
Verteilungskurve der bewegten Intensitat treten drei Wendepunkte und somit vier Geschwindigkeitsintervalle auf. Am
kleinsten ist die Intensitat im einwertigen Intervall; sie kommt
daher, daB urspriinglich einwertige Hg Strahlen durch zweifache StoBionisierung in dreiwertige Hg-Ionen ubergegangen
04’
;
’
’
’
!’
0.1
0.2
Abstand in mm
’
I
0.3
L
o,+
Fig. 19.
sind. GroBer ist die Intensitat im zweiwertigen Intervall; sie
wird von dreiwertigen Hg-Strahlen emittiert, welche sich durch
einfache StoBionisierung aus urspriinglich zweiwertigen gebildet
haben. Am grotken ist die bewegte Intensitat i m dreiwertigen
Intervall, sie wird hier von dreiwertigen Ionen emittiert, welche
bereits urspriinglich dreiwertig waren. Kleiner wieder ist die
Intensitat im vierwertigen Geschwindigkeitsintervall; die Konsequenz verlangt, da6 wir sie hier dreiwertigen Hg-Strahlen zuordnen, welche sich durch einmalige Elektronisierung aus vierwertigen Strahlen gebildet haben.
]%in-
ii N a'
m ehrwer tige l h i e n
drs
Alum iniri Ins
usti,.
287
Ehe wir diese letzte wichtige Konsequenz weiter verfolgen, seien noch weitere Kanalstrahlenbilder von demselben
Spektrogramm zum Vergleich angefugt. Fig. 20 gibt das Bild
A4347 7 A
Hathodenfall 18000 Volt
ruhende Lime
I
0.1
,
:
I
I
I
a2
0,3
0,4
Abstand i n mm
Fig. 20.
der dreiwertigen Linie i. 4347 A., Fig. 21 dasjenige der dreiwertigen Linie') 14339 A. Bei beiden Linien ist ubereinstimmend mit der Linie 1 4078 A. die bewegte Intensitat i m
dreiwertigen Intervall am grbbten , daneben tritt sie ebenfalls
in dem vierwertigen Intervall hinter einem deutlichen Wendepunkt auf. Dagegen heben sich infolge der unzureichenden
Dispersion das ein- und zweiwertige Intervall nicht mehr deutlich voneinander und von dem dritten Intervall ab.
1) Die Linie I4339 1.wurde in der friiheren Abhandlung in der
Tabelle der vermutlich einwertigen Linien angefuhrt; indes wurde ausdriicklich auf die Miiglicbkeit hingewiesen, dal? der sebr schwach bewegte Streifen bei ihr ein Geist von 14359 1. sei. Nach obigern Resultat
war dies in der T a t der Fall.
Der Anstieg der Schwlrzung auf der larigwelligen Seite von i. 43391.
gibt den kurzmelligen Rand der ruhenden Wssserstofflinie H, 14541 A.
Von H p und H, erscheinen auf dern Spektrogramm nur die ruhenden
Tinicir.
288
.I. Sfark, C. Wen&, II. Kirscltbaum
11.
R. Jciinzer
Zu der Gruppe der dreiwertigen Linien gehijrt auch A4916 d.,
ferner wahrscheinlich die Linie 1.4109 A. Auf demselben Spektrogramm
von dem die Kanalstrahlenbilder der vorstehenden droi dreiwertigen Linien abgenommen sind, erscheint namlich bei diesen zwei Linien ebenfalls eine schwache bewegte
Intensitit in einem Verhaltnis zu ruhenden Linien, wie es fiir
A 4078 A. der Fall ist. Auch die Linie il 3984 A. zeigt i n
m,
- h4339,5A
(2791
Oispers 1 11,Bmm
ruh Lime
08' '
o,lr
A
GeschwmIdntprvall
' '
0.2
I
'
Abstandin mm
I
I
0.3
04
Fig. 21.
gro6em Abstand von der ruhenden Linie eine bewegte Intensitiit; diese ist indes wegen der gro0en Dispersion nur schwach
herausgekomrnen. Vermutlich gehort auch sie zu der Gruppe
der dreiwertigen Linien. Doch legen wir auf Vollstandigkeit
in der Aufzahlung der dreiwertigen Linien keinen Wert;
Hauptsache ist hier der sichere Nachweis der Wertigkeit
einzelner Linien (1" 4347-4078 A.>
I n Fig. 22 ist endlich das Kanalstrahlenbild der zweiwertigen Linie L 4047 d. von demselben Spektrogramm mitgeteilt.
Wie man sieht, ist fiir sie die bewegte Intensitat sehr gro0. Ihren
groBten Wert besitzt sie in dem zweiwertigen Intervall. Wenn
auch nicht deutlich ausgepragt, so sind doch auch in ihrer Kurve
drei Wendepunkte und somit vier Intervalle bemerkbar. Und nach
dieser Feststellung diirfen wir folgern, da0 auch in den oben mit-
Rin- icnd mehrtoertige Linien Oes Ahcminiums tisw.
