Naturwissenschaftliche Rundschau. 



Wöchentliche Berichte 



über die 



Fortschritte auf dem G-esamtgebiete der Naturwissenschaften. 



XXIIL Jahrg. 



3. Dezember 1908. 



Nr. 49. 



Beziehungen zwischen der Dispersion 



des Lichtes, der Elektronentheorie und der 



chemischen Konstitution. 



Ton Dr. H. Erfle (München). 

 (Original mit teil ung.) 



In mehreren Arbeiten 1 ) habe ich die Drudesche 

 Elektronentheorie der Dispersion und Absorption be- 

 handelt; im folgenden soll ein kurzer Überblick über 

 diese Theorie, sowie über meine Arbeiten gegeben 

 werden. Wir betrachten zunächst die sogenannten 

 durchsichtigen Körper, d. h. solche Körper, welche 

 das dem sichtbaren Spektrum angehörige Licht nicht 

 merklich absorbieren, sodann soll auch die anomale 

 Dispersion der Metalldämpfe besprochen werden. 



Die Max well sehe Theorie der Elektrizität und 

 des Lichtes hatte in ihrer ursprünglichen Form u. a. 

 die Folgerung ergeben, daß die Dielektrizitätskon- 

 stante einer Substanz dem Quadrate ihres Brechungs- 

 exponenten gleich sein müsse. Diese Beziehung kann 

 schon aus dem Grunde nicht in aller Strenge erfüllt 

 sein, weil bei allen Körpern der Brechungsexponent n 

 und damit auch die Fortpflanzungsgeschwindigkeit V 

 des Lichtes (n= ^Vakuum Fr Sub3tanz , wo ^Vakuum kon- 

 stant gleich 3 . 10 10 cm/sec) von der Schwiugungs- 

 dauer der Lichtwelle oder elektrischen Welle abhängt, 

 während die Dielektrizitätskonstante £ statisch (d. h. 

 für unendlich große Schwingungsdauer) definiert ist. 

 Körper mit wenig von 1 verschiedenem Brechungs- 

 exponenten (Gase) und auch einige flüssige Kohlen- 

 wasserstoffe erfüllen angenähert die Max well sehe 

 Gleichung £ = w 2 2 ); dagegen war bei allen anderen 



') H. Erfle, Berechnung der Loschmidtschen Zahl 

 aus den Konstanten der Dispersionsformel, Ann. d. Physik 

 [4] 23, 594—598, 1907 und 24, 709, 710, 1907. — Optische 

 Eigenschaften und Elektronentheorie (Münchener Diss. 

 1907, Ann. d. Physik [4] 24, 672—708, 1907 und Zeitschr. 

 f. wissensch. Photographie, Photophysik und Photochemie 

 6, 100—112, 136—144, 1908). — Über den aus der Elek- 

 tronentheorie folgenden Zusammenhang zwischen optischen 

 Eigenschaften und chemischer Konstitution, Zeitschr. f. 

 physik. Chemie 61, 399—421, 1908. — Zur anomalen 

 Dispersion der Metalldämpfe, Terhandl. d. Deutsch. Physik. 

 Gesellsch. 10, 35 — 53, 1908. — Anzahl der quasielastisch 

 gebundenen Elektronen im Heliumatom, Verh. d. Deutsch. 

 Physik. Gesellsch. 10, 331—338, 1908. — Über die Ab- 

 hängigkeit der Lage der Absorptionsstreifen von der 

 Temperatur, Archiv für Optik 1, 369—388, 1908. — Zur 

 Brechung und Absorption des Lichtes in absorbierenden 

 Medien, Physik. Zeitschr. 9, 563—565, 1908. 



2 ) Auch gilt für wenig absorbierende Medien die 

 Maxwellsche Gleichung dann, wenn der für lange (elek- 



Substanzen £ wesentlich größer als das Quadrat des 

 dem sichtbaren Spektrum entnommenen Brechungs- 

 exponenten, am auffallendsten bei Wasser. Um diese 

 Abweichungen und die Dispersion überhaupt zu er- 

 klären, wurde die Maxwellsche Theorie erweitert 1 ). 

 Man berücksichtigte hierbei die spezielle Natur der 

 einzelnen Körper oder, genauer ausgedrückt, man 

 machte die Annahme, daß die kleinsten Teile eines 

 Körpers die Möglichkeit zu Eigenschwingungen be- 

 sitzen; dies wird sofort verständlich, wenn man an- 

 nimmt, daß jedes Molekül oder Atom eines Körpers 

 aus positiv und negativ geladenen Teilen besteht. In 

 einem Leiter der Elektrizität sind diese Elektronen 

 (oft auch Ionen genaunt) frei beweglich, in einem 

 Isolator aber haben sie gewisse Gleichgewichtslagen, 

 um die sie schwingen können; man spricht im letzteren 

 Falle von gebundenen Elektronen. Die Schwingungen 

 solcher gebundenen Elektronen werden, je nachdem 

 ihre Eigenschwingungsdauer näher oder ferner liegt 

 zur Schwingungsdauer der von außen auftreffenden 

 elektromagnetischen Welle, mehr oder weniger stark 

 angeregt. In der Praxis wird eine bestimmte Licht- 

 art meist nicht durch die Schwingungsdauer T, sondern 

 durch die im Vakuum gemessene Wellenlänge A charak- 

 terisiert; es ist bekanntlich X = 3. 10 10 . T (cm). 



Wir bilden uns also die Vorstellung, daß in einer 

 Substanz eine bestimmte Anzahl von verschiedenen 

 Elektronengattungen vorhanden sei, solche mit posi- 

 tiver und solche mit negativer Ladung. Alle auf eine 

 bestimmte dieser Gattungen sich beziehenden Größen 

 (z. B. Ladung, Masse eines Elektrons, Anzahl pro 

 Kubikzentimeter, Eigenwellenlänge usw.) kennzeichnen 

 wir durch den Index h, und zwar wollen wir uns im 

 folgenden an die Elektronentheorie in der von Drude 

 gegebenen Form anschließen. Wenn in 1 cm 3 der 

 Substanz 9f;, Elektronen der hteu Gattung vorhanden 

 sind mit einer Eigenschwingung von der Wellenlänge 

 hi (dies ist näherungsweise auch die Wellenlänge des 

 Maximums des hierdurch hervorgerufenen Absorptions- 

 streifens), wenn außerdem ein Koeffizient, der in der 

 Drudeschen Dispersionstheorie Beweglichkeit des 

 Elektrons genannt wird, mit $V, bezeichnet wird 2 ), so 



tnsche) Wellen gemessene Brechungsexponent n eingesetzt 

 wird. 



') Durch Koläcek, Goldhammer, Ebert, Drude, 

 v. Helmholtz, H. A. Lorentz, R. Reiff, M. Planck, 

 W. Voigt. 



! ) Vgl. z. B. H. Erfle, Zeitschr. f. wissensch. Photo- 

 graphie 6, 102 unten und 103 oben. 



