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Ein- und mehrwertige Linien des Aluminiums Argons und Quecksilbers in den Kanalstrahlen.

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& 12.
1913.
ANNALEN DER PHYSIK.
VIERTE FOLGE. BAND 42.
1. Ein- zcnd nteiwwertiye Ainien
des Al~~minizcrns,
APg0n8 uwd Quecksilbers
L
in den Eanalstrahlen;
von J. S t a r k , G . W e n d t , H. K i r s e i & b a u ~ fund
n
R. E u n x e r .
(Ilierm Tar. I.)
I n h a 1 t\ I. Teil. Ein-, ztcei- t w d dreitcertiye Linien dea Aluminiums
in den Kadalstralilen.
1. Zinleitang.
2. Eio- und zweiwertige
Al-Linien. Q 3. Dreiivertige Al-Linien. § 4. Resultate. - 11. Teil.
Ein-, zwei- und dreiwertige Linieii. des Argons i n den Iianalstrahlm.
9 5. Einleituug. 8 6. D i e einwertigen Linien des Argons. 7. Zweiund dreiwertige Linien dee Argons. 8 8. Vergleichende Charakteristik
der drei Argonepektra.
9. Resultate. - 111. Teil. Kin-,rccei-, drei- und
vieruertige inien des Qriecksilbers in den lianalstrahleia. $ 10. Einleitung. 5
Vergleich der zwei- und dreiwertigen Linien fur einen
Kathodenfall von 8000 Volt. 8 12. Ksnalstrahlenbilder dreiwertiger Linien
bei 15000 Volt Katbodeufall.
13. Vierwertige Linien.
14. Einwertige
Dupletlinien. 8 15. 1st der T r l g e r der Linie 1 2536,7 1. das neutrale
Hg-Atom?
16. Resultate.
.
s
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8
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I
4
Ereter Teil.
Ein-, zwei- u n d d r e i w e r t i g e L l u i e n des Alumiuiume in d e n
K a n a i s t r a h l e n *);
von J. S t a r k , B. K U n z e r u n d G. W e n d t .
8 1. Einleitung. - Ail anderer Stelle2) ist der Nachweis
gefuhrt worden, daB gewisse Serien des Heliums dss positiv
einwertige, andere Linien dieses Elementes das positiv zweiwertige Heliumatomion als Triiger haben; der Kiirze halber
sind jene Linien einwertig, diese zweiwertig genannt worden.
Wie der eine von une (Stark) darlegte, besteht in den Kanalstrahlen ein Gleichgewicht zwischen zwei- und einwertigen
_ _ _ _ -._
..
1) Aue den Bcrichten der Kgl. PreuB. Akad. d. Wiee. 1913. p. 430.
2) J. S t a r k , A. F i s c h e r und H. K i r s c h b s u m , Ann. d. Phys. 40.
p. 499. 1913.
-
Annnlen di Physik. I V . Folge. 43.
16
Tufel I.
Alznalm der Physdk, I V . Folge, Band 42.
479q 4 2
4200 7.k
4072,lb-
40 72,58/
62 7 8 7?-
4076,SS.
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4146.70-
8-41.58 65
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242
J. Siark, G. Wendt, H. Kirschbnum u. R. Kiinzer.
Atomionen, indem zweiwertige Ionen, welche aus dem Durchlaufen des Kathodenfalls eine Geschwindigkeit im ,,zweiwertigen"
Intervall gewonnen haben , durch Anlagernng eines Elektrons
(Elektronisierung) einwertig werden und umgekehrt einwertige
Ionen, welche aus dem Kathodenfall eine Qeschwindigkeit im
,,einwertigen" Intervall angenommen haben , sich durch Verlust eines zweiten Elektrons infolge eines StoSes in zweiwertige
Ionen verwandeln.
An jener Stelle ist auch ausfuhrlich dargelegt, wie infolge
dieser hin und her gehenden Verwandlung von ein- und zweiwertigen Atomionen in den Kanalstrahlen die Unterschiede in
den Verteilungskurven der bewegten Intensitat ein- und zweiwertiger Linien verringert werden, so dad es unter Umstanden
schwerhalt, sie mit Sicherheit voneinander zu unterscheiden.