289
geteilten Kanalstrahlenbildern der zweiwertigen Linien 1. 3655
und 3650 A. die dritten Wendepunkte wirklich vorhanden sind.
Das Auftreten von vier Geschwindigkeitsintervallen bei
zweiwertigen Linien filr einen gro0en Kathodenfall bietet der
Deutung keine Schwierigkeit. Die Intensitat in ihrem einwertigen Intervall kommt von zweiwertigen Ionen her, welche
durch einfache StoBiouisierung aus urspriinglich einwertigen
O.1
0.2
0.3
Q4
Abstand in mm
Fig. 22.
sich gebildet haben; die grollte Intensitat im zweiwertigen
Interval1 haben ursprunglich zweiwertige Ionen als Trager; die
Intensitat im drei- bzw. vierwertigen Intervall wird von zweiwertigen Ionen emittiert , welche durch ein- bzw. zweifache
Elektronisierung aus drei- bzw. vierwertigen Kanalstrahlen
entstanden sind.
8 13. Fierwertige Linien. - Aus dem Auftreten eines
vierten Geschwindigkeitsintervalls in den Kanalstrahlenbildern
zwei- und dreiwertiger Hg-Linien bei gro0erem Kathodenfall
lallt sich mit Sicherheit folgern, da0 im Hg-Dampf vor der
Kathode des Glimmstromes bei 15000 Volt Kathodenfall auch
positiv vierwertige Hg-Ionen beschleunigt werden. Sie gehen
Aiiiialcii
der I’l~yslk. I\’. Folge. ,42.
19
290
J. Stark, C. #Yen&, ZI. hirschbaitm
11.
I?. Riinzer.
jedenfalls zum Teil durch ein- bzw. zweifache Elektronisierung
hinter der Kathode in drei- bzw. zweiwertige Hg-Strahlen uber.
Es ist indes moglich, da6 ein Teil von ihnen hinter der Kathode vierwertig bleibt; ferner ist moglich, da6 hier zwei- bzw.
dreiwertige Hg-Strahlen durch zwei- bzw. einfache StoBionisierung in vierwertige Strahlen ubergehen. 1st dies der Fall,
dann durfen wir bei 15000 Volt Kathodenfall auch bei vierwertigen Hg-Linien das Auftreten von bewegter Intensitat erwarten. Und da zwei- und dreiwertige Hg-Strahlen eine ge.
niigende kinetische Energie besitzen, um sich durch StoBionisierung in vierwertige Ionen zu verwandeln, so werden sie
und noch mehr die vierwertigen Strahlen imstande sein, von
ruhenden Hg-htomen vier Elektronen abzutrennen und bei
der Abtrennung des vierten Elektrons vierwertige Linien ruhend
zur Emission zu bringeo.
Wenn wir nun auch erwarten diirfen, dab bei 15000Volt
Kathodenfall im Spektrogramm der HgKanalstrahlen vierwertige Hg-Linien auftreten und ein ahnliches Bild wie die
dreiwertigen Linien aufweisen werden, so ist doch noch nicht
sicher, daS in dem Leistungsbereich des angewandten Spektrographen zuftillig intensive vierwertige Hg-Linien liegen, und
ebenso ist fraglich, ob ihre bewegte Intensitat so gro6 ist,
dafl sie in wenigen Stunden Exposition photographisch merkbar
wird. Denn wie wir gesehen haben, ist es schon nicht leicht,
die bewegte Intensitat der dreiwertigen Linien herauszuholen.
Bei der Durchsicht unseres hervorragend schonen Spektrogramms
fie1 uns gleich zu Anfang auf, daB dicht hinter
der He-Linie 14358 A. nach langeren Wellen zu eine Linie
auftrat, welche eine bewegte Intensitat von einer Art aufwies,
wie sie eine hochwertige Hg-Linie hatte zeigen miissen. Die
Ermittelung ihrer Wellenlange lieferte den Wert 1 4398,2 A.
Nun emittiert Hg im gewohnlichen Lichtbogen diese Linie
nicht; als wir indes das Verzeichnisl) der von dem einen von
..
.. .
1) J. S t a r k , Ann. d. Phys. 16. p. 490. 1905. Hr. K a y s e r hat
in seinem Handbuch der Spektroskopie ohne Angabe eines sachlichen
Grundes und, ohne auch nur darauf hinzuweisen, eine gro6e %ah1 der
von mir beobachteten Glimmlicht-Hg-Linien, darunter viele intensive,
nicbt wiedergegeben. Oder sollte er dies Vorgehen mit folgender Wendung
sachlich haben begriiudeii wolleii: ,,Die Zahlcn von S t a r k sind im
Ein- iind melirwertige T/ii,ien des Ahiminiutns
iisio.
