Naturwissenschaftliche Rundschau. 



Wöchentliche Berichte 



über die 



Fortschritte auf dem G-esamtgebiete der Naturwissenschaften. 



XXIV. Jahrg. 



14. Oktober 1909. 



Nr. 41. 



Die Entwicklung der Spektroskopie. 



Von Prof. H. Kayser (Bonn). 



(Vortrag, gehalten in der ersten allgemeinen Sitzung der 



81. Versammlung Deutscher Naturforscher und Ärzte zu 



Salzburg am 20. September 1909.) 



(Schluß.) 



Eine neue Periode der spektroskopischen Forschung 

 beginnt mit dem Jahre 1882 durch das Eintreten 

 Rowland s. Es gelang ihm, optische Gitter herzu- 

 stellen, welche Spektra von solcher Ausdehnung und 

 Vollkommenheit lieferten , daß die Genauigkeit der 

 Messung etwa verhundertfacht wurde. Diese soge- 

 nannten Konkavgitter sind metallische Hohlspiegel, in 

 welche mittels Diamantspitze möglichst nahe anein- 

 ander liegende Furchen gezogen sind, bis zu 1000 auf 

 die Breite eines Millimeters. Sie erleichtern gleich- 

 zeitig die Anwendung der Photographie in hohem 

 Maße, so daß diese von da an fast allein bei spektro- 

 skopischer Untersuchung zur Anwendung kommt. Die 

 erste Frucht des neuen Instrumentes war ein nicht 

 mehr gezeichneter, sondern photographischer Atlas 

 des Sonnenspektrums von Rowland und ein Ver- 

 zeichnis der Wellenlängen und des chemischen Ur- 

 sprungs der Fraunhof ersehen Linien. Während die 

 erste Zeichnung von Fraunhofer 370 solcher Linien 

 gab, hat Rowland etwa 20000 photographiert, ge- 

 messen und mit den Linien irdischer Elemente ver- 

 glichen. Diese Zahlen zeigen deutlicher, als Worte es 

 könnten, den eminenten Fortschritt. 



Natürlich waren gegenüber der jetzt erreichbaren 

 Genauigkeit die älteren Messungen von Wellenlängen 

 nahezu wertlos, und es trat die Aufgabe an die Ge- 

 lehrten heran, die Spektra aller Elemente mit dem 

 neuen Hilfsmittel abermals zu durchforschen. Der 

 Lösung dieser Aufgabe unterzogen sich viele, ich nenne 

 nur Rowland, Hasselberg, Kayser und Runge, 

 Eder und Valenta, Exner und Haschek. 



Die Spektralanalyse war bei ihrer Einführung durch 

 Kirch hoff und Bimsen als ein Hilfsmittel der 

 chemischen Analyse gedacht, wie schon ihr Name be- 

 sagt, und so allein wurde sie in den ersten Jahrzehnten 

 f ;i st ausschließlich benutzt. Aber die große Genauigkeit 

 der neuen Messungen gestattete eine ganz andere 

 Anwendung, die ungleich wichtiger geworden ist, 

 nämlich die Erforschung des Baues, der inneren Kräfte, 

 der Vorgänge in den Atomen. 



Erlauben Sie, daß ich an dieser Stelle etwas weiter 

 aushole, um das klar zu machen. Wie denkt man 

 sich das Zustandekommen der Lichtemission? In den 



überall gegenwärtigen Lichtäther sind die Atome und 

 Molekeln eingebettet. Wenn in ihnen Bewegungen 

 vor sich gehen, sei es daß sie selbst oder ihre kleineren 

 Teile Schwingungen ausführen, sei es daß auf oder in 

 ihnen elektrische Ladungen, Elektronen, schwingen, so 

 werden dadurch Wellen im Lichtäther erregt, die sich 

 nach allen Seiten ausbreiten und von uns als Strahlen 

 wahrgenommen werden. Die Wellenlängen der Strahlen 

 sind offenbar direkt bedingt durch die Bewegungen 

 der schwingenden Teilchen, der Emissionszentren, wir 

 können aus den Wellenlängen des Spektrums direkt 

 die Schwingungszahlen dieser Teilchen ableiten. Dabei 

 fällt zunächst die bei manchen Elementen sehr große 

 Zahl von Linien auf: bei Ce, Fe, U hat das Linien- 

 spektrum mehrere tausend Linien und bei den Banden- 

 spektren ist es noch schlimmer. Das Bandenspektrum 

 des Ba z. B. wird wohl an 30 000 Linien besitzen. 

 Man kann unmöglich annehmen, daß in einem Atom 

 so viele verschiedene Teilchen vorhanden seien, deren 

 jedes eine Linie emittiert, sondern wir werden denken 

 müssen, daß jedes Emissionszentrum eine komplizierte 

 Bewegung ausführt, welche, durch Prisma oder Gitter 

 zerlegt, eine ganze Reihe von Spektrallinien liefert. 

 Denken wir an akustische Analoga, so wissen wir, daß 

 z. B. eine Orgelpfeife oder eine Saite irgendwie erregt 

 auch einen Klang gibt, der durch unser Ohr in eine 

 ganze Menge von Schwingungen, Tönen, zerlegt wird. 

 Ihre Wellenlängen stehen natürlich in einem gesetz- 

 mäßigen Zusammenhang, können durch eine einzige 

 Formel zusammengefaßt werden, die uns für einfache 

 akustische Verhältnisse wohl bekannt ist. Die Wellen- 

 längen erweisen sich dabei bedingt durch die Dimen- 

 sionen, die Masse, die inneren Kräfte des schwingenden 

 Systems; wenn die Formel für irgend eine unsichtbare 

 Saite ermittelt wäre, könnte mau daraus Schlüsse über 

 die Beschaffenheit der Saite ziehen. Lange Zeit hat 

 man vergeblich versucht, derartige Formeln aufzu- 

 stellen, welche auch eine Reihe von Spektrallinien 

 zusammenfassen. Nachdem aber Balmer eine solche 

 für das Wasserstoffspektrum gefunden hatte, welches 

 das einfachste aller bekannten Spektren ist, gelang es 

 gleichzeitig Rydberg, Kayser und Runge, dann 

 auch Paschen und anderen, für eine große Zahl von 

 Elementen solche Formeln zu erhalten , die scheinbar 

 regellos gebauten Spektren in Gruppen von gesetz- 

 mäßig gebauten Linienserien zu zerlegen. Dabei 

 zeigte sich, daß chemisch verwandte Elemente ähnlich 

 gebaute Serien besitzen, daß Beziehungen zwischen dem 

 Atomgewicht und den Spektren vorhanden sind; kurz, 