E s ist nun auch der Fall moglich, da6 ein Element in
den Kanalstrahlen gleichzeitig ein-, zwei- und dreiwertige positive Atomionen bildet. Es wird sich dann im allgemeinen
zwischen diesen drei lonenarten ein bewegliches Gleichgewicht
herstellen, wobei wir der Einfachheit halber von der Teilnahme
neutraler Atomstrahlen an diesem Gleichgewicht absehen wollen.
E s werden namlich erstens positiv dreiwertige Ionen aus dem
Kathodenfall eine Geschwindigkeit im dreiwertigen Intervall
gewinnen und zum Teil durch eine einmalige Elektronisierung
in zweiwertige, durch eine zweimalige Elektronisierung in einwertige Ionen sich verwandeln. Zweitens werden Ionen, die
zweiwertig den Kathodenfall durchlaufen und somit eine Geschwindigkeit im zweiwertigen Intervall angenonimen haben, einerseits durch einmalige Elektronisierung in einwertige, andererseits durch StoBionisierung in dreiwertige Ionen ubergehen.
Drittens konnen einwertige Ionen, welche aus dern Katbodenfall eine einwertige Geschwindigkeit erlangt haben, durch einoder zweimalige StoBionivierung zwei- oder dreiwertig werden.
I n dem Kanalstrahlenbtindel ein-, zwei- oder dreiwertiger
Atomionen kommen somit drei Geschwindigkeitsintervalle vor,
deren obere Qrenzen sich wie 1 : 1/2 :1/3 verhalten. Innerhalb
eines jeden dieser drei Intervalle treten im allgemeinen Falle
sowohl ein- wie zwei- und dreiwertige positive Atomstrahlen
auf; indes werden die Anteile (spez. Zahl) der drei Ionenarten
an jedem einzelnen Intervall, jedenfalls im Vorgang der
hYn- und mehrwertige Linien des Alumiitiums ustn.
243
Emission von Serienlinien , nicht gleich gro6 sein. Auch ist
moglich, da0 die Emission verschiedenwertiger Serienlinien fiir
eine bestimmte Geschwindigkeit und gleiche spez. Zahl der
zugeordneten Ionen verschieden intensiv ist.
Gema6 dem Vorstehenden wird darum sowohl eine einwie eine zwei- und dreiwertige Serienlinie gleicbzeitig im ein-,
zwei- und dreiwertigen Geschwindigkeitsintervall der Kanalstrahlen bewegte Intensitat aufweisen. Es werden jedoch die
Verteilungekurven der bewegten Intensitat fur die drei Linienarten gleichwohl in den meisten Fallen charakteristische Unterschiede zeigen, welche ihre Zuordnung zu ein-, zwei- oder dreiwertigen Atomionen ermoglichen. An der erwahnten anderen
Stelle hat der eine von nns zwei Wirkungen angegeben, welche
die Ausbildung von Unterschieden zwischen verschiedenwertigen
Linien in den Kanalstrahlenbildern bedingen. Es konnen namlich erstens durch Zuruckdrangung der Elektronisierung die
hoherwertigen Ionen in ihrem Ladungszustand erhalten bleiben ;
zweitens mogen minderwertige Ionen nicht imstande sein , in
einem hoherwertigen Geschwindigkeitsintervall durch StoS
Licht in einer niederwertigen Serienlinie zu emittieren, da sie
durch die Intensitat der StoSerschiitterung bei gr66erer Qeschwindigkeit in hoherwertige Ionen iibergehen.
Zu diesen die verschiedenwertigen Serienlinien verschieden
charakterisierenden zwei Wirkungen kann noch eine dritte
hinzutreten. Es mogen namlich die zwei- und dreiwertigen
Ionen in der negativen Qlimmschicht oder im Anfang des
Dunkelraumes, von wo aus sie nach der Kathode zu anlaufen,
in verschiedener Zahl gebildet werden; bei gro6em Kathodeofall, also bei gro6er Qeschwindigkeit der durch Stobionisieruug
die neutralen Atome ladenden Kathodenatrahlen mogen mehr
hoherwertige Ionen im Verhaltnis zu den niederwertigen erzeugt werden als bei kleinem Kathodenfall. I n diesem Falle
wird eine dreiwertige Serienlinie bei gro6em Kathodenfall im
dreiwertigen Geschwindigkeiteintervall eine grbbere bewegte
Intensitat zeigen ale bei kleinem Kathodenfall im Vergleich
zu den einwertigen Linien. Diese Uberlegung giht die Anregung, zur Unterscbeidung verschiedenwertiger Serienlinien
ihre Kanalstrahlenbilder fur verschiedene Werte des Kathodenfalles aufzunehmen.