29 1
uns beobachteten Linien der negativen Glimmschicht nachsahen, fanden wir dort als starkste Linie dieser Art die Linie
il 4398,2 .k. Daraufhin suchten wir auf dem Spektrogramm
nach weiteren Glimmschichtlinien innerhalb des Gebietes
groBter Lichtstarke unseres Spektrographen. Wir fanden noch
die Linien il 4486,8, 4707,2 und 4797,4 A. wieder; es sind
dies die intensivsten Linien aus dem Verzeichnis der Glimmschichtlinien in dem lichtstarken Bereich unseres Spektrographen. Leider ist bier die Dispersion nicht ausreichend,
urn ihre bewegten Streifen von ihren ruhenden Linien zu
trennen. Nur bei 3. 4486,8 A. ist der bewegte Streifen eben
noch zu erkennen und bei il4398,2 A. konnten wir die Schwiirzungen photometrieren und in Fig. 23 ist das fur sie erhaltene
Kanalstrahlenbild wiedergegeben. Indes sol1 es lediglich zeigen,
wedcirilioLeu eine Abscbrift derer von E d c r und V a l e n t a ? " Daranf,
dab Hr. K a y s e r mit dieser AuSerung die Aufgabe und das Resultat
meiner Untersuchung in einer nicht den Tabachen entsprechenden Weise
dargestellt hat, habe ich bereits friiher hingewiesen (Ann. d. Phys. 34.
p. 1011. 1911). Zur Ricbtigstellung der Verwirrung, welche in Hm.
K a v s e r s Handbuch in diesem Punkte herrscht, ist darauf aufmerksam
zu macben, daB Hr. K a y s e r die Sacblage vijllig verkennt, wenn er das
Glimrnlichtapektrum ohne Angahe cines sachlichen Grundes mit dem
Funkenspektrum des Quecksilbers zusammenwirft. Nicht blo6, da6 die
Intensittitsverhiiltnisse gemeinsamer Linien der zwei Spektra im allgemeinen voneinander verschieden Hind, es kommen auch in jedem von
ihnen Linien vor, die in dem anderen fehlen. Fiir die Willkur, mit
welcher Hr. K a y s e r mit dem Beobachtungsmsterial in dieser Hinsicht
umgeht, sei nur folgendcs Beispie! angefubrt. Die Linie 4391,9 1.ist
bei mir im Glimmlichtspektrum mit der Intenaitgt 1 angegeben, bci
E d e r und V a l e n ta im Kapillare-Funkenspektrum mit der Intensitiit 10,
bei S t i l e s mit der L n t e n s i ~ t4 und der Wellenltinge 14392,138 8. Hr.
R a y s e r Ia6t diese Linie in der Wiedergabe meines Verzeichnisscs fort,
cbenso aus demjenigen von E d e r und V a l e n t a fur das KapillareFunkenspektrum und fuhrt sie lediglicb in deren ,,Geisslerrohr-Spektrum"
rnit der Intensittit 1. Die von mir beobachtcte Glimnilichtlinie I 4 3 9 8 , 2 i .
\ o n der Intcnsitiit 3, die im Rapillare-Spektrum E d e r und V a l c n t a s
fehlt, setzt e r neben die S t i l e s s c h e Linie 14392,138 A., scbeint sie also
mit dieaer identifizieren zu wollen.
Es ist notwendig, auf diese Dioge binzuweisen, damit ein Leser
die Originalabhandlungen, nicht d w K a y s c r s c h c Handbuch nachliest;
er wiirde hier in scheinbarem Widerspruch zu der obigcn Angabe die
starken Glimmschichtlinien 1 4486,8-4707,2-4797,4 8. in dem mir zugrecllriebenen Verzeichnis vergeblich sucben.
Stark.
19'
292
J . Stark, G. IYendt, II. Kirsclibaum u.
n. Run:er.
da6 bei dieser Linie unter den angegebenen Bedingungen eine
bewegte Intensitat auftritt. Ein Vergleich ihres Bildes mit
demjenigen von il 4078
hinsichtlich der verschiedenen Geschwindigkeitsintervalle ist wegen der unzureichenden Dispersion
unmoglich.
Gleichwohl stehen wir auf Grund aller uber das Hg-Spektrum gewonnener Erfahrungen nicht an, die angefihrten
Glimmschichtlinien fur vierwertige Hg-Linien zu erklaren.
Erstens bildet ja, wie bereits oben gefolgert wurde, Hg auch
vierwertige Ionen. Zweitens konnen jene Linien uicht zu der
a.
4
h 43 98'2
12791
A
Hathadenfall 18000Volt
i
01
ruhendQLInie
96
0:
beaytersrrPfm
l
i
02
l
,
,
,
03
Abstandin mrn
Fig. 23.
Gruppe der dreiwertigen Hg-Liuien gehoren ; denn auch eine
sehr lange Exposition an der positiven Siiule des Lichtbogens
in verdiinntem Hg-Dampf zeigt von den vierwertigen Linien
kaum eine Spur, wahrend die dreiwertigen Linien bereits iiberlichtet sind. Drittens kommen die vierwertigen Linien erst
bei einem viel hoheren Kathodenfall als die dreiwertigen herauq.
