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Naturwissenschaftliche Wochenschrift. 



N. F. XIII. Nr. 38 



Sauerstoff liefi iiberhaupt nur bei sehr kleinen 

 Drucken einen Strom entstchen. O.,,C1, Br, I, und 

 ahnliche Gase besitzen namlich hohe ,,Affinitat 

 zum Elektron", sie lagern die Elektronen ihren 

 Molekiilen an und bilden schwere negative lonen, 

 die entsprechend starke Reibung der Gase erfahren. 

 Ganz andcrs war das Ergebnis, wenn Edelgase, 

 He, Ar, Ne, auch aufierst reiner Stickstoff und 

 Metalldampfe die Kondensatoren fiillten. Jetzt stieg 

 namlich der Strom, sowie die verzogernde Spannung 

 auch nur wenig die beschleunigende unterschritt, 

 rnsch an, und die Auswertung der Beobachtungen 

 ergab keinen nachweisbaren Energieverlust. Die 

 Elektronen werden also von den Molekiilen der 

 elektropositiven Gase beim Zusammenstofi elastisch 

 reflektiert - - solange ihre Geschwindigkeit nicht 

 den kritischen, zur Stofiionisation befahigenden 

 Wert iiberschreitet. Diese Reflexion ist auch direkt 

 von Frank und Hertz verfolgt worclen, indem 

 die seitwarts abfliegenden Elektronen aufgefangen 

 und ihre Zahl und Geschwindigkeit gemessen 

 wurden. Auch diese Versuche geben als einfachste 

 Deutung vollig elastische Stofie bei den Edelgasen, 

 bei H., merkliche Energieverluste, z. T. auch An- 

 lagerung, bei O 2 wohl ausschliefilich Anlagerung 

 des Elektrons an das neutrale Molekiil. 



Der scharfe Unterschied zwischen den Gasen, 

 Sauerstoff, Chlor usw. und Wasserstoff einerseils, 

 den Edelgasen und Metalldampfen andrerseits ist 

 auch dann ausgepragt, wenn das stofiende Elektron 

 die zum Ionisieren befahigende Geschwindigkeit 

 besitzt. Die elektronegativen Gase sind im all- 

 gemeinen leichter zu ionisieren als die Edelgase. 

 Driickt man die Geschwindigkeit des Elektrons 

 durch das Feld aus, welches es frei durchlaufen 

 haben miifite, um diese Geschwindigkeit zu er- 

 halten,sobetragtdiclonisierungsgeschwindigkeit fur 

 Volt Molekiilradius, cm 



He 20,5 0,9 io~ s 



Ne 1 6, 1,1 



Ar 12 1,35 



H 2 ii 1,09 



O 2 9 i,36 



N, 7,5 1,48 



In der Tabelle ist der gaskinetisch gewonnene 

 Molekiilradius zugefiigt. Sein Parallelgehen mit 

 der lonisierungsspannung ist recht interessant. 



Der Moment , in dem das innere Feld die 

 lonisierungsspannung iiberschreitet, macht sich nun 

 aber nicht etwa in einem Anwachsen des Stromes 

 bemerkbar, sondern in einem vollig en Ver- 

 sch winden eines Elektrizitatstransportes 

 selbst bei sehr schwachem Gegenfelde. Zunachst 

 ist dabei zu beachten, dafi die erzeugten positiven 

 lonen ja ganz iiberwiegend dem Einflusse des 

 inneren Feldes unterliegen, also nach dem Gliih- 

 drahte zuriickgetrieben werden. Sie bewirken also 

 keinen Strom. Dafi aber auch die Elektronen, 

 mogen sie nun ionisiert haben oder nicht, auch 

 nicht mehr gegen das schwachste Feld im Aufien- 

 kondensator anzulaufen vermogen, beweist, dafi sie 

 allesamt bei einem mit mehr als lonisationsse- 



schwindigkeit erfolgenden Zusammenstofi ihre ge- 

 samte Energie abgeben. Diese abgegebene Energie 

 dient nun in einigen F'allen dazu, ein anders Elektron 

 aus dem Molekiilverbande herauszuschlagen, in 

 anderen tritt sie als Strahlung auf. 



Diese merkwiirdige Tatsache, dafi in einem 

 Edelgase ein stofiendes Elektron , das geringere 

 als lonisierungsenergie besitzt ohne Energieabgabe 

 reflektiert wird, dafi es aber seine gesamte 

 Energie verliert, sowie diese einen ganz bestimmten 

 Wert erreicht hat, ohne Riicksicht darauf, ob der 

 lonisationsvorgang eintritt oder nicht, deutetnatiirlich 

 sofort auf einen Zusammenhang mit anderen un- 



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stetigen quantenhaften Energieiibertragungen, wie 

 sie die Theorie der Strahlung fordert, hin. Nach 

 ihr soil ja bekanntlich eine Strahlung erst dann 

 eintreten, wenn das schwingende Gebildedie Energie 

 eines Wirkungsquantums = h v (h Konstante, v 

 Eigenschwingungszahl) besitzt. Die Energie eines 

 ,,unelastisch" stoBenden Elektrons ist aus den 

 Messungen bekannt, und es liegt nahe, untcr v die 

 Eigenschwingung des gestoflenen Molekiils zu 

 verstehen. Von dieser Uberlegung ausgehend, be- 

 stimmten Frank und Hertz die lonisierungs- 

 energie in Quecksilberclampf. Das Molekiihl des 

 Quecksilberdampfes hat ja eine typische Eigen- 

 schwingung bei 253,6 /(/< (vgl. das Sammelreferat 

 iiber Resonanzstrahlung in Heft 16 d. Ztschr. 1914) 

 und aufierdem zeigt Hg-Dampf ganz das Ver- 

 halten eines Edelgases. Bei den Messungen wurde 

 das verzogernde Feld konstant gehalten, und zwar 

 war sein Gefalle niedriger als die lonisierungs- 

 spannung. Es wurde dann der durch den Auflen- 

 kondensator flieBende Strom als Funktion des 

 beschleunigenden Innenfeldes festgestellt. Die 

 Messungen ergaben als Kurven dargestellt aufierst 

 saubere Wellenlinien, deren Maxium um 4,9 Volt 

 voneinander abstanden. Das ist folgendermafien 

 zu erklaren: Solange das beschleunigende Feld 

 schwacher ist als das verzogernde, kommen iiber- 

 haupt keine Elektronen auf den Auffangezylinder. 

 Bei weiterem Steigen des Innenfeldes zeigt sich 

 ein wachsender Strom, der in dem Moment, wo 

 die lonisierungsspannung erreicht wird und die 

 Elektronen alle bei einem Stofie in der Nahe des 

 Drahtnetzes auf Null abgebremst werden, von 

 einem Maximalwerte auf O fallt. Dann wachst 

 der Strom wieder, bis die Elektronen ein zweites 

 Mai ionisieren konnen, wobei sie wieder samtlich 

 ihre ganze Energie abgeben und der Strom ver- 

 schwindet. Es liefi sich eine ganze Reihe solcher 

 Maxima erhalten, denn, wie angegeben, ergab sich 

 die lonisierungsspannung zu 4,9 Volt, also niedriger 

 als bei den moglichen storenden Verunreinigungen. 

 (Die gleichen Kurven fielen bei Helium weit 

 weniger schon aus, denn bei der hohen lonisierungs- 

 energie dieses Gases (20,5 Volt) wurde natiirlich 

 jedes fremde Molekiil leichter zertriimmert als die 

 Heliummolekule). Nun wurde dieser Wert 4,9 Volt 

 gleich h-v und v gleich der zur Wellenlange 253,6 

 /(/< gehorigen Schwingungszahl gesetzt. Es ergab 

 sich h zu 6,59 -IO~ 27 er S sec i 2 /o> wahrend aus 



