N. F. XI. Nr. 15 



Naturwisseiiscliaftlichc Wochcnschrift. 



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sog. Kathodenpotential, mcist einige hundert Volt. 

 Welter von der Kathode ab ist das Potentialgefalle 

 sehr viel kleiner, nur dicht an der Anode findet 

 ein zweiter Sprung statt, der aber nur einige 

 Zehner des Volt betragt. 



Das Kathodenpotential ist nun, solange die 

 Kathode nicht ganz bedeckt ist, stets das gleiche, 

 ganz unabhangig vom Drucke und damit von den 

 Dimensionen der kathodischen Lichtgebilde. Es 

 wachst aber bei volliger Bedeckung der Kathode 

 rasch an. 



Vor Besprechung der weiteren Erscheinungen 

 wird es vorteilhaft sein, erst die Vorstellungen zu 

 erwahnen , die man sich auf Grund der lonen- 

 theorie von diesen Vorgangen gebildet hat. 



Voraussetzung fur das Einsetzen einer Ent- 

 ladung ist nach ilir das Vorhandensein einiger 

 geladener Teilchen. Doch diese wenigen lonen 

 wiirden sehr rasch aufgebraucht sein und es mufi 

 fiir sie Ersatz geschaffen werden. Wo die Bildung 

 neuer lonen zu suchen ist, das deutet das hohe 

 Potentialgefalle an der Kathode an. Man inter- 

 pretiert diese Erscheinung folgendermafien : Po- 

 sitive, auf die Kathode zufliegende Teilchen er- 

 halten unter giinstigen Umstanden, d. h. wenn sie 

 eine geniigend grofie Strecke ohne Stofi durch- 

 laufen, durch das hohe Potentialgefalle eine Ge- 

 schwindigkeit, die sie befahigt, aus dem Metalle 

 der Kathode Elektronen herauszuschlagen. Diese 

 Elektronen erhalten nun in demselben Felde sehr 

 viel grofiere Geschwindigkeitcn, als die schweren 

 positiven lonen. Sie werden dadurch befahigt, die 

 Gasmolekiile, mit denen sie zusammenprallen, zu 

 zertrummern, sie in ein positives Ion und ein 

 negatives Elektron zu spalten. Das neu erzeugte 

 Elektron erlangt nun auch wieder rasch die zur 

 ,,Stofiionisation" erforderliche Geschwindigkeit, 

 und so wiichse ihre Zahl bald aufierordentlich an. 

 Nimmt man an, dafi jeder Stofi eines Elektrons 

 zwischen Kathode und Glimmlicht zur Zertriim- 

 merung des Molekiils fuhrt, was der Wahrheit 

 vielleicht nahe kommt , so werden auf diesem 

 Wege aus einem an der Kathode erzeugten Elek- 

 tron nicht weniger als etwa e 7 , d. h. Tausend. 

 Ebenso viele positive, schwere Teilchen sind durch 

 das eine Elektron frci gemacht worden. Diese 

 haben nun eine sehr viel geringere Beweglichkeit 

 als die massefreien Elektronen. Wahrend diese 

 also sehr rasch durch das Feld fortgeschafft wer- 

 den , erzeugen jene eine freie positive Ladling 

 des Dunkelraumes. Nun besagt aber die Poisson- 

 sche Gleichung: ,V= 4.1. Q, wo p die raum- 

 liche Dichte der Elektrizitat und V das Potential 

 bedeutet, in unserem Falle 



wo x die Koordinate in Richtung der Rohrachse 

 bedeutet. Das besagt aber nichts anderes, als 

 dafi diese freie Elektrizitat ein steiles Ansteigen 

 des Potentials an der Kathode bewirkt, und dieses 

 Ansteigen der Potentialkurve ist eben der katho- 



dische Potentialsprung. Der Tatsachenkreis, der 

 ein Entstehen des Glimmstromes mb'glich macht, 

 ist also geschlossen. Denn dieser Potentialfall 

 beschleunigt wieder positive Teilchen, die durch 

 Stofi dann Elektronen aus dem Metall losen, und 

 diese Elektronen erzeugen im Gase aufs neue po- 

 sitive lonen, die die raumliche Ladung erhohen 

 und dadurch den Potentialfall aufrecht crlialten. 

 Es scheint nun notwendig zu sein, dafi ein Ion, 

 wenn es aus der Kathodenoberflache Elektronen 

 frei machen soil, die ganze Strecke vom Glimm- 

 licht ab frei durchlauft. Stellen wir uns aber ein- 

 mal vor, was das heifit. Auf dem Durchmesser 

 des Crookes'schen Dunkelraumes liegen 6 J 

 mittlere freie Weglangen des Elektrons, viermal 

 soviele des Masseions. Ist also das positive Ion 

 mit der Masse eines Molekiils behaftet, so ist die 

 VVahrscheinlichkeit, dafi es diese Strecke ohne 

 Stofi zuriicklegt gleich e~- 3 . l ) Also von e 23 - Teil- 

 chen kommt erst eins frei vom Glimmlicht bis 

 zur Kathode. Es vermehrt sich nun die Zahl der 

 negativen Teilchen auf ihrem Wege durch den 

 Dunkelraum auf das e : -fache. Also mufi ein po- 

 sitives Teilchen im Mittel e'- 1 , d. h. eine Milliarde 

 Elektronen aus der Kathode frei machen. Nun 

 beweist das wohl, dafi die Grenzannahme, 

 namlich dafi die positiven Teilchen, um ionisieren 

 zu konnen, den ganzen Kathodenfall frei durch- 

 laufen haben miissen, nicht in dieser Strenge zu- 

 trifft. Auf jeden Fall bleibt aber die Zahl der 

 Elektronen, die ein einzelnes positives Ion frei 

 macht, eine sehr grofie. 



Wir haben dabei angenommen, dafi das Aus- 

 losen der Elektronen an der Kathodenoberflache 

 selbst geschieht. Und dem ist wahrscheinlich 

 auch so. Man hat namlich hochinteressante Ge- 

 setzmafiigkeiten im Verhalten der Metalle ge- 

 funden. Die Metalle einer Vertikalreihe des 

 periodischen Systems zeigen den gleichen Katho- 

 denfall, und die Abstufung zwischen den einzelnen 

 Reihen ist eine durchaus gleichmaSige, so zwar, 

 dafi von der Gruppe, der Gold, Silber, Quecksilber 

 angehbren, der Kathodenfall mit steigender che- 

 mischer Wertigkeit von Reihe zu Reihe abnimmt. 



Freilich lassen sich solche Gesetzmafiigkeiten 

 nur in Edclgasen finden. Denn man darf nicht 

 vergessen, dafi die Geschwindigkeit der auf die 

 Kathode prallenden positiven Teilchen einer Tem- 

 peratur von vielen tausend Grad entspricht, und 

 dafi dementsprechend in den anderen Gasen die 

 chemischen Wirkungen alles andere verdecken. 



Wenn wir nun den Glimmstrom bei tiefen 

 Drucken betrachten, bei denen die freien Weg- 

 langen der Molekiile nach Millimetern, die der 

 Elektronen nach Zentimetern messen, so finden 

 wir alle die Erscheinungen, die die Theorie er- 

 warten lafit. Zunachst machen sich die von der 



J ) 1st i die mittlere freie Weglange eines Teilchens, so 



X 



ist e * die Wahrscheinlichkeit dafiir, dafi es die StrecUe x frei 

 durchlauft. 



