Naturwissenschaftliche Rundschau. 



Wöchentliche Berichte 



über die 



Fortschritte auf dem G-esamtgebiete der Naturwissenschaften. 



XXV. Jahrg. 



1. September 1910. 



Nr. 35. 



H. A. Lorentz : Die Hypothese der Lichtquanten. 

 (Physikal. Zeitschr. 1910, Jahrg. XI, S. 349—354.) 



Die Plancksche Strahlungstheorie (vgl. Rdsch. 

 XXV, 389) macht bekanntlich die Annahme, daß der 

 Austausch von Energie zwischen der ponderablen 

 Materie einerseits und dem Äther andererseits durch 

 die Vermittelung gewisser schwingender Teilchen, der 

 „Resonatoren", zustande kommt. Diesen Resonatoren 

 wird die Eigenschaft beigelegt, daß sie Energie nicht 

 in unendlich kleinen Mengen aufnehmen oder abgeben 

 können, sondern nur in bestimmter endlicher Menge, 

 die proportional der Schwingungszahl des Resonators 

 ist. Ein Resonator von der Schwingungszahl v kann 

 nur Energiemengen austauschen, die ganzzahlige Viel- 

 fache der Größe hv, des sogenannten „Energie- 

 elementes", sind, wobei h den Wert von 6,5. 10 -27 

 besitzt. Es wird damit der Gedanke einer atomistisehen 

 Konstruktion auch in den Begriff der Energie ge- 

 bracht, und die befriedigenden Ergebnisse der 

 Planck sehen Strahlungstheorie haben verschiedene 

 Forscher zu der Vorstellung veranlaßt, daß ganz all- 

 gemein das Entstehen von Licht und seine Verwand- 

 lung in andere Energieformen immer durch abgegrenzte 

 „Lichtquanta" von der durch Planck angegebenen 

 Größe stattfinde. Insbesondere spricht Einstein 

 (vgl. Rdsch. XXV, 221) die Ansicht aus, daß eine 

 Reihe von Erscheinungen, wie die Photolumineszenz, 

 die sekundären Kathodenstrahlen usw., besser verständ- 

 lich werden, wenn man die Energie als diskontinuier- 

 licb im Raum verteilt annimmt. Geht also von einem 

 Punkt ein Lichtstrahl aus, so breitet sich dessen 

 Energie nicht kugelförmig im ganzen Räume aus, 

 sondern sie besteht „aus einer endlichen Zahl von in 

 Raumpunkten lokalisierten Energiequauten, welche 

 sich bewegen, ohne sich zu teilen, und nur als ganze 

 absorbiert oder erzeugt werden können". 



In der vorliegenden Abhandlung zeigt nun 

 Herr Lorentz zunächst, wie diese Einsteinsche 

 Hypothese zur Erklärung einiger Erscheinungen 

 dienen kann. 



Als erstes Beispiel werden die Fluoreszenz- 

 erscheinungen herangezogen. Nach dem bekannten 

 Gesetz von Stokes hat das Licht, das ein fluores- 

 zierender Körper bei Belichtung ausstrahlt, eine 

 größere Wellenlänge als die Strahlen, durch welche 

 die Fluoreszenz hervorgerufen wird. Auf Grund der 

 Lichtquantenhypothese erklärt sich diese Tatsache 

 einfach, wenn man annimmt, daß die Lichtquanta hv 

 im einfallenden Licht so weit zerstreut sind, daß beim 



Erregen des Fluoreszenzlichtes niemals zwei Quanta 

 zusammenwirken. Das Lichtquantum /( v ruft also 

 eine Schwingung v 1 im fluoreszierenden Körper 

 hervor, deren Energie wieder h v l oder ein Vielfaches 

 davon sein muß, woraus folgt, daß v 1 immer kleiner 

 oder höchstens gleich v sein kann, d. h. die 

 Schwingungszahl des Fluoreszenzlichtes muß kleiner 

 oder höchstens gleich sein der Schwingungszahl des 

 erregenden Lichtes. 



Ein weiteres Beispiel bietet der sogenannte Photo- 

 effekt, d.h. die Erscheinung, daß Metallplatten bei Be- 

 strahlung mit ultraviolettem Licht Elektronen aussenden. 

 Lenard hat die Geschwindigkeit dieser Elektronen 

 beispielsweise für Aluminiumplatten zu8.10 7 cm /sec be- 

 stimmt. Aus der bekannten Masse des Elektrons ergibt 

 sich daher die Energie eines derartig ausgeschleuderten 

 Elektrons zu 2,8 . 10 — 12 Erg. Diese Energie muß von 

 einem einfallenden Lichtquantum geliefert werden. 

 Da das. Lichtquantum gleich hv ist, so sieht 

 man, daß für ultraviolette Strahlen etwa von 

 der Wellenlänge 300 fift, also von der Schwingungs- 

 zahl 10 1S das Lichtquantum 6,5. 10 -12 Erg beträgt, 

 somit in der Tat ausreicht, um ein Elektron zum 

 Entweichen zu bringen. Wird nun beispielsweise 

 nur die Hälfte des einfallenden Lichtes zur licht- 

 elektrischen Wirkung ausgenutzt, so erklärt sich 

 daraus leicht, daß rotes Licht keinen Photoeffekt zu 

 erzeugen vermag. Trotz dieser und noch weiterer 

 hier nicht erwähnter Beispiele, die in der Lichtquanten- 

 hypothese eine befriedigende Erklärung finden, gibt 

 es, wie Herr Lorentz weiter nachweist, sehr schwer- 

 wiegende Bedenken gegen dieselbe. 



Zunächst müßte sich ein solches Lichtquantum 

 über einen sehr beträchtlichen Raum ausbreiten. 

 Denn aus der Optik ist bekannt, daß man homogenes 

 Licht noch bei einem Gangunterschied von 2 Millionen 

 Schwingungen zur Interferenz bringen kann. Es 

 müssen daher in einem Strahl mindestens 2 Millionen 

 .Schwingungen regelmäßig aufeinander folgen, und da 

 die einzelnen Lichtquanta ganz unabhängig von- 

 einander sind, so ist dies nur möglich, wenn jedes 

 einzelne Lichtquantuni mindestens 2 Millionen Wellen 

 enthält. Setzt man nun die Wellenlänge zu etwa 

 400 (Uft an, so muß sich jedes Lichtquantum über 

 einen Bereich von 2 Millionen mal 400 [ip, d. h. von 

 mindestens 80 cm erstrecken. 



Diese Tatsache führt aber dann wieder zu einer 

 Schwierigkeit für die Vorstellungen über die Absorption 

 des Lichtes. Ein absorbierendes Molekül kann nur 



