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Einige Bemerkungen anlsslich der bolometrischen Arbeiten von Fr. Paschen

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8. E i m i g e Re.uv, e ~ a J c ? t o q j ~am1Asslic.h
~&
der
bolornetrischem Ag-?m%en uow FP. P a s c h e n ; vooz
K l b U t AomJst.)*vrn.
~
~-
1. In diesen Bniialen hat Hr. Fr. P a s c h e n einige Untersuchungen uber die Strahlung und Absorption der Gase veriiffentlicht , welche in mehrfacher Hinsicht beachtenswerth
scheinen.l) Obschon die Resultate, zn welchen Hr. P a s c h e n
gekommen ist, soweit uns der Untersuchuiigsgegenstand gemeinsam ist, in den Hauptpunkten gut zu ilenjenigen meiner fi-uheren Arbeiteii stimmen , sehe ich mich doch , urn hinsichtlich
einiger Fragen Missverstandnisse zu vermeiden, zu einer Erklarung genothigt, der ich bei dieser Gclegenheit einige Remerkungen uber die uben erviihnte Arbeit beifuge.
2 . Die Luftqchicht, welche die Stralilung in den1 von
Hrn. P a s c h e n beirutzteii Spectrobolometer durchdringen muss,
bevor sie den Bolometerstreif trifft, ist ca. 83 CM. Durch die
Kohlensaure und den Wasserdampf der Zimmerluft wird die
Strahlung absorbirt, und zwar betriigt diese Absorption in dem
Absorptionsgebieto der Kohlensailre - nach der Angabe des
Hrn. P a s c h e r i
30 Proc. Die Vernachliissigung dieser Absorption ist, wie Hrn. P a s ch v n m(lint, eine Quellc von Fehlern in
friiheren Srbeiten gewesen, und specie11 in seinen Reobachtungen
iiber die Xohlensaureabsorption wiirde der Rechenfehler 6 Proc.
betragen. 2,
Uni dies zu erweisen, sclireibt Hr. P a s c h e n Folgeiides:
(p. 9-10) ,,Wir berechnen dazu zunachst in der h g s t r i i m schen Weise die Absorption. Der Ausschlag des Galvanometers
betrug fur 6 = 29O28' Fig. 2 Curve 2 mit CO, im Rohr 14,5 mm.
Drr Ausschlag fur die Inteiisitiit der continuirlichen Energiecurve wurde an dieser Stelle ca. 134 mm betragen haben, wenn
die Luft im Spectralapparat und der Riilire kohlensaurefrei
gewesen ware. Der Kohlensauregehalt der Luft bedingt an
dieser Stelle eine Absorption von ca. 30 Proc. (mittlerer Werth)
-
1) F. P a s c h e n , Wied. Ann. 50. p. 409. 1893 und 51. p. 1. 1894.
2) F. P a s c h e n , Wied. Ann. 51. p.2. 9. 10 und 35.
510
K. &ptrorn.
d. h. der Galvanometerausschlag, den h n g s t r i i m als Intensitat
der Lichtquelle vor der Absorption nach seiner Methode erhalten hatte, betragt nicht 134mm, sondern 134--134.30/100mm
= 93,8 mm. Als nbsorhirter Bruclitheil ergibt sich dann nach
A n g s t r o m (93’8-14,5)/ 93,8 = 79,3 /93,8 oder 84,5 Proc. Als
Intensitat des einfallentlen Lichtes ist aber offenbar diejenige
der Energiecurve ohne die Absorption der CO, in der Luft zu
nehmen. Denn die A1)sorption andert sich im betrachteten
Falle nicht metir merklich, ob die CO, der Luft zu cler 7 cm
tlicken COP-Schicht noch hinzukommt oder nicht. Der Ansatz
zur Berechnurig der Absorption muss lauten:
134--14,5.
134
~~
100Proc. = 89,2 Proc.,
d. h. die Angstriini’sche Berechnungsweise bringt fur diesen
Fall einen Fehler von 6 Proc. mit sich.“
Wie wir sehen, hat Hr. P a s c h e n Schlusse betreffs meiner
Rerechnungen mit Anweridung der durch seinen Apparat bedingten Verhiiltnisse gezogen. Aus den Angaben iiber meinen
Apparat ersieht man abcr, dass die Zimmerluft hier nicht 83 cm
betragen kann, und dieselbe betriigt aucli liier in der That nur
ca. 50 cm. Ware also im ubrigen die Anschauung des Hrn.
