Nr. 8. 1907. 



Natur wisse ii schaftliche Rundschau. 



XXII. Jahrg. 95 



Aufschluß zu gewinnen über die Träger der Linien- 

 spektra der chemischen Elemente. 



In einem elektrisch leuchtenden Gase sind neben 

 neutralen Atomen positive Atomionen vorhanden, 

 d. h. Atome, welche ein negatives Elektron oder 

 mehrere negative Elektronen durch Ionisation ver- 

 loren haben. Wie schon erwähnt, hat Herr Stark 

 in den positiven Atomionen die Träger 1 ) der Linien- 

 spektren vermutet. 



Daß in der Tat die positiven Atomionen und nicht 

 die neutralen Atome die Träger der Linienspektren 

 sind, wird durch die Untersuchung Starks fest- 

 gestellt. Es ist nämlich von W. Wien gezeigt 

 worden, daß die Kanalstrahlen jedenfalls zum Teil 

 positive Atomionen von großer Geschwindigkeit sind. 

 Emittieren sie nun gleichzeitig Spektrallinien, so 

 müssen diese Linien den Dopplereffekt aufweisen. 

 Daß solches tatsächlich der Fall ist, haben die vor- 

 liegenden Untersuchungen Starks ergeben. 



Ohne auf die Einzelheiten der experimentellen 

 Anordnung näher einzugehen, sei nur erwähnt, daß 

 bei der Untersuchung des Dopplereffekts an Kanal- 

 strahlen großes Gewicht auf die Reinheit der Gas- 

 f'üllung gelegt werden muß. Davon hängen nämlich 

 die Intensität der Lichtemission und der gerad- 

 linige Verlauf der Kanalstrahlen ab. Es muß nicht 

 nur reines Gas eingefüllt, sondern auch alles Gas be- 

 seitigt werden, welches durch die elektrische Strömung 

 aus der Glaswand und den Elektroden entwickelt 

 wird. Ein empfindliches Kriterium für die Reinheit 

 der Gasfüllung ist die Farbe der Gesamtemission der 

 Kanalstrahlen. Bei Wasserstofffüllung ist diese Farbe 

 schön rot, wenn die Füllung ganz rein ist; sie ent- 

 fernt sich von Rot um so mehr, je stärker verunreinigt 

 das Gas ist. Selbstverständlich wurde auf diesen 

 Punkt bei den Versuchen die weitestgehende Rück- 

 sicht genommen. 



Die Richtung der Kanalstrahlen ist abhängig von 

 der Krümmung der elektrischen Kraftlinien vor der 

 Kathode. Ist die Vorderfläche der Kathode nach vorn 

 konvex, so konvergieren die Kanalstrahlen hinter der 

 Kathode; ist die Vorderlläche konkav, so divergieren 

 sie. Die Kanalstrahlen konvergieren im allgemeinen 

 schwach auch hinter einer ebenen Kathode. Es wurde 

 daher, um parallelen Verlauf der Kanalstrahlen zu 

 erreichen, meist eine ein wenig konkave Kathoden- 

 vorderfläche verwendet. 