16.
244
J. Stark, G. Wendt, H. Kirschbaum u. R. Kunzer.
Auf Grund der vorstehenden Uberlegungen ist zu verstehen, dal3 hinsichtlich der Kanalstrahlenbilder ein-, zwei- und
dreiwertiger Linien eine groSe Zahl von Einzelfallen fiir verschiedene Elemente und Versuchsbedingungen moglich ist. Es
wiire verfehlt , ein einziges besonderes theoretisches Schema
aufstellen und die mannigfaltigen Beobachtungen in es hineinpressen zu wollen. Die ebeii gegebenen allgemeinen Uberlegungen werden gentlgen, die Besonderheiten von beobachteten
Einzelfallen zu deuten.
Bereits vor mehreren Jahren hat der eine von uns (Stark)
aus spektralanalytischen Beobachtungen *) an Quecksilberkanalstrahlen das Vorkommen von ein-, zwei- und dreiwertigen
Linien im Spektrum des Quecksilbers gefolgert ; durch n e w
erweiterte Beobachtungen sind diese Folgerungen , wie an
spaterer Stelle mitgeteilt werden wird, bestatigt worden. AuSer
dem Quecksilber haben wir nun in dem Aluminium ein zweites
Beispiel ftir das Vorkommen von ein-, zwei- und dreiwertigen
Serienlinien in dem Spektrum eines chemischen Elementes aufgefunden. Im folgenden teilen wir die auf diesen Punkt beziiglichen Resultate unserer Beobachtungen an Aluminiumkanalstrahlen mit ; weitere Resultate tiber Aluminium, welche
die bier gewonnenen bestatigen und noch in anderer Hinsicht
interessant sind, wird der eine von uns (Ktinzer) an anderer
Stelle mitteilen.
Der von uns bei den vorliegenden Beobachtungen benutzte
Spektrograph war derselbe, welcher zu der erwilhnten Untersuchungz) der Heliumkanalstrahlen benutzt worden war. E s
war lediglich das a19 Kameraobjektiv benutzte Zeiss-Tessar
von 21 cm Brennweite durch ein Tessar von 30 cm Brennweite
und 1 : 3,5 Offnungsverhaltnis ersetzt. Die Form und GroSe
der Kanalstrahlenrohren war ebenfalls dieselbe wie fruher.
Dss Aluminium wurde zum Auftreten in den Ksnalstrahlen
erstens dadurcb gebracbt, daS in einem Seitenrohr in der
Nahe der Anode AlCl, etwas erwarmt wurde. Zweitens trat
es in betrachtlicher Menge dann in den Kanalstrahlen auf,
1) J. Stark, W. H e r m a n n u. S. K i n o s h i t a , Ann. d. Phys. 21.
p. 462. 1906.
2) J . S t a r k , A. F i s c h e r u. H. K i r s c h b a u m , Ann. d. Phys. 40.
p. 499. 1918.
Ein- und rnehrwertige Linien des Aluminium.? usw.
245
wenn HgCI, in der Nahe der Anode in der Rohre sich befand.
Die Stromung durch HgCl, machte offenbar C1 aus dieser
Verbindung frei, und das aus der Vereinigung von A1 der
Anode und Cl entstehende AICI, ging dann durch Erwarmung,
wie im ersten Fall, in den Gasraum iiber. Zur Herstellung
eines konstanten Kathodenfalles von 7600-8200 Volt benutzten
wir wieder eine Hochspannungsdynamo und eine Batterie ;
10000-30000 Volt Kathodenfall machten wir mit Hilfe eines
gro6en Induktoriums unter Vorschaltung einer Ventilrohre vor
die Kanalstrahlenrobre.
8 2. Ein- und zweiwertige A-Linien. - In Fig. 1 und Fig. 2
sind fiir die Linien A1 13961,7 A. und A1 14663,5 A. die bei
A 3961,7 %. (einwertig). Kathodenfall 8000 Volt (4 Stunden).