DaS die viermertigen Hg-Linien wohl in der negativen
Glimmschicht, nicht aber in der positiven Saule von niedriger
Temperatur zur Emission gebracht werden, erklart sich leicht
aus dem Umstand, daB in der negativen Glimmschicht sehr
viel schnellere Kathodenstrahlen als in der positiven Saule
vorkommen; es lassen sicb, worauf der eine von uns an zahlreichen fruberen Stellen hingewiesen hat, mehrere Beispiele
anfuhren, in denen die schnellen Kathodenstrahlen der nega-
Rill- w i d melitiaertige Linien des AIitminiittns usw.
293
tiren Glimmschicht au6er den niederwertigen Linien der
positiven Saule noch hoherwertige Linien zur Emission bringen.
Andererseits ist nach friiheren AusfUhrungenl) des einen von uns
iiber Bogen- und Funkenlinien zu erwarten, da6 die vierwertigen
Hg-Linien nuch in der positiven Saule herauskommen, wenn
die Temperatur in dieser extrem hoch gewahlt wird. Dies
wird erreicht, indem man den Dampfdruck im Hg-Lichtbogen
groB macht oder indem man bei relativ kleincm Druck (etma
10 mm) die momentane Stromdichte in der positiven Saule
sehr groB nimmt.
Wir legtcn Wert darauf, die vorstehende Folgerung
selbst zu priifen. Zu diesem Zwecke legten wir eine
dauernd an der Primpe sitzende, 20 cm lsnge, 0,7 cm weite
Quarzglasriihre mit Hg-Elektroden hinter eine Funkenstrecke
in Luft in einen Schwingungskreis von gro6er Kapazitat, die
durch eine Influenzmaschine vom 20 Platten aufgeladen werden
konnte; der Rg-Dampfdruck in der Rohre wurde durch Heizung
von au6en ungefahr auf 10 mm gebracht; als Spektrograph
diente der H i l g e rsche Apparat. Unter diesen Bedingungen
erschienen nun bei kurzem Funken sehr intensiv die zweiwert,igen Tripletlinien und die dreiwertigen Linien in der
positiven Saule des oszillatorischen Funkens durch verdiinnten
Hg-Dampf, eben angedeutet die stilrksten vierwertigen Linien.
Wurde indes der Funke in Luft lang gemacht und somit die
Energiemenge des Schwingungskreises betrachtlich vergro6ert
und auch der Dampfdruck gleichzeitig e t w s erhoht, so traten
im Hg - Spektrum die zweiwertigen Tripletlinien auffallend
zuriick, dafur nahmen die dreiwertigen und vor allem die vierwertigen Linien eine au6erordentlich gro6e Intensitkt at].
14. Einioertige Dupletlinien. - Ebenso wie die vierwertigen Hg-Linien, bieten, darauf muB man sich von vornherein gefa6t machen, die einwertigen Linien des Quecksilbers
der spektralanalytischen Untersuchung in den Kanalstrahlen
gro6e Schwierigkeiten. Ds niimlich das Quecksilber schon in
der positiven Saule von niedrigerer Temperatur leicht zweiund dreiwertige Ionen bildet, so ist erstens zu erwarten, daB
sich die einwertigen Linien schwer intensiv neben den hoher-
1)
-
J. Stark, Physik. Zeitechr. 14. p. 103. 1913.
294
J. Starir, G. Wen& H. Kirschbauni
u. 11'.k'iinzer.
wertigen herausholen lassen werden. Zweitens ist anzunehmen,
da6 die vermutlich einwertigen Hg-Duplets weit drauBen im
Ultraviolett liegen. Auf Grund des Intensitatsverhaltens l) im
Lichtbogen und Funken lie6 sich namlich wahrscheinlich
machen, da6 Zink in den Linien il 2062-2025 A., Cadmium
in den Linien A 2265-2144 A. das erste Glied einer ersten
Nebenserie von Duplets, ferner Zink in den Linien il 2558 bis
2502 A., Cadmium in den Linien A 2748-2573 A. das erste
Glied einer zweiten Nebenaerie yon Duplets besitzt. Aus
spektraler Analogie lie6 sich dann folgern, da6 die ersten
Komponenten der entsprechenden Quecksilberduplets etwas
oberhalb il 2265 bzw. 2748 A. liegen. Nun hatte bereits
J. R. R y d b e r g 2 ) die Hg-Linien il 2847-2221 A. zu einem
Duplet zusammengefaBt, und dem einen3) von uns war es ge.
lungen, nachzuweisen, da6 1 2 8 4 7 A. in der Tat den ZeemanEffekt der ersten Komponente eines Duplets einer zweiten
Nebenserie liefert. Gelang es also zu zeigen, da6 3. 2224 A.
in seinem Kanalstrahlenverhalten und hinsichtlich seiner Intensitatsanderung in der positiven Saule zusammen mit Ib
2847 A.
geht, so war damit ein Hg-Duplet aufgefunden.
