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Erwiderung auf Hrn. Millikans Kritik meiner lichtelektrischen Arbeiten

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483
3. Erw4demng auf Hrn. ilfdll(kan8 Xrctdk:
mgtner MchteLektrbchen Arb-;
von C. Rameauer.
[Aus dem Radiologischen Institut der Universiat Heidelberg. I)]
Herr M i l l i k a n hat an meinen lichtelektrischen ,4rbeiten2)
eine sehr weitgehende Kritik3) geubt. Obgleich es mir zurzeit
nicht moglich ist, neue Resultate zur Sache selbst beizutragen,
mochte ich doch kurz auf diese Kritik eingehen, da mir die
Millikan schen Ausfuhrungen auch abgesehen von der speziellen Frage, in welcher seine Versuchsergebnisse den meinigen
widersprechen sollen, geeignet erscheinen, ganz falsche Vorstellungen uber meine eigenen Arbeiten hervorzurufen. Die
spezielle Prage selbst betrifft das Bestehen oder Nichtbestehen
1) Die Direktion glaubt daa Vorliegende nicht zuriickhalten zu d e n ,
obgleich sie nicht der Meinung ist, daB ein Eingehen auf unbemhtigt erscheinende Kritik stets notwendig sei, die nur Fehler nennt, welche nicht
begangen worden und Miingel, welche nicht vorhanden sind. Sehr gerne
hiitten wir es gesehen, wenn, wie sonst wohl in Friedensmiten, weiteres
Fortachreiten auf noch unerschopftem Gebiete uns von selber - in welchem
S h e auch immer - der Notwendigkeit enthoben hatte, von einem sonst
so vortrefflichen Autor hier zu zeigen, daB er als Kritiker ein Verfahren
eingeschlagen hat, welches in nahezu diametralem Gegensatze steht zu
dem - wohl allerdings iiberritterlich zu nennenden - Eingehen auf
seine Auffaseung, dessen er selbst sich erfreuen durfte (R. P o h l und
P. P r i n g s h e i m , Deutsch. Physik. Ges. 1912. p. 974). als er bei AuDerachtlassung einfachster Resultate einer klwischen Arbeit von H. H e r t z
(Ann. d. Phys. u. Chom. 87. p. 395. 1889) in einer Rage in die Irre gegangen war, deren vollig einwandfreie Behandlung bereita 10 Jahre vorher (1902) in der deutechen Literatur erledigt ist (vgl. Ann. d. Phys. 40.
Note p. 425. 1913).
P. L e n a r d .
2) C. R a m s a u e r , o b e r eine direkte magnetische Methode zur Bestimmung der lichtelektrischen Geschwindigkeitsverteilmg. Ann. d. Phys.
46. p. 901-1002. 1914. Derselbe, tfber die lichtelektriache Geschwindigkeitsverteilung und ihre Abhiingigkeit von der Wellenliinge. Ann. d. Phys.
46. p. 1121-1159. 1914.
3) R. A. Millikan, Einstein’s photoelectric equation and contact
electromotive force. Physical Review. S. S. 7. p. 18-32. 1916.
484
C. Rn?nsatier.
einer scharf definierten Hiichstgesch~~iiiiligkeit
bei der licht elektrischen 1-irkung.
1. Herrn Milli k a n s Versuchel) beziehen sich lediglicli
auf die Allialimetalle Katrium und Lithium, die nieinigen anf
Gold Zink, Messing und Kohle. Bei Hrn. Millikan wird dir
bestrahlte Oberfliiche im Vakuum dauernd frisch geschabt, bei
meinen Versuchen bleibt sie nach ihrer griindlichen Erneuerung
vor der Zusammensetzung des Vakuumapparats fur die folgende Zeit sich selbst uberlassen. Da zurzeit weder das Verhaltnis des selektiven sum normalen Effekt, iioch der Einflu13 der Gasadsorption viillig gekliirt ist, und da auberdeni
eine theoretische Begriindung der E i n s teinschen Gleichung
fur den lichtelektrischen Effekt auch nach der eigenen Ansicht Hrn. Millikan s noch nicht T-orliegt, so scheint mir die
Verallgemeinerung dm an zwei Alkalimetallen unter spezielleii
Versuchsbedingungen gewonnenen Resultate nicht angangig.