Dispersion 1 : 5,s m m :A. Al-Ftrablen in H,, CI,, HgCI,, AICI,.
Fig. 1.
einem Kathodenfrrll von 8000 Volt erhaltenen Kanalstrahlenbilder dargestellt. Die Linie A1 il 3944,22 A., welche mit
A1 il 3961,7 A. zusammen ein Dupletl) einer zweiten Nebenserie bildet, zeigt das gleiche Bild wie il 3961,7 A. Beim Ver1) Fur dieses Duplet hat der eine von uns bereits fruher (J. S t a r k ,
Ann. d. Pbys. 26. p. 822. 1908) gelegentlicb einer Untersuchung uber die
Kanalstrahlen in Sauerstoff eine bewegte Intensitiit beobacbtet.
246
J. Stark, G. Wendt, 11. Kirschbaum u El. Kunzer.
gleich der zwei Figuren hat man die Verschiedenheit der Dispersionen bei den zwei Linien zu beachten. Von einer Umrechnung und Umzeichnung der Kurven von der Abstands- in
die Qeschwindigkeitsabszisse haben wir abgesehen, weil au8
photographischen Grunden die Schwarzungen hierhei nicht ungeandert bleiben dlirften. Die Singularitaten der Verteilungskurven der bewegten IntensitiSt treten auch in den beobachteten
A b s d in m m
I4663,51.(zweiwertig). Ratbodenfall 8000 Volt (4 Stunden).
Dispersion 1 : 18,5 rnm :A. Al-Strahlen in H2,C4, HgCI,, AlCI,.
Fig. 2.
Schwlrzungskurven deutlich hervor und lassen einen Vergleich
der Linienbilder zu.
Die Linie il 3961,7 A. zeigt in der Verteilungskurve ihrer
bewegten Intensitat zwei Maxima und demgema6 zwei Geschwindigkeitsintervalle, die Linie il 4663,6 A. zwei Wendepunkte und demgema6 durch sie getrennt drei Geschwindigkeitsintervalle. Die zweiwertigen Geschwindigkeitsintervalle
der zwei Linien entsprechen angenilhert einnnder. Recbnet
man niimlich die Abstiinde der maximalen Schwarzungen yon
den rubenden Linien in Geschwindigkeiten um
v=-
Al
. 3 . 1Olo cm sec-l
Dispersion XT
Ein- und mehrioertige Linien des Akminiums usw.
247
so erhalt man far 1 3961,7 8. eine Geschwindigkeit von
0,9.107cm sec-l, fiir I4663,5 A. eine Geschwindigkeit von
1-10' cm 8ec-l.
Die Eigenheiten der zwei betrachteten Kanalstrahlenbilder lassen sich am besten in folgender Weisel) erklaren.
Die Linie il 3961,7 8. ist eine einwertige Linie, hat also ein
positiv einwertiges Al-Atomion a18 Trlger; die Linie 14663,Ei 8.
ist zweiwertig und hat demnach ein positiv zweiwertiges
Atomion a19 Triiger. Zwischen den ein- und zweiwertigen
Al-Ionen bildet sich bei 8000 Volt Kathodenfall in dem Kanalstrahlenbundel ein Gleichgewicht aus, indem urspriinglich einwertige Ionen von einwertiger Gleschwindigkeit durch Sto6ionisierung zweiwertig , urspriinglich zweiwertige Ionen von
zweiwertiger Geschwindigkeit durch Elektronisierung einwertig
werden. Aus diesem Glrunde zeigt sowohl die einwertige Linie
1 3961,7 A. wie die zweiwertige 1 4663,5 8. bewegte Intensitat
im zweiwertigen Geschwindigkeitsintervall; andererseits weist
sowohl die zweiwertige wie die einwertige Linie im einwertigen
Geschwindigkeitsintervall bewegte Intensitat auf. Ein zu erwartender Unterschied zwischen den zwei Linien besteht indes
darin, da6 fiir die zweiwertige Linie die bewegte Intensitat im
zweiwertigen Intervall sehr vie1 gro6er ist als fiir die einwertige Linie. Daraus, da6 bei beiden Linien die bewegte
Intensitiit im zweiwertigen Intervall gro6er als diejenige im
einwertigen ist, la6t sich folgern, da6 vor der Kathode mehr
zweiwertige Al-Ionen als einwertige gebildet wurden und den
Kathodenfall durchliefen.