P a s c l i e n richtig. wiircle docli bei meinen Verwchen der Berechnnngsfehler nur ca. 3,5 Proc. betragen.
Die g a m e Snschauung P a s c h e n ’ s ist aber nicht richtig,
wie das Folgende zeigt. Bezeichnen wir nkmlich mit 4,die
Strahlung , welche vom Bolometerstreifen aufgenommen wird,
wenn das Absorptionsrohr urid der Spectrobolometer luftleer
waren, so ist
J
1
- J -kl
- Oe
die Strahlung, welche wir bei leererri Absorptionsrohre und
zwar nach Absorption durch die Zimmerluft in den Spectrobolometer beohachten konnen (wenn namlich k und I den Absorptionscoefficienten und die Schichtdicke bezeichnen.) Wird
aber ein absorbirendes Gas in das Rohr eingefuhrt, so erlialt
der Bolometer (mit denselben Bezeiclinungen wie oben) die
Strahlung
J -J
2 - - 0
e--kl
x
e--k.ih = J1& h ,
woraus hervorgeht, dass in diesem Falle
J1
als die auf das
Bolometrische Arbeiteii.
51 1
Gas einfallenile Strahlung zu betrachten ist. Das Verhaltniss
des absorbirten zu dem einfallenden Theil der Strahlung ist
also hier:
J1 - Ji
~~~~~
J1
'
uncl nach diesen Formeln habe icli nnd, wie icli glaube, alle
Bnderen, welche sich frulier init solcheii Frageii beschiiftigten,
die Bbsorptioir bereellnet. l) Wie HI.. P a s c l i e i i zur Anwend u i ~des Ausclruclies
JO
komrnt , ist ziemlicli scliwer verstiiridlicli. Will er aber Jo
in seiiier Formel einfiiliren, so muss er auch J2 fur die
Absorption der Ziinmerluft corrigiren und dnnn werden die
beideri Ausdriicke viillig identisch. I n Clem von Hrn. P a s c h e n
angefiilrrten Reispiel fiiiclet man also , init Zugrundelegung
seiner eigenen Aiigabeii
134
-
14,5 x
134
. 100 Proc.
=
84'5 Proc.,
das ist dieselbe Absorption wie oben nacli meiner Herechnung.
1st die Strahlung l~omogen,so ist naturlich jene die eiiizig richtige, uiid nur uriter dieser Tior:iussetzung kaiiii iiberhnupt eiiie
solche Berechnung ausgefiihrt werclen. Meint aber Hr. P a s clieii ,
dass die Stralilung nicht Iiomogen sei, und dass durch die 7 cm
(30, die Absorption in dieseni Spectralgebiete wirklich abgesclilossen sei, so repriisentirt oben 14,5 falsches Licht und die
Absorptioii wiirde 100 Proc. betragen.
3. Hr. P a s c h e n findet bei seiner Versuclisaiiordiiung die
Absorptionsmaxinia bedeutend tiefer und scharfer als ich. Dies
sucht er durch die Unreinheit meines Spectrums zu erklLren,
und er schliesst hieraus. dass es unzweckmassig sei. clas ultrarothe Spectrum durch Linseii herzustellen. Es ist selir moglich, dass P a s c h e n ' s Spectruni reirier nar als das meinige,
die Hauptursache der L)ifferen/;en durfte jecloch die sein, dass
er mit bedeutmd griisserer Dispersion gearbeitet hat und dass
1) Eine ausfuhrliche Darstellung dieser Frage mit Beriirksichtigung
der Reflexion findet man in dcr schonen Arbeit ,,Bolometrisch Onderzoek
van Absorptiespectra" von W. H. J u l i u s , Verh. der K. Akad. van Wet.
te Amsterdam 1892, auch dentsch in den ,,Verhandlungen des Vereins
zur Beforderung des Gewerbefleisses", 1893.
512
K. ~ngstriim.
demzufolgc scin Bolometerstreif ein cngercs Gebiet des Spectrums cingenommen hat. Dass untcr solchen Umstanden die
Absorptionsstrcifen schsrfer werden, ist j a natiirlich. Es mag
jcdoch hcrvorgchoben werden, dass keincr von den Schlussen,
welche ich iiber die Lagc dcr Absorptionsstrcifen, das Vcrhaltniss dcr Absorption der Dampfe zu der dcr Fliissigkeitcn etc.,
gezogen habc, von diesen Urnstanden beriihrt werden.