Spielen doch die Alkalimetalle auch in anderen Beziehungeii
eine eigene Rolle, beispielsweise in der besonders einfacheii
Natur ihrer Emissionsspektren. Es lie@ daher kein Grunt1
vor, weswegen eine Hochstgrenze der Geschwindigkeit bei Hrn.
Millikan und ein asymptotischer T'erlauf der Geschwindigkeitbverteilungskurve bei meinen Versuchen nicht nebeneinander
bestehen kiirmten.
2. Hr. Milli k a n glaubt den asyniptotischen Abfall meiner
Verteilungskurve auf die Mitwirkung falschen Lichtes zu kurzer
Wellenlange zuruckfuhren zu kijnnen, und z v m in einer For~il.
als wenn ich diese Fehlermbglichkeit viillig ubersehen hiit tr.
Ich verweise in dieser Beziehung aiif p. 1134 (1. c., Ann. 45), WJ
die verschiedenen gegen falsches Licht benutzten Absorption+
medien aufgezahlt sind, und auf p. 1125, mo inehrere TTerteilungskurven in der Sahe des Schwellenwertes eben wegen
Mitwirkung kiirzerer Wellen ausdriicklich von der weiteren
Diskussion ausgeschlossen werden ; ich wurde aber selbst bei
dcm Fehlen dieser Angaben den Vorwurf nicht fur berechtigt
halten, da es sich hier iim selbstverstiindliche VorsichtsmaBregeln handelt.
Da13 der asyniptotische Terlauf iiieiner Kurren nicht durch
1) Die Versuchc selbst, sind hauptsichlich dargestellt in: R. A. Millikan, A direct photoelectric determination of Planck's ,,h". Physical
Review. N. S..7.p. 355-388. 1916.
l?rrciderung nuf H e w n Millilians Iidili.
455
die Mitwirkung z u lrurzer Wrllenliingrn erkliirt werden k a ~ i n .
hiitte Hr. Millikun bei einigeni Eingehen auf rueiiie -4rIwit
daran erkennen miissen, dal3 dieser Verlauf sich um so w i t e r
erstrrckt, je kiirzer die benut'zte Wellenliinge ist, wiihrend Hr.
Milli k a n srlbst den anfangs beohachteten asympt.otischen Yrrlauf s4nt.r Kurven gerade deshalb, und z ~ a init
r
Recht, auf
vrrstrcutes Licht kurzer Wellenllingr zurfickfuhrt , w i l ditw
,,feet" geradr bri griiBeren M'c~llrnliingen starker hcrvortrrtril
(vgl. 1. c . Physical Re\-.. p. 368j. Bei Hrn. Millikaii verschwinden die ,,feet ", wen11 t'r tmtsprechende -4lisorptionsmeditm einschaltrt : bei niir hiitttx t l ~ rhbfall bei j. = 186 ,up
ein ga,nz stei1t.r nwden mussen, (la cine LuftstreckcA vo11 ( A t ~ v a
70 cm in Yt~rbindung mit starlirii I h s m und Prisnithii aus
Quarz das tlcnlrbar beste Strahlenfiltrr gegen allr Wrllenliingen
unttar 1H(i pp Iddet. 'Catsii,cIilich ist abrr gerade ini ltltzteii
Yallr der -4bfall absolut genoninitm am sthrksteri vri,flacht.
Endlich ist clir i4hnlichkeit dw Entlverlaufs bei den unter Mitvirkung fillschen Lichtrs rrhdtriic~riKurven Hrn. Milli k a n s
und bei meinen Kurvtin rein iiiilkrlich. Ganz abgesehen \-on
der durchaus verschiedenen Brdrutung drr Ordinaten ist drr
MaBstab ein viillig anderer : W i i h r t d meine Kurven in ihreni
ganzen T'erlauf wirdrrgegel)rw sind untl 8 cm Hiihe nicht iiberschrritrn. wurden bri Hrn. Milli ]<ti 11 die wahren Maximalortlinat,cAn bri Wiedergabe t1t.r gaiiztm Kurven. nach srinen
eigenvn Xngaben, Hiihen voii 2-31 I I I rrreichen. Es hmdelt
s ich dahw
drni Endverlauf nit4iirr Iiurven in Wirklichkeit
uni weit hiihtw Ut.triigt1, als \vie sir Hr. M i l l i k a n iiuf (lit.
Wirkiing falsclirn Lichtes zuruckfiihrt.