1) Die Erkliirung , da6 daa erste Geschwindigkeitsintervall einem
positiv einwertigen zweiatomigen AI.Molekiil, das zweite Intervall einem
positiv einwertigen einatomigen Al-Molekiil entspricht, wird durcb folgendes Verbiiltnis ausgeecblossen. Der groSte Abstand der bewegten Intensittit von der Mitte der ruhenden Linie in Fig. 1 ergibt eine Geschwindigkeit der Emiesionstrager von 2,8.107 cm 8ec-l. Selbst wenn man indes
ein einwertiges Al-Atom den ganzen Rathodenfall von 8000 Volt frei mit
positiver Ladung durcblaufen liele. berecbnet sicb fur ee nur eine Geschwindigkeit 8,2. IO'cm sec-l. Soch gr8Ber wurde die Differenz zwischen
Recbnung und Beobacbtung (2,2. lo7 bzw. 3,2. lo7 cm sec-l) werden, wenn
man die Verbtiltnieae bei der Linie A 4663,5 1.durcb die Annabme von
ein., zwei- und dreiatomigen Al-Molekiilen mit je eirier positiven Elementarladung erklaren wollte.
248
J . Stark, G. Wendt, H. Kirschbavm
u.
R.Kunzer.
Ein weiterer Unterschied zwischen der ein- und der zweiwertigen Linie besteht gemiiB den zwei Figuren darin, daB
unter den gegebenen Versuchsbedingungen bei der zweiwertigen
Linie auch noch in einem dreiwertigen Geschwindigkeitsintervall
eine betrachtliche bewegte Intensitat auftritt, wahrend sie bei
der einwertigen Linie fehlt oder wenigstens nicht wahrnehmbar ist. Aus diesem Teil des Bildes der zweiwertigen Linie
ist zunachst zu folgern, daB unter den gegebenen Versuchsbedingungen in dem Kanalstrahlenbundel neben ein- und zweiwertigen Al-Ionen auch noch dreiwertige Al-Ionen 'vor der
Kathode gebildet wurden und als solche den Kathodenfall
durohliefen ; hinter der Kathode gingen sie in zweiwertige
Ionen durch Elektronisierung uber und konnten die zweiwertige
Linie im dreiwertigen Geschwindigkeitsintervall mit Licht
fullen. DaB diese Ionen zum Teil nicht auch einwertig wurden
und fur die einwertige Linie in dem dreiwertigen Interval1
merkbare bewegte Intensitat lieferten, erklart sich ungezwungen
daraus, daB bei der groBen dreiwertigen Geschwindigkeit nur
sehr wenige Ionen, falls sie einwertig geworden waren, bei
einem lichterregenden StoB einfach geladen bleiben konnten,
sondern hierbei in den meisten Fallen wieder durch StoBionisierung in zwei- oder dreiwertige Ionen ubergingen. F u r
die Beobachtung einer geringen bewegten Intensitat im dreiwertigen Intervall war zudem bei il 3961,7 8. die Dispersion
ungiinstig groB. Bei Anwendung einer kleineren Dispersion
und geeigneten Versuchsbedingungen mag es wohl gelingen,
auch bei einer einwertigen Dupletserienlinie des Aluminiums
im dreiwertigen Intervall eine schwache bewegte Intensitat
nachzuweisen.
Die Einfuhrung dreiwertiger Al-Ionen zur Erklarung des
dreiwertigen Intervalls im Bild der zweiwertigen A1 - Linie
il4663,5A. legt uns die Pflicht auf, nach Linien der positiv
dreiwertigen Al- Atomionen zu suchen. Auf dem Spektrotreten auDer den Al-Linien il4663,5, il3961,7
gramm
und A 3944,2 A. keine weiteren intensiven Al-Linien auf. Entweder kommen also, so muBten wir schlieben, in dem Leistungsbereich unseres Spektrographen 5000 3950 A. keine dreiwertigen Al-Linien vor oder, wenn sie vorkommen, dann konnen
sie bei 8000 Volt Kathodenfall keine oder nur eine sehr ge-
12591
-
Ein- und mehrwert<qe Ainien des Aluminiums usw.