Die Kanalstrahlen nehmen ihren Ausgang aus 

 verschiedenen Querschnitten vor der Kathode; vor 

 der Kathode legen sie also bereits ein Stück Weg bis 

 zum Eintritt in die Kanäle zurück. Die sog. erste 

 Kathodenschicht emittiert darum das Spektrum der 

 Kanalstrahlen. Die von der ersten Kathodenschicht 

 aufgenommenen Spektrogramme hat Herr Stark 

 jedoch bei der Diskussion seiner Versuchsergebnisse 

 nicht mit herangezogen, weil infolge partieller Re- 

 flexion der Kanalstiahlen an der Kathodenvorder- 

 fläche hier Komplikationen eintreten können. In 



') J. Stark. Die Elektrizität in Gasen, S. 447 



einem Vortrage auf der Stuttgarter Naturforscher- 

 versammlung haben die Herren Strasser u. M.Wien 

 behauptet, daß an den Kanalstrahlen der ersten 

 Kathodenschicht der Dopplereffekt nicht nachweisbar 

 sei. In der Diskussion teilte Herr Stark mit, daß 

 er keine Schwierigkeit gehabt habe, den Dopplereffekt 

 auch an den Kanalstrahlen der ersten Kathoden- 

 schicht nachzuweisen. Herr Paschen hat kürzlich 

 experimentell von neuem festgestellt, daß auch hier 

 der Dopplereffekt auftritt. 



Die Spektrogramme wurden teils mit einem 

 Prismenspektrographen, teils mit einem Rowland- 

 schen Konkavgitter aufgenommen. Es sind bei der 

 Aufnahme der Spektrogramme, bzw. bei der Beob- 

 achtung des Dopplereffekts überhaupt, drei Rich- 

 tungen zu unterscheiden. Im ersten Falle steht die 

 Beobachtungsrichtung normal auf der Translations- 

 richtung (Fallö); im zweiten laufen die Kanalstrahlen 

 auf den Beobachter zu (Fall b); im dritten laufen sie 

 unter 45° vom Beobachter weg (Fall c). Am ein- 

 gehendsten konnte nach dieser Seite hin bisher 

 Wasserstoff untersucht werden. Es sollen deshalb 

 hier zunächst die diesbezüglichen Resultate und im 

 Anschluß an diese alsdann die entsprechenden Ergeb- 

 nisse der Versuche an anderen Gasen behandelt werden. 



Wie bereits erwähnt, emittiert der von den Kanal- 

 strahlen hinter der Kathode durchlaufene Gasraum 

 das Linien- und das Bandenspektrum — unter letz- 

 terem das sog. zweite oder Viellinienspektrum ver- 

 standen — des Wasserstoffs. Hier beschränken wir 

 uns zunächst auf die Betrachtung des Linienspektrums, 

 das 'aus den Linien H a , Hj, H Y , Hs, H t , H:, H,, besteht. 

 Die Linie H a wurde ihrer verschiedenen photogra- 

 phischen Wirksamkeit wegen nicht untersucht. 



Im Falle a erscheint jede Wasserstofflinie intensiv 

 an der Stelle im Spektrum, wo sie in allen früheren 

 Untersuchungen beobachtet worden ist. Im Falle 6 

 und c erscheint sie an derselben Stelle, doch jetzt in 

 viel geringerer Intensität als im Falle a. . Außerdem 

 erscheint im Falle b auf der brechbareren Seite, im 

 Falle c auf der weniger brechbaren ein breiter Streifen 

 mit unscharfen Rändern. Das Auftreten dieser Streifen 

 wird als Dopplereffekt angesprochen und wird hervor- 

 gebracht durch die Translation der Träger der Wasser- 

 stoffserie in bezug auf den ruhenden Beobachter. Die 

 Intensität in dem Streifen wird bewegten Wasserstoff- 

 teilchen zugeordnet und als „bewegte Intensität" 

 bezeichnet, die Intensität der Linie am Orte ihrer 

 gewöhnlichen Wellenlänge wird Wasserstoffteilchen 

 zugeordnet, die in bezug auf den Beobachter nur 

 kleine Geschwindigkeit haben , und wird „ruhende 

 Intensität" genannt. 



Aus den Fällen b und c erhellt, daß der von den 

 Kanalstrahlen hinter der Kathode durchlaufene Gas- 

 raum gleichzeitig ruhende und bewegte Intensität 

 emittiert. Die im Falle a beobachtete Intensität ist 

 demnach eine Superposition von ruhender und be- 

 wegter Intensität. 



Wäre in den Kanalstrahlen hinter der Kathode 

 nur eine einzige Geschwindigkeit vorhanden, so würde 