Bevor wir somit an die Frage der Wertigkeit von HgDupletlinien herantreten konnten, mutlten wir erst eine Untersuchung uber deren Vorhandensein ausfiihren. Wir richteten
unser Augenmerk zuniichst auf das Rydbergsche Duplet und
sammelten folgende Beobachtungen. Bei sehr niedrigem HgDltmpfdruck und lrleiner Stromstarke (0,001-0,O 1 Amp.) werden
an der positiven Saule des Glimmstromes oder Lichtbogens
die Linien 3. 2847-2224 A. gleichzeitig im Hg-Spektrum sichtbar, wahrend die Tripletlinien und noch mehr die dreiwertigen
Linien im VerhHltnis zu ihnen schwacher sind. Wird die Stromstarke auf etwa 3 Amp. gesteigert und gleichzeitig der Druck
etwas erhoht, indem man etwa zur Beobachtung des Hg-Spektrums zu der Heraeus-Lampe ubergeht, dann zeigen sich die
zwei- und dreiwertigen Linien im Verhaltnis zu il 2847-2224 ..\.
1) J. S t a r k u. S. K i n o s l i i t a , Ann. d. Phys. 21. p. 470. 1906.
2) J. R. R y d b e r g , Sveneka Vet.-Akad. Handl. 23. Nr. 11. p. 119.
1890.
3) G. W e u d t , Ann. d. Phys. 37. p. 535. 1912.
#in- und meiiruwtige Linien c h s Alrtniinitims usw.
295
so verstarkt, daB diese unsichtbar bleiben oder nur eben wahrnehmbar werden, wenn selbst die schwacheren von jenen normal belichtet sind. Besonders auffallend wird dies durch den
Vergleich der Linie L 2847 mit der dicht vor ihr liegenden
Linie 1 2857 .i.Unter den ersten Bedingungen ist il 2847
intensiver sls 1 2857 A., unter den zweiten Bedingungen dagegen ist diese Linie sehr vie1 intensiver als jene. Steigert
man dann die Temperatur der positiven Saule auSerordentlich,
indem man die Hg-R8hre in einen Schwingungskreis legt und
den Luftfunken lang wahlt, so erscheinen I. 2847 und 2224 -1.
gleichzeitig au6erordentlich verstarkt. Uieses Anwachsen der
Intensitat mit der Temperatur beim Ubergang zum Funken
ist fur die Duplets der zweiten Nebenserie charakteristisch.
Es lieB sich fruher auch fur das analoge Zn- und Cd-Duplet
feststellen.
Und was das Verhalten der Hg-Linien 1 2847 und 2224
in Kanalstrahlen betrifft, so sei hier das Resultat vorweggenommen, da6 die zwei Linien auch hier zusammengehen und
sich in derselben Weise von den Tripletlinien unterscheiden.
Wir mochten es darum auf Grund aller vorstehenden Beobachtungen als sichergestellt erachten, daB das Rydberg-Duplet
il 2847,86-2224,87 ii.ein Duplet einer zweiten Nebenserie ist.
AuBer dem Duplet il 2847-2224 A. haben wir im Ultraviolett noch andere Linien beobachtet, welche das Verhalten
von Dupletlinien zeigen. Doch mochten wir uns eine genauere
Mitteilung hieriiber fur eine andere Gelegenheit vorbehalten
und uns hier, wo es sich um die Ermittelung von Typen fur
Linien von bestimmter Wertigkeit handelt, auf die Charakteristik des obigen Duplets beschranken. Ehe wir indes diese
geben, seien fur den Zweck eines Analogieschlusses kurz unsere
Erfahrungen uber das Kanalstrahlenverhalten ein- und hoherwertiger Linien im Vergleich miteinander zusammengestellt.
Es sind uns in dieser Hinsicht die Resultate fur He, Al, Ar,
N, 0, S, C1, J bekannt.
Bei kleinem Kathodenfall (3500 Volt) ist sowohl die ruhende wie die bewegte Intensitiit der einwertigen Linien groS;
die bewegte Intensitat der hoherwertigen Linien ist klein oder
uberhaupt noch nicht sichtbar. Beim Ubergang zu einem hoheren
Kathodenfall (8000 Volt) tritt fur die einwertigen Linien die
296
J. Stark, G . Wendt, Ii. Kirsclibaum
11.
R. Kiinret.
ruhende and noch mehr die bewegte Intensitat zuruck, dagegen
ist nun fur die hiiherwertigen Linien die ruhende und nocli
mehr die bewegte Intensitat betrachtlich angewachsen. Dieses
Verhaltnis verschiebt sich noch mehr zu ungunsten der einwertigen Linien bei weiterer Steigerung des Kathodenfalles.
Das HgDuplet il 2847-2224 A. zeigt bei 3000 Volt Kathodenfall in Helium im Verhaltnis zu den benachbarten
Tripletlinien eine sehr gro0e ruhende Idensitat und im Verhaltnis zu jenen auch eine erhebliche bewegte Intensitat. Bei
15000 Volt Kathodenfall dagegen ist diis Verhiiltnis umgekehrt.
Die Dupletlinien zeigen nur mehr eine geringe ruhende und
bewegte Intensitat , dagegen hat fur die Tripletlinien im
Verhaltnis dazu die bewegte Intensitat au8erordentlich zugenommen.