4. Obschon wir cs als einen Vorzug dcr Arbciten von
Hrn. P a s clien bezcichnen konnen, dass er nicht die Absorption
nach seiner obcn crwahnten Mcthodc bercchnct hat, miissen wir
doch bedauern, dass er so wenig von dcin Beobachtungsmatcrial publicirt hat, dass die Moglichkeit ciner weiteren Anwcndung und Controlle desselben sehr verringcrt wird. Hr. P a s c h e i i
gibt namlich im nllgemeinen nur graphische Darstellungcn seiner
Rcobachtungen, und in dicse werden oft nicht cinmal die beobachtcten Punktc eiiigetragen. Es scheint mir auch, dass einige
dieser Curvcn nicht ganz genau die wahrcn Vcrhaltnissc darstellen. So hat z. R. Hr. P m s c h c n niemals das Energiespectrum
seiner Wirmequelle ohne die Absorption dcr Kohlensaure und
des Wasscrdampfes der Zimmcrluft beobachtet. Wie findet nun
Hr. P a s c h e n dicses Spectrum ohne Absorption,, welchcs seiner
Ansicht nach, wic wir oben gesehen haben, als Grundlage fur
die Bercchnung der Absorption dienen so112 Er zicht eine Curve
durch die Punktc der beobachtcten Curve, bci denen seiner
Mcinmig nach lteinc Absorption stattfindet. I n dieser Weise
wird er genothigt, die Curve zwischen den Deriationen 26"-290
(iiber ein Viertel seines ultrnrothen Spectrums ; vgl. seine
Zeichnung Fig. 2 , Curve 1 dcr letztcn Abhandlung) zu interpoliren, wobci er zweifellos diese Curve zu nicdrig zieht, indem
dicse bei 27O25' so gczogcn ist, als ware die Absorption hicr
= 0. Wie kann man iibrigens wissen, ob nicht geradc in
diesem Punkte, wo einc Absorption vorhanden ist, das Spectrum
der Warmcquelle Abwcichungen von der continuirlichen Curve
zeigt? Ein nicht absolut schwarzer Korper, von einem Gase mit
Absorptionsmaxima umgcben, durfte namlich infolge des Gases
primar cine verstarkte Strahlung in den Gasmaxima zeigen.
Aus dcm Gesagten gcht wohl zur Genuge hcrvor, dass
man auf der von Hrn. P a s c h e n vorgeschlagenen Grundlage
keine genaue Bcrcchnung der Absorption ausfiihren kann.
513
Bolometrisehe Arbeiten.
5. Unter den vielen Schlussfolgerungen, welclie Hr. P a s c h e n
gezogen hat, erscheinen mir einige nicht neu, andere verfriiht.
So ist z. B. die Schlussfolgerung iiber die Moglichlreit, ,,die
Temperatur der Sonne aus Versncheii uber die Gesammtstrahlung zu extrapoliren" (p. 30 der letzten Abhandlung), offenbninicht richtig. Denn schon ein Hick auf das wohl belraniite
sichtbare Spectrum der Sonne lehrt uns, class es nicht oline
weiteres erlaubt ist, ,,die Strahlungsgesetze, die fur feste Kiirper
anfgestellt sind, auf ihre Strahlung anzumenrlenii.
1)ie Anschauungen von Z o l l n e r und W i i l l n e r , class Gasc
von hinreichend grosser Schichtendicke ein continuirliches Spectrum ergeben, glaubt Hr. P a s c h e n durch Versuche mit Xohlensaure in einem 33 cm langen Absorptionsrohre widerlegt zu
haben (p. 31-33 und 39 der letzten Abhandlung). Es zeigt
sich namlich an einer Stelle ausserhalb des Absorptioiisgebietes
keine merkbare Absorption. Dass aber Gase von bedeuteiid
grosserer Schichtendicke Stellen von einer nicht wahrnehmbaren Absorption hatten, war schon lkiigst bekannt, und die,
welche den oben erwahnten Satz vertheidigen, werden wohl
kaum von ihrem Irrthum durch die angefuhrten Versuche iiberzeugt werden.
Das Resultat, dass Gase nicht ,,durch eine einzige Schwingungsperiode charakterisirt sind" (p. 23) ist nicht neu. l) Dass
die GO, ,,ausser dem starlien Naximum noch ein schwacheres
hat", ist auch unwiderlegbar erwiesen. Hr. P a s c h e n sagt wohl
(p. 11 der letzten Abhandlung): ,,Da die Gewissheit aus
.&ng s t r o m ' s Versuchen nicht hervorgeht , dass jeglicher
Wasserdampf aus der CO, beseitigt war etc." Die von mir
beobachtete Absorption war jedoch im Verhaltniss zu dcn
Beobachtungsfehlern sehr betrachtlich, und ich habe ausdriicklich gesagt, dass die CO, mittels Durchleitens durch Schwefelsaure und Phosphorsaureanhydrid getrockiiet war. z,
6. Zu den bemerkenswerthesten Resultaten der Arbeiten
von Hrn. P a s c h e n gehort zweifellos die Verschiebung der Strahlungsmasima eines Gases mit Veranderung der Temperatur.
Eirie Erklarung dieses Verhaltnisses hat Hr. P a s c h e n nicht gc1) K. l n g s t r i i r n , Ofversigt af K. Vet. Akad. FGrh.
1889 und l'hysikalische Revue I. p. 609. 1892.
2) K. l n g s t r i j r n , 1. c. p. 555 und 606 resp.
Anu. d. l'hys. u. Chem. N. F. 52.
No. 9. p. 556.
33
514
K. L~nptriim. Bolometrisehe Arbeiten.
geben. Meines Erachtens diirfte jedoch diese Verschiebung
nur scheinbar und eine Folge der unsymmetrischen Verhaltnisse in der Umgebung des Maximums sein. Bei den Versuchen von Hr. P a s c h e n ist das erwarmte Gas immer von I d tereii absorbirenclen Hulleii umgeben , welche mithin eine betrzchtliche Absorption ausiiben miissen. J e hoher die Temperatur dcr strahlenden Gasmasse ist, desto grosser wird relativ
die Schichtendicke der absorbirenden Gasmasse, und wenn die
beobachteten Strahlungsinaxima iiicht als homogene Linien,
sondern, was wohl zweifellos das Bichtige ist, als unsyinmetrische
Bgnder oder vielleicht Liniengruppen zu betrachten sind , so
kann die beobachtete Verscliiebnng nur einfach eine Folge der
Absorption sein. Die bolometrischen Beobachtungen haben uns
sehr vieles iiber die allgemeinen Verhiiltnisse in Spectralgebieten,
welclie uns friiher vollstiindig unbekannt waren, gelehrt und
werden uns wohl nuch noch fernerhiii vie1 neues lehren; was
aber die Einzelheiten im ultrarothen Spectrum betrifft, miissen
mir uns noch durch die im sichtbaren Spectrum gewonnenen
Erfahrungen leiten lassen. Gerade diese lehren uns, dass die
Lage der Linien selir bestsndig ist und dass auch die sehr
sch:trfen Spectralliiiien selten volistihdig homogenes Licht enthaltcii. I) Die von Hrn. P a s c h e n beobachtete Thatsache diirfte,
glauben wir, hierdurch erklart wcrden uiid die ganze Erscheinung
erinnert auch sehr stark a n einige von C o r n u beschriebenen Umkehrungen der Spectrallinien (raies spontankment renversa,bles). 2)
Mit dem Obigen habe ich natiirlich keine vollstandige
Kritik der beziiglichen Arbeit beabsichtigt. 3, Ich habe nur
eiii paar Bemerkungen in einigen mich besonders angehenden
Frageii gemacht, und ebenso wenig es meine Absiclit ist, alles,
was hier iiicht beriihrt w i d , zu vertlieidigen , ebenso wenig
Till ich die grosseii Verdieiiste der Arbeit in Abrede stellen.
Schon das zum ersten Male tlargestellte ultrarothe Wasserdampfspectrum macht P a s c h e n ’ s Arbeit besonders wichtig.
U p s a l a , Februar 1594.
1) A. M i c h e l s o n , Phil. Mag. V, 34. p. 280. 1592.
2) A. C o r n u , Journ. de Phys. 11. 6. p. 93. 1886.
3) Vgl. anderc Bemerkungen von: H. R u b c n s , Wied. Ann. b l .
p. 392. 1894; E. P r i n g s h e i m , Wicd. Ann. 61. p. 441. 1894.
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