3. 1)ir weitere Kritik clrstreclit sich auf die von niir gefundrne CTeschffindigkeitsverteilung yon allgemeiner Gultigkeit .
Hier geht Herr M i l l i k a n nicht niehr von seinen eigeneii Versuchen ans, ds sein Beobachtungsverfahren keine lngaben
iiber tlir CTesch\~indigkeit,s~-erteilnng
zulaBt, sondern von meinen
Versuchen, ohne aber den experimentellen Grundlagen dvr I r beit gerecht z u werden. So gibt er an, ich h&tt,e als Lichtquelle lediglich dir Funken zwischen Zinhlektroden benutzt
(,,like Kadesch's, and like my own in much of my former
work"), wiihrend ich geradr auf die Erprobung der fur binen
so weiten Wellenliingenbereich notwendigen verschiedenen Elektrodenriiatt,rialirn besondere Sorgfi3lt w r w n d t habe (p. 9 7 G M 8 ,
I)cbi
486
C. Rnmsauer.
sowie Zusammenfassung Punkt 111, p. 1001). Ferner rufen die
Bemerkung uber die starke Absorption des Lichtes unterhalb
220 pp sowie der Vergleich mit der Arbeit des Hrn. H u g h e s ,
welcher die a d e r s t schwache Hg-Lampenlinie 184,9 benutzt
hat, den -4nschein hervor, als Tyenn ich unterhalb 2 2 0 p p mit
Energiemangel zu kiimpfen gehabt hiitte, wiihrend die Uberwindung dieser Schwierigkeit ausdrucklich als eines der Hauptresultate auch in der Zusammenfassung (Punkt 111, p. 1001)
hervorgehoben ist.
Endlich erweckt Hr. Millikan durch den ofteren Hinweis auf den griiBeren Wellenlangenbereich seiner Versuche
den Eindruck, als wenn der spektrale Umfang der meinigen
fiir weitergehende Schlusse unzureichend ware. Er ubersieht
dabei vollig, daB es bei diesen Versuchen, wie ja auch seine
rigene graphische Darstellung beweist, nicht auf den Bereich
der Wellenliingen, sondern auf den Bereich der Schwingungszahlen ankommt. In dieser Beziehung fallt aber der Vergleich
ganz anders aus, als Hr. Millikan es erscheinen liiBt. Meine
Zinkversuche erstrecken sich von v = 826 . 1012/sec (363 pp)
bis v = 1613 . 1012/sec (186 pp), umfassen also einen Bereich
von 787. 10l2; die weitgehendsten Versuche Hrn. M i l l i k a n s
an Natrium erstrecken sich von Y = 439 . 1012/sec (680 pp) bis
Y = 1185 . 1012/sec (253,5 pp), umfnssen also einen Bereich von
744. lo1*. Mithin sind meine Versuche in bezug auf spektralen
Umfang den Milli kanschen Versuchen nicht weit unterlegen,
sondern sogar merklich uberlegen. -Als ein Hauptresultat meiner Arbeit hatte ich gefunden,
daS die Verteilungskurve der Voltgeschwindigkeiten ihrem
C'harakter nach vom Material, von der Wellenlange, von der
Emissionsrichtung und von der Bestrahlungsrichtung unabhiingig ist. Ich hatte hieraus den SchluB gezogen, daB es sich
hier um eine fur den lichtelektrischen Effekt iiuBerst charakteristische Funktion handelt, und war durch ausfuhrliche theoretische Uberlegungen weiter zu dem Ergebnis gelangt, daI3
bereits fur die das Atom verlassenden Elektronen eine bestimmte Beschwindigkeitsverteilung besteht und daB diese Yerteilung von der durch die audere Messung festgestellten Kurvenform nicht wesentlich verschieden ist. Gegen diese Resultate
und Folgerungen wendet sich Hr. Millikan in einer Reihe
von Punkten.
Emoiderung auf H e m i Millikuns Kritik.
487
a) Gegenuber der Allgemeingultigkeit der Kurvenform
macht Hr. Milli kan den allzu geringen Wellenliingenbereich
geltend, indcm er als Beleg auf den Bereioh fur Gold mit 256
bis 1 8 6 p p und auf die von mir selbst hervorgehobene Unzuverlassigkeit der Kurvenfoim fur 266 pp hinweist. Hr.
