82 XXVn. Jahrg. 



Naturwissenschaftliche Rundschau. 



1912. 



Nr. 



absorbiert, die er unter den gleichen Verhältnissen 

 emittiert. 



Die Erscheinungen bei Beobachtung parallel zum 

 Feld bezeichnet man als longitudinalen Zeeman- 

 effekt, die bei Beobachtung senkrecht zum Feld als 

 transversalen Zeemanef f ekt. 



In einer Reihe neuerer Arbeiten hat der Verf. 

 größtenteils in Gemeinschaft mit Herrn Winawer 

 den inversen Effekt einer eingehenden Untersuchung 

 unterzogen. Die Versuchsanordnung, der er sich be- 

 diente, war folgende: das weiße Licht einer Bogen- 

 lampe passierte eine Natriumflamme, die sich zwischen 

 den Polen eines halbkreisförmigen Elektromagneten 

 befand. Durch einen Kunstgriff konnten drei ver- 

 schiedene Spektren übereinander erhalten werden. 

 Das mittlere entsprach dem gewöhnlichