Naturwissenschaftliche Rundschau. 



Wöchentliche Berichte 



über die 



Fortschritte auf dem Gesamtgetoete der laturwissenscüaften. 



XXII. Jahrg. 



1. August 1907. 



Nr. 31. 



Neuere Fortschritte in der Magiieto - Optik. 



Von Prof. P. Zeeman (Amsterdam). 



(Vortrag 1 ), gehalten am 30. Mai 1906 in der Royal Institution 

 in London.) 



Faraday entdeckte die Tatsache, daß die Ebene, 

 in der Lichtschwingungen stattfinden, rotiert, wenn 

 ein Lichtstrahl sich parallel zu magnetischen Kraft- 

 linien in gewissen Substanzen, wie z. B. dem sog. 

 Faradayschen Glase, fortpflanzt. Von dieser Ent- 

 deckung an rechnet das Kapitel der Magneto-Optik. 

 Faraday versuchte wiederholt vergeblich, eine 

 Änderung im Spektrum einer Flamme, auf die ein 

 magnetisches Feld wirkte, nachzuweisen. Erst Zee- 

 man fand im August 1896, daß im Spektrum einer 

 Natriumflamme, die sich zwischen den Polen eines 

 Elektromagneten befand, und auf welche das Spektro- 

 skop senkrecht zu den magnetischen Kraftlinien ge- 

 richtet war, die gelben Linien sich ein wenig ver- 

 breiterten , wenn der Magnet geschlossen wurde, 

 d. h., daß eine Flamme im magnetischen Felde außer 

 den ursprünglichen Schwingungen solche von etwas 

 größerer und solche von etwas kleinerer Frequenz 

 emittiert. Bald darauf wurde die Verbreiterung der 

 Spektrallinien auch in der Richtung der Kraftlinien 

 beobachtet. Ferner wurde festgestellt, daß dem 

 direkten Effekt ein umgekehrter entspricht, d. h. die 

 Absorptionslinien, die sich zeigen, wenn weißes Licht 

 glühenden Natriumdampf durchsetzt, werden gleich- 

 falls verbreitert, wenn der Dampf magnetischen 

 Kräften unterworfen wird. 



Die bisher besprochenen Beobachtungen stehen 

 ausgezeichnet in Einklang mit der von Lorentz 

 entwickelten Elektronentheorie. Hiernach führen die 

 Elektronen Schwingungen aus, die ihrerseits die 

 Lichtwellen veranlassen. 



Von der Periode dieser Schwingungen hängt die 

 Stellung der Spektrallinien ab, und bei jeder Änderung 

 der Periode beobachtet man eine Verschiebung der 

 betreffenden Linien. Magnetische Kräfte können 

 solche Änderungen der Periode hervorrufen ; die 

 Lorentzsche Theorie ermöglicht, auf Grund einfacher 

 Anuahmen über die Schwingungsart des Elektrons 

 den Zeeman-Effekt in vielen Einzelheiten zu er- 

 klären. Erst bei komplizierteren Erscheinungen, wie 



') Der erste Teil des Vortrages ist nur im Auszüge 

 wiedergegeben, da über die darin behandelten Erschei- 

 nungen schon früher in dieser Zeitschrift berichtet worden 

 ist (Rdsch. 1905, XX* 337). 



der Spaltung von Linien in Quartetts und Sextetts, 

 sind weitere Annahmen über die Natur des Elektrons 

 notwendig. Die Lorentzsche Theorie bezieht sich 

 nur auf ein schwingendes Teilchen und kann deshalb 

 nur auf Substanzen von geringer Dichte, die infolge- 

 dessen sehr schmale Spektrallinien geben, angewandt 

 werden. Bei größerer Dichte muß der gegenseitige 

 Einfluß der Moleküle aufeinander in Betracht ge- 

 zogen werden. 



Für den Fall der Absorption ist diese Frage von 

 W. Voigt theoretisch behandelt worden, und diese 

 Theorie veranlaßte eine Reihe experimenteller Unter- 

 suchungen, die im zweiten Teile des Vortrages be- 

 handelt werden. 



Die von Faraday entdeckte Drehung der Polari- 

 sationsebene ist wie in allen Gasen, so auch in Natrium- 

 dampf außerordentlich klein. Nur in einem sehr 

 schmalen Bereich, in unmittelbarer Nähe der Natrium- 

 linien ist sie, und zwar positiv, sehr groß. Diese 

 Tatsache wurde von Macaluso und Corbino ge- 

 funden. In einer neuen sehr interessanten Arbeit 

 hat Prof. Wood Messungen mitgeteilt, bei denen 

 Drehungen von vier ganzen Umdrehungen beobachtet 

 werden. Dies war der Fall in immerhin ziemlich 

 dichtem Dampf, dicht wenigstens im Vergleich mit 

 demjenigen, der bei den hier zu beschreibenden 

 Experimenten benutzt wurde; dieser enthielt etwa 

 10 — 6 g Natrium im Kubikzentimeter. 



Die Größe der Drehung in der Nähe der Natrium- 

 linien wurde von Herrn Dr. Hallo gemessen. Die 

 Drehung erfolgt auf bei- 

 den Seiten einer Absorp- 

 tionsbande in gleichem 

 Sinne (Fig. 1). 



Wir verdünnen nun 

 den Dampf weiter, so 

 daß das Doublet in der 

 Richtung der Kraftlinien 

 sichtbar wird. Wie wird 

 dann die Drehung zwi- 

 schen den Komponenten des Doublets erfolgen? 



Aus Prof. Voigts Theorie kann leicht abgeleitet 

 werden, daß in sehr verdünnten Dämpfen die Drehung 

 derjenigen außerhalb der Komponenten dem Sinne 

 nach umgekehrt, und daß sie ebenfalls sehr groß sein 

 muß. Im Falle von Natriumdampf konnte ich dieses 

 Resultat der Theorie bestätigen; ich beobachtete 

 Drehungen von — 400°. 



Fig. 1. 