249
ringe bewegte Intensitat besitzen. DaB das letztere der Fall
sei, machte der Umstand wahrscheinlich, daB Aluminium im
Funkenspektrum in jenem Spektralbereich drei ziemlich intensive Linien l) besitzt, niimlich it 4529,7, il4513,O und il4480,O A.
Aus diesem Grunde machten wir mit Absicht und Uberlegung
mehrere A1-Kanalstrahlaufnahmen fur einen hiiheren Kathodenfall als 8000 Volt.
0 3. Jreiwertige 81-Linien. - Fig. 3 zeigt das Kanalstrahlenbild der dreiwertigen Linie il4480,O A., Fig. 4 dasjenige der einwertigen it3961,7 A., Fig. 5 dasjenige der zweiwertigen Linie 14663,5 A. fur einen griiBeren Kathodenfall.
Das gleiche Verhalten wie it4480,O A. - Linie zeigen in der
Hauptsache die Linien il 4529,7 und it4513,O A.; indes sehen
wir von der Mitteilung der Bilder dieser Linien ab, da
it4513,OA. weniger intensiv als 14480,OA. ist und da in das
erste Geschwindigkeitsintervall der Linie il4529,7 A. stiirend
eine C1-Linie fallt.
Ehe wir zum Vergleich der Bilder der drei Linien fibergehen, ist fur die einwertige Linie it3961,7A. eine Eigenheit
aus der Diskussion auszuscheiden. Wie die Fig. 4 erkennen
laBt, ist an die ruhende Linie in einem schmalen Geschwindigkeitsintervall eine betrachtliche bewegte Intensitat angeklebt.
Wie der eine von uns (Stark) auf Grund eines ausgedehnten
Beobachtungsmaterials zeigen wird , wird dieee bewegte Intensitat nicht von einem bewegten Kanalstrahlenion an diesem
selbst durch StoB erzeugt (gewohnliche bewegte Intensitat, bewegte Intensifat erster Art, ,,selbstbewegte" Intensitat), sondern
sie kommt an einem Atom zur Emission, welches von einem
Kanalstrahlenteilchen durch StoB eine gewisse BewegungsgroBe
iibertragen erhalt und gleichzeitig zur Lichtemission angeregt
wird (bewegte Intensitat zweiter Art $), ,,fremdbewegte" Intensitat).
Fig. 3 laBt fur die dreiwertige Linie deutlich dss zweiund dreiwertige Geschwindigkeitsintervall erkennen, die be1) Wellenllngen nach F. Exner u. E. H s s c h e k , Tabellen der
Funkenlinien, Wien 1902.
2) Die Breitc der ruhenden Linie in Fig. 3 legt die Vermutung
nshe, dafi sie aus zwei nahe beieinander liegenden Linien besteht.
3) J. S t a r k , Physik. Zeitschr. 14. p. 108. 1913.
J. Stark, G. M7endt, H. Kirschbatim
250
u.
R.Kiinrer.
we@ Intensitat im einwertigen Intervall ist dagegen nur ge:
ring. Die Linie il4480,O b. la6t sich gerniiB dem Vorstehenden
als dreiwertige Linie auffassen. Hierfiir spricht auch der
Umstand, da6 die bewegte Intensitat im dreiwertigen Intervall
fast ebenso gro6 wie diejenige im zweiwertigen Intervall ist,
ein Verhaltnis, das bei der zweiwertigen Linie il4663,5A. fiir
einen kleineren Kathodenfall nicht besteht. Bei einem Kathodenfall von 10000-15000 Volt entstehen darum positiv
dreiwertige A1 Kanalstrahlen einerseits in betrachtlicher Zahl
und vermagen andererseits bei gro6er Geschwindigkeit in merkbarer Zahl im Kanalstrshlenhlindel hinter der Kathode ihre
dreifache positive Ladung beizubehalten. Neben ihnen bilden
-
A
%. (dreiwertig). Kathodenfall 10000-15000 Volt (1,5 Stunden).
Dispersion 1 : 14,5 m m : 1. Al-Stmblen in AICI, und H,.
4480,O
Fig. 3.
sich im zweiwertigen Geschwindigkeitsintervall andere zahlreiche dreiwertige Al-Ionen durch StoSionisierung aus urspriinglich zweiwertigen Al-Kanalstrahlionen. Endlich treten noch
im einwertigen Geschwindigkeitsintervall dreiwertige Al-Ionen
in merkbarer Zahl auf; sie sind durch zweifache Sto6ionisierung aus urspriinglich einwertigen Al-Ionen entstanden.