Millikan hat damit das ungunstigste Beispiel gewiihlt, da
meine Zinkversuche in dieser Beziehung von 334-186 pp
reichen, und setzt sich auSerdem durch den Satz: ,,The same
is true of all his curves corresponding to t.he longer wavelengths'' in direkten Widersprhch mit dem Tatbestand, da
die Zinkkurve fur 285pp (auch abgesehen von den Messingkurven) viillig einwandfrei ist und gerade als besonders zuverlassige Kontrollkurve dauernd benutzt wird. Nach Hrn.
Millikan wurde also nur die Goldkurve 257pp und 224pp
ernstlich in Betracht kommen, da die Kurve fur 256,up nach
meinen eigenen Angaben ausscheidet und da die Kurven unterhalb 220 pp durch die oben bereits widerlegte Bemerkung
uber Energiemangel diskreditiert erscheinen wiirden. Dieser
Darstellung steht als Tatsache die vollige Einwandfreiheit der
Zinkkurven von 285 pp bis 186 pp gegenuber! Die SchluBfolgerungen griinden sich mithin auf einen Spektralbereich, der
in bezug auf die allein mafigebenden Schwingungszahlen 1$ma1
so groB ist, als das ganze sichtbare Spektrum. Da es sich hierbei im ubrigen nicht um die Gleichheit einzelner experimenteller Daten, sondern um die Gleichheit ganzer Punktfolgen,
niimlich um die strenge Identitiit von Kurvenformen handelt,
so ist das Versuchsmaterial fur die gezogenen Schlusse mehr
als ausreichend.
b) Hr. Millikan fuhrt die gefundenen Vertcilungskurven
auf die verzogernden Atomeinfliisse gegenuber den ursprunglich mit einheitlicher Geschwindigkeit emittierten Elektrorien
zuriick. Seine Bemerkung, daB die Elektronen auch bei vollkommen elastischen ZusammenstoSen mit den Atomen ihre
Geschwindigkeit verringern, ist qualitat,iv selbstverstandlich
richtig, liefert aber keine Erkliirung fur groSe Energieabnahmen,
da nach den Berechnungen Hrn. Lenards') selbst bei dec
leichten Stickstoffmolekiilen erst 1000 Zusammenst,oBe eine
'
1 ) P. Lensrd, Uber Elektrizitiitsleitung durch h i e Elektronen und
Triiger, I. Ann. d. Phys. 40. p. 434. 1913.
488
C . Ramsauer.
Geschwindigkeitsabnahme von 1,9 Proz. bewirken wiirden,
wahrend es sich hier um Metalle von groBem Atomgewicht
u n d um eine nicht allzu groSe Anzahl von ZusammenstoBen
handelt. Kamentlich laBt sich aber auf diesem Wege nicht
die eigentiimliche Unabhiingigkeit der resultierenden Kurvenfornien von der GroBe der Wellenlange und damit von der
GroBe der ursprunglichen Anfangsenergie der Elektronen er:
l i k e n ; ebenso bleibt die Unabhiingigkeit der Kurvenformen
voni Material unverstandlich, da doch verschiedenes Material
einen verschiedenen verzogernden EinfluB auf die Elektronengeschwindigkeiten ausiiben miiBte. Das gleiche gilt von der
Unabhiingigkeit der Kurvenformen von der Bestrahlungsund Emissionsrichtung, da doch die Elektronen je nach
ihrer Ursprungstiefe verschiedene Verzogerungen erleiden
miifiten. Auch die Berufung auf den Einsteinschen Ansatz
erscheint mir nicht iiberzeugend, d s ein Ansatz, der eben
noch als experimentell zu beweisende Arbeitshypothese von
Hrn. Millilian verwandt wird, doch nicht plotzlich als
zwingendes Postulat gelten kann; zudem wird hierbei die von
den Herren I)e b y e und S o m m e r f e 1d nachgewiesene Geschwindigkeitsverteilung, welche auf der Auffassung der
Unordnung des monochromatischen naturlichen Lichtes als
einer spektralen Unordnung nach F o u r i e r beruht, auBer acht
gelassen.
Besonders aber mijchte ich mich in diesem Zusammenhange gegen die direkte Unrichtigkeit des folgenden Satzes
wenden: ,,And as a matter of fact R a m s a u e r ' s observed
velocity distribution curve, ignoring the as>.mptotic portion,
is one which differs from all his suggested energie dlstribution
curves in being too steep on the high velocity side just as . ."