Auf Grund dieser Feststellung besteht fur uns kein Zweifel
mehr, da6 die Dupletlinien des Quecksilbers positiv einwertige
f l r
h 2224,'l A
Hg-Ionen a l s Triiger haben. Wir haben den Beweis hierfur
freilich nicht so wie fur die zwei- und dreiwertigen Linien auf
Grund des Vergleiclies der Kanalstrahlenbilder fuhren kbnnen,
da hierfur die Leistungsfahigkeit unseres Spektrographen nicht
ausreichte; und wenn wir in Fig. 24 ein Kanalstrahlenbild fur
die Dupletlinie il 2224 A. mitteilen, so wollen wir nur objektiv
dartun, da0 wir an dieser Linie auch eine bewegte Intensitat
beobachteten. Gleichwohl besteht fur uns kein Zweifel an der
Richtigkeit des obigen Analogieschlusses. Immerhin wird es,
urn auch Fernerstehende zu iiberzeugen, notig sein, die Unter-
Ein- iind melctrcertige J k i e n des dluminiums
ILSW.
297
suchung der Hg-Duplets in den Kanalstrahlen mit einem
besseren Spektrographen zu wiederholen.
3 15. 1st der l'rager der Linie il 2536,7 L!. das neulrale
Ily-Atom? - Als vor sieben Jahren drts Verhalten der HgLinie il 2536,7 A. in den Kanalstrahlen von dem einen von
uns und seinen Mitarbeitern untersucht wurde, war es noch
nicht sichergestellt, da0 in den Kanalstrahlen im allgemeinen
auch neutrale Atomstrahlen vorkommen. Da sich fur das Verhalten dieser Linie ein charakteristischer Unterschied von demjenigen der Tripletlinien ergab, so war damals der Schlu0
gerechtfertigt, daB sie positiv einwertige Hg-Ionen als Trager
habe. Nachdem W. Wien') und J. J. Thornson*) den Nachweis erbracht haben, daB in den Kanalstrahlen auch neutrale
Strahlen vorkommen und daB sich zwischen diesen und den
positiven Strahlen unter Umstindeu ein bewegliclies Gleichgewicht ausbildet, war eine Nachpriifung jenes Schlusses beziiglich der Hg-Linie il 2536,7 A. notwendig geworden.
Eine derartige Nachprufung machte auch das in vorliegerider Arbeit gewonnene Resultat erforderlich, da0 im HgSpektrum ein Duplet vorkommt, dessen Trager das einwertige
Hg-Ion ist. Ware dies auch fur die Hg-Linie il 2536,7 A.
der Fall? so ware aus spektraler Analogie zu vermuten, daB
diese Linie die erste Komponente eines Duplets ist, das die
gleiche Wellenzahldifferenz wie das Duplet il 2847-2224 d.
besitzt. Nun hat zwar R y d b e r g il 2536,7
als erste Komponente eines Duplets aufgefat3t; dessen z weite Komponente
mii0te dann bei il 2030 A. liegen. Bei il 2027 A. liegt allerdings eine Hg-Linie, indes geht deren Intensitatsanderung, wie
wir durch eine eingehende Untersuchung festgestellt haben,
durchaus nicht mit derjenigen von il2536,7 A. Bei sehr kleinem
Dampfdruck und maBiger Stromstarke ist diese Linie mehr
a18 zehnmal intensjver als jene; beim Anwachsen des Dampfdruckes und der Stromstarke wachst die Intensitat von il 2027 A.
betrachtlich schneller als diejenige von I 2537 8. Es knnn
darum keinem Zweifel unterliegen, da6 die zwei Linien nicht
a.
1 ) W. W i e o , Munch. Ber. 7. MIirz 1908; Ann. d. Phys. 27. p. 1029.
1908; 30. p. 349. 1909.
2) J. J. Thornson, Phil. Mag. 16.p. 55'1. 1908; 18. p. 821. 1909.
298
J. Stark, G. Wendt, I€,Kirschbaum u. B. Kunzer.
Komponenten eines und desselben Duplets sind. Da demnach
bei il 2030 8, nicht die von R y d b e r g vermutete zu il 2536,7 A.
gehorige Linie liegt, so ist erwiesen, daB diese Linie nicht zu
den Dupletserien des Quecksilbers gehort. Dagegen komm t
im Hg-Spektrum bei 1 1819 A. eine Linie vor, welche sich
hinsichtlich ihrer Intensitatsanderung genau wie die Linie
il 2536,7 8. verhalt. Es liegt darum die bereits von dem
einen von uns geauBerte Vermutungl) nahe, daB il 2536,7 und
1849 8. die zwei ersten Glieder einer Serie von Einzellinien
seien, deren weitere Glieder im S c h u m a n n schen Ultraviolett folgen.
Nun haben, wje aus der fruheren und der vorliegenden
Untersuchung hervorgeht, die Serien von Triplets positiv zweiwertige, die Serien von Duplets im Hg-Spektrum positiv einwertige Atomionen ale Trager. Da liegt die Extrapolation
nahe, daB eine Serie von ,,wirklich" einfachen Linien im HgSpektrum neutrale Hg-Atome als Trager habe.
1st diese Folgerung richtig, dann diirfen wir fur die Linie
h 2536,7 k, folgendes Verhalten in den Kanalstrahlen erwsrten.