Mit dieser Deutung haben wir bereits wieder einen Teil
des Gleichgewichts zwischen ein-, zwei- und dreiwertigen Ionen
in den A1 Kanalstrahlen unter den gegebenen Versuchsbedingungen zergliedert. Es gilt auch fur das Bild der ein-
-
Ein- und mehrwertige Linien des Aluminiums usw.
251
wertigen Linie in Fig.4. I n ihm iiberwiegt die bewegte Intensitiit in dem einwertigen Geschwindigkeitsintervall yon seiten
urspriinglich einwertiger 81-Kanalstrahlen. Aber sie ist, wie
ein Vergleich mit Fig. 1 lehrt, im Verh%lt,niszur ruhenden
Intensitat nicht mehr so gro6 wie bei kleinerem Kathodenfall;
dies mag sich daraus erklaren, da6 bei der gro6eren Geschwindigkeit nicht mehr so viele urspriinglich einwertige Ionen einwertig bleiben konnen , sich vielmehr durch Sto0ionisierung
in zwei- und dreiwertige Ionen verwandelo. Das gleiche gilt
fur die sekundar einwertiger: A1 -Ionen, welche sich durch
Abshnd :n mm
1 3961,7
A. (einwertig). Kathodenftrll 10000-15000 Volt (1,5 Stunden).
Dispersion 1 : 5,8 rnm : A. Al-Strahlen in AICI, und H,.
Fig. 4.
Elektronisierung aus urspriinglich zweiwertigen Kanalstrahlen
gebildet haben; es ist namlich die bewegte Intensitat im zweiwertigen Geschwindigkeitsintervall bei den gegebenen Bedingungen in Fig. 4 nur klein, kleiner als diejenige im einwertigen Intervall in umgekehrtem Verhaltnis zu dem Fall in
Fig. 1. Da6 darum bei der einwertigen Linie fdr den gro6en
Kathodenfall die bewegte Intensitat irn dreiwertigeri Intervall
fehlt, kann noch weniger suffallen als im Falle der Fig. 1.
252
J. Stark, G. Wendt, H. Kirschbaum
u.
R. Kiinzet.
Dagegen ist unter den gegebenen Versuchsbedingungen
fiir eine zweiwertige Linie in allen drei Geschwindigkeitsintervsllen eine betrachtliche bewegte Intensitat zu erwarten. Einma1 sind namlich im zweiwertigen Intervall zahlreiche urspriinglich zweiwertige Ionen vorhanden, wie schon aus Fig. 3 sich
folgern la&. Sodann sind zahlreiche urspriinglich einwertige
Ionen durch Sto0ionisierung in zweiwertige Ubergegangen und
vermogen als solche das einwertige Geschwindigkeitsintervall
der zweiwertigen Linien 14663,5 A. mit Intensitat zu fiillen.
Abshnd
< I *rnm
1.
1 4663.5
(zweiwertig). Rathodenfall 10000-15000 Volt (1,5 Stunden).
Diepersion 1 : 18,5 m m : A. Al-Strahlen in AlCI, und H,.
Fig. 5.
Endlich sind gema0 Fig. 3 zahlreiche dreiwertige Al.Ionen
vor der Kathode beschleunigt worden; wir diirfen darum im
Verhaltnis zur Fig. 2 eiue gesteigerte Intensitat im dreiwertigen
Interval1 der zweiwertigen Linie erwsrten. In Wirklichkeit
sind gema0 Fig. 5 die drei Intervalle der zweiwertigen Linie
il4663,5 A. mit Intensitat gefiillt, und zwar das erste und
dritte 80 vie1 stiirker als in Fig. 2, da6 die Wendepunkte aus
der Schwarzungskurve verschwunden sind.
Ein- uitd mehrwerhyc Linieii des dluminiums usw.