Tatsiichlich gibt die als Borissowsche Form bezeichnete
Kurve (Nr. 2, p. 1130) den Abstieg uberraschend gut wieder,
wie nicht nur aus Fig. 3, p. 1130, mit Evidenz hervorgeht,
sondern aqaerdem sowohl an dieser Stelle wie auch p. 1152
ausdriicklich betont wird. Die Kurve selbst entspricht der
Energieverteilung in einer Phosphoreszenzbande, also einem
sehr nahe verwandten Yroblem.
c ) Um die von mir gefundene Gleichheit der inneren und
der auBeren Geschwindigkeitsverteilun,n zu widerlegen, sagt
Hr. M i l l i k a n : ,,Thirdly R a m s a u e r in identifying the internal
.
Ericiderung auf H e m Millikans Kritik.
489
and (,sternal distribution of ve1ocitir.s appears to me to overlook
the fact that the mere phenomenon of a free charge reniaining on a charged conductor ntwssitates the existence of a
>iirfacC force which prevents its escape." Hierdurch wird der
-4nsclicin rrweckt. als ob mir diese heutzutage') selbstverstantllichen Cher1egungt.n vollig entgangrn waren. Tatsiichlich iht
gertidr tlitwb +'rag(. linter quantitativer -4usnutzung der Verteilungskurvtb fur schriige Elektroiit~nc~iiiissioiisehr eingehentl
Lehandelt (p. 1145-1150) und in d ~ Zusammenfassung
r
(111, 3,
y. 1158) brhondtii:, hrrvorgehoben.
4. Endlich mochte icli noch kurz auf folgentlen Punlit
eingrhen. 1)er Hauptzweck meiner Arbeit war, die Abhdngigkeit tlrs lichtelrktrischen Effekts von der Wellenlange experinientrll festzulegen. I n dieser Bezivhung ist es rnir gelungen.
zum ersten Male den Beweis zu erbringen, da8 die Voltgt>schwindigkeit der Elektronen einr lintwe Funktion der Schwiiigungszahl ist. Hr. M i l l i k a n sagt hiwuber: ,,In his results
R a m s a u e r agrees with R i c h a r d s o n and C'ompton in finding
this most frequent velocity a linear function of the frequency
and in finding that the long wavr-ltwgth limit is given by
the intercept of this line on the frequency axis." Tatsachlich
haben jedoch clir Herren P o h l iind P r i n g s h e i n i in ihren
,,lichtelektrischen Erscheinungen" (Braunschweig 1914) eklatant
gezeigt , daB die Ergrhnisse dcr Herrcm H i c h a r d s o n und C o m 1' t o n iiiit gleicher Genauigkeit eine lineare, eine quadratische untl
eine logarithmischc Abhangigkeit der Voltgeschwindigkeit von
der Schwingungszahl begriinden konnen, wahrend Hr. M i 1 l i k e n selbst nachtriiglich die Nichtberucksichtigung des Kontaktpotentials bei cler Festlegung des Schwellenwertes zugestehen mul3. zlus diesen Grundrn scheint mir die obige Bemerkung Hrn. M i l l i k a n s geeignet zu sein, das wahre Vwhaltnis meiner Srbeit gegeniiber drr Arbeit der Herren R i c h a r d s o n und C o n i p t o n in einer Form zu verwischen, gegrn
die ich hier - vollig abgesehen von ycrsBnlichem Interesse schon aus allgemeinen prinzipiellen Griinden ausdrucklicherl
Widerspruch erheben mochte. 1 ) Sie sind bereita 1902 von Hrn. Lenard zum ersten Male bei der
eingehenden Erkliirung des Mechanismus der lichtelektriechen Wirkung
durchgefuhrt worden. Ann. d. Phys. 8. p. 175.
490
C. Ramsauer. Enviderung
auf
Herrn Millikans Kritik.
Zum Schlusse mochte ich Hrn. Geheimrat P. L e n a r d
meinen herzlichsten Dank dafur sussprechen, dal3 er mich
unter den augenblicklichen Umstanden auf die Millikansche
Kritik meiner Arbeiten aufmerksam gemacht hat und auch
in diesem Falle die Korrektur des Textes iibernommen hat.
Zuraeit im Felde, Januar 1917.
(Eingegangen 10. Februar 1917.)
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