Insofern neutrale Hg-Strahlen in dieser vorkommen, mu8 auch
die ,,neutrale" Linie ebenso wie eine ,,positive" Linie eine
bewegte Intensitat aufweisen. Indes kann diese nur fur kleine
Geschwindigkeiten einen betrachtlichen Wert annehmen; bei
groBer Geschwindigkeit wird namlich die Erschutterung eines
neutralen Hg- Strahles infolge eines ZusammenstoBes so groB
sein, daB er eine einfache oder mehrfache Ionisierung erfahrt.
Eine betrachtliche bewegte Intensitat ist fur 3, 2536,7 A. demgemaB nur im einwertigen Geschwindigkeitsintervall zu erwarten; jedenfalls muB sie hier groBer sein als im zweiwertigen
Intervall. h n l i c h e s ist fur die ruhende Intensitat dieser Linie
zu vermuten. Von langsamen Hg- und He-Strahlen kannen neutrale Hg-Atome durch StoB noch zur Emission von 1 2536,7 A.
angeregt werden, ohne gleichzeitig ionisiert zu werden ; dagegen
werden schnellere Kanalstrahlen bei ihrem StoB auf neutrale
Hg-Atome diese in den meisten Fallen ionisieren und damit
gleichzeitig ruhende Intensitat ,,positiver" Linien zur Emission
bringen.
1) J. Stark, Ann. d. Phys. 39. p. 1612. 1912.
I%
und inchrtoertige Linien des ,461niiiiiun1s ?ISIU.
299
Mit diesen Erwartungen stimmt. nun das wirkliche Verhalten der Hg-Linie il 2536,7 d. in den Kanalstrahlen gut
uberein. Das Verhiiltnis der ruhenden Intensitat von il 2536,7 A.
zu derjenigen einer benachbsrten Tripletlinie ist namlich bei
3500 Volt Kathodenfall i n einer Mischung yon Helium und
H-Dampf sehr vie1 gro8er als bei 15000 Volt Kathodenfall.
Die bewegte Intensitat von I. 2536,7 A. ist bei 3500 Volt Kathodenfdl betrachtlich, wiihrend diejenige einer benachbarten
selbst intensiven Tripletlinie nicht merklich ist. Beim tfbergang zu eincm Kathodenfall von 15000 Volt gewinnt dagegen
I. 2536,7 A. kaum bewegte Intensitat, verliert vielmehr; auf
der anderen Seite ist diejenige einer Tripletlinie gro6 geworden.
In Fig. 25 ist das Kanalstrahlenbild der Linie 1. 2536,7 L\.
dJ' 0
'
I
I
cf
32
Abstand ir rnm
0)
C4
05
Fig. 25.
nach demselben friiher erhaltenen Gitterspektrogramm
mitgeteilt, von dem auch die Figg. 15 und 16 abgenommen sind. Wie
man sieht, treten deutlich ausgebildet zwei Geschwindigkeitsintervalle') in der bewegten Intensitat von ?. 2536,7 A. auf,
wahrend das Vorkommen eines weiteren Intervalls fraglicli
ist. I n Fig. 26 sind die Schwarzungskurven der zweiwertigen
Linien A 3650 und 3655 A. zusammen mit derjenigen von
_ _ _ _ __
1) Die Intensitiit im einwertigen Interval1 wird von neutralen
HgAtomcn emittiert, welche sich durch einfache Elektronisierung aus
ursprunglich einwertigen Ionen gebildet haben, die Intensitiit im zweiwertigm Tntervdl von Atomen, melche durch zweifache Elektronisierung
aus urspruuglich zweiwertigen Ionen entatanden sind.
300
.I. Stark, G. Wen&, 11. Kirschbaum
ti.
K. Kunrer.
il2536,7 A. auf dieselbe Geschwindigkeitsabszisse umgezeichnet.
Wie aus ihr zu erseheu ist, besitzt die bewegte Intensitat ihr
Maximum fur die zweiwertige Linie im zweiwertigen, fur die
vermutlich neutrale Linie I 2536,7 8. im einwertigen Intervall ;
nach Fig. 24 hesitzt sie ihr Maximum auch fur eine einwertige
I4 -
13 -
-_
m w e r i / g ::we,wen :drp,rerhges
~
--
J n ferva I /
0
1
2
.
3
4
5
6
7
8
Gcsrhuiiiidigheil in 1O'cm 5t-c -
Fig. 26.
Linie im zweiwertigen Interval1 bei einem angenahert gleichen
Kathodenfdl.