253
1st die vorstehende Deutung der Fig. 5 richtig, so durfen
wir fiir einen noch gro0eren Kathoden fall folgende Verhalb
nisse erwarten. Es werden dreiwertige Al-Kanalstrahlionen
in noch gro0erer Zahl im Verhaltnis zu den ein- und zweiwertigen vor der Kathode gebildet und beschleunigt werden ;
infolge einer einmaligen Elektronisierung hinter der Kathode
werden darum zahlreiche zweiwertige Al-Ionen im dreiwertigen
Geschwindigkeitsintervall auftreten, so da0 eine zweiwertige
Linie im dreiwertigen Intervall eine groSere Intensitat als im
zweiwertigen gewinnen mag. Dies ist nach Fig. 6 der Fall;
sie ist fur einen Kathodenfall von 20000-30000 Volt in einer
H.
I 4663,5
(zweiwertig). Kathodenfall 20000-30000 Volt (4 Stunden).
Dispereion 1 : 18,5 m m :1. Al-Strahlen in HgCI, (4 Stunden).
Fig. 6.
HgC1,-Atmoephare erhalten worden. Die Intensitat im einwertigen Intervall ist unter diesen Bedingungen eehr gering ;
diejenige im dreiwertigen iiberwiegt betrlchtlich die Intensittit
im zweiwertigen Intervall. Dieselbe Platte
von welcher
Fig. 6 abgenommen ist, zeigt fiir die einwertige Linie 23961,7 A.
selbst im ersten Intervall nur eine sehr geringe Intensitat;
die dreiwertige Linie il4480,O A. zeigt nur in gro0em Abstand
von der ruhenden Linie bewegte Intensitat. Sie ist indes,
wie ja bereits die vie1 intensivere Linie il4663,5& im Verhaltnis zu )297b(,zu schwach exponiert, a h daS ihre Photometrierung sich lohnte.
m,
254
J. Stark, G. Wendt, II. Kirschbaum
ti.
R. Kiinrer.
8 4. Resultate. - Aluminium vermag in den Kanalstrahlen
ein-, zwei- und dreiwertige positive Atomionen vor der Kathode
des Glimmstromes zu bilden und demnach Kanalstrahlen in
drei Geschwindigkeitsintervallen zu liefern. Bei einem Kathodenfall von weniger als ungefahr 8000 Volt iiberwiegen in
dem Kanalstrahlenbiindel hinter der Kathode die ein- und zwei
wertigen Al-Ionen an Zahl die dreiwertigen; oberhalb eines
Kathodenfalles von 8000 Volt vermogen sich indes auch die
dreiwertigen Al-Ionen in merkbarer Zahl im Kanalstrahlenbiindel zu halten.
Die ein-, zwei- und dreiwertigen Al-Ionen sind die Trager
verschiedener Linienspektrs. Zuin Spektrum des einwertigen
Al-Ions gehort das Duplet 13961,7-3944,2 A., zum Spektrum
des zweiwertigen die Linie 1 4 6 6 3 , 6 a . , zum Spektrum des
dreiwertigen Ions gehoren die Linien ') 14529,7, I4513,O und
I. 4480,O A.
1) Nach der ublichen Gruppieruog in Bogen- und Funkenlinien
gehoren die Al-Dupleta zu dem Bogen-, die iibrigen oben genannten
Linien zu dem Funkenspektrum. I n obereinstimmung mit den AusWhrungen des einen von uns (J. S t a r k , Phpsik. Z e i k h r . 14. p. 102.
1913) haben sich demnach im Falle des Aluminiums die Bogenlinien als
einwertig, die Funkenlinien als hoherwertig erwieaen. Mit der so gewonnenen Charakterisierung der Al-Linien ist auch folgende Beobachtung des einen von uns (G. W e n d t ) im Einklang. In schwachem Glimmstrom durch AICI, (positive Sgule) erscheint im sicbtbaren Al-Spektrum
nur dtw obige Al-Duplet, im oszillatorischen Funken zwischen Al-Elektroden in Luft erscheint stark die zweiwertige Linie A 4463,5 %., schwiicher
das Duplet und die Gruppe der dreiwertigen Linien, beim Funken in
Wssserstoff fehlt auf der Aufriehme mit dem hier benutzten Spektrographen das Duplet, dagegen ist sehr stark die Gruppe der dreiwertigen
Linien, sehr vie1 schwiicher als sie die zweiwertige Linie A4663,5 1.
Es mag hier noch bemerkt werden, daS im Funken in Wasserstoff die
dreiwertigen Linien im Verhliltnis zu der zweiwertigen Linie A 4663,5 A.
s b r k verbreitert erscheinen.
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