Das Resultat, daB neutrale Hg-Atome die TrHger einer
Serie von einfachen Linien sind, ware das erste seiner Art
und betrifft eine Frage von so gro0er Bedeutung, da6 man
sich noch nach anderen Beweisen dafiir umsehen mu0. Ein
Argument dafiir, da6 die Serien von Duplets und Triplets
positive Atomionen als Trager haben, wurde bereits friilier l)
von dem einen von uns angefiihrt, niimlich der Hinweis darauf,
da8 z. B. die Hg-Triplets bei niedriger Tcmperatur nicht im
Absorptionsspektrum des Hg- Dampfes erscheinen. Dies sei
daraus zu erkliiren, da6 Hg-Dampf bei 400° noch nicht ionisiert sei, daB also die Trager der Tripletlinien in ihm noch
nicht vorhanden seien. Ubertragen wir dieses Argument auf
die vermutlich neutrale Hg-Linie 1, 2536,7 8., so haben wir
zu folgern, da6 diese Linie bereits an dem nicht ionisierten
Hg-Dampf als scharfe Absorptionslinie erscheinen musse. Nun
. .
1)
J. Stark, Ann.d. Phys. 21. p.421.
1906.
Ein-
lint1
mekrioeitiye Zinien (1e.s dlrcmiriit~~ns~ i s i u .
301
Bind zwar in den letzten Jahren mehrere Blitteilungen iiber die
Absorption von Hg-Dampf bei % 2536,7 A. erschienen; indes
ist in ihnen nicht genugend scliarf bewiesen, da6 diese Absorption der Linie 1 2536,7 6. und nicht einer bei ihr
liegenden Bande eigentiimlich ist. Wir haben aus diesem Grunde
eigene Beobachtungen iiber die Absorption des Hg- Dampfes
bei 1 2536,7 A. angestellt; an anderer Stellel) haben wir genauer dariiber berichtet, hier beschranken wir uns auf die
Erwiihnung des Resultates. Hg-Dampf besitzt bei 1 2540 A,
(Bandenkopf) ein bis 1 2536," A. sich erstreckendes, ziemlich
intensives Absorptionsband. AuBerdem aber tritt am Ort der
Emissionslinie 1 2536,7 A. eine scharfe Absorptionslinie auf,
melche betrachtlich intensiver ist, a1s der Bandenkopf bei
1 2540 d.; sie erscheint bereits in reinem gesattigtem HgDampf von Zimmertemperatur (0,001 mm Druck) bei 18 mm
Schichtdicke. Nun haben wir zwar nicht gepriift, ob wahrend
der Belichtung der Dampf nicht ionisiert war; indes selbst
wenn dies der Fall gewesen ware, so ist doch sehr unwahrscheinlich, da6 die Bg-Ionen, die im Verhaltnis zur Zahl der
neutralen Hg-Atome im Dampfraume nur sehr wenig zahlreich
sein konnen, die intensive Absorption in der Linie 12536,7 A.
bewirkten. Wir mochten es darum fur so gut wie sicher
halten, da6 die Linie 1 2536,7 A. an nicht ionisiertem HgDampf in Absorption erscheint.
Und halten wir mit diesem Resultat das obige Resultat
uber das Kanalstrahlenverhalten der Linie % 2536,7 A. zusammen, so scheint uns kaum mehr ein Zweifel moglich, dab
die Hg-Linie 1 2536.7 A., vermutlich das erste Glied einer
Serie von einfachen Linien, das neutrale Hg-Atom als Trager hat.
9 16. Hesultate. - Der Trager des HgDuplets I. 28472224 A. ist das positiv einwertige Hg-Atomion, der Trager
der ersten und zweiten Nebenserie von Triplets das positiv
zweiwertige Hg-Atomion. Die Linien % 4916-4339-434'74109-4078 b. haben das positiv dreiwertige Hg-Atomion, die
in der negativen Glirnmschicht intensiv auftretenden Linien
1 4797- 4707 -4486 -4398 A. das positiv vierwertige HgAtomion als Trager.
_ _
. -
1)
J. Stark u. G . W e n d t , I'hysik. Zeitschr. 14. p. $66.
1913.
302
J. Stark.
(7. W e d t , 11. Kirschlaum
11.
A’. KiinzPr.
Die Linie il 2536,7 A., vermutlich das erste Glied einer
Serie von einfachen Linien , hat wahrscheinlich das neutrale
Hg-Atom als Trager.
Quecksilberkanalstrahlen in Wasserstoff oder Helium enthalten bei einem Kathodenfall von weniger als 8000 Volt iiberwiegend ein- und zweiwertige positive HgStrahlen, nur sehr
wenige dreiwertige Strahlen. Bei einem Kathodenfall von
15000 Volt und dariiber treten neben ein- und zweiwertigen
Strahlen auch dreiwertige in betrachtlicher Zahl und in spektralanalytisch eben merkbarer Zahl auch vierwertige positive
Hg-Strablen auf.
Zwischen den neutralen Hg-Kanalstrahlen, den ein-, zwei-,
drei- und vierwertigen Strahlen stellt sich unter den Bedingungen , unter welchen die Emission bewegter Intensitat
erfolgt, ein bewegliches Gleichgewicht her.
Die vorstehenden Untersuchungen wurden durch hlittel
der Konigl. PreuS. Akademie der Wissenschaften, der J a g o r Stiftung und der Rheinischen Gesellschaft fur wissenschaftliche
Forschung unterstiktzt.
Aachen, Pbys. Inetitut d. Techn. Hochschule, 10. Mai 1913.
(Eingegangen 6. Juni 1913.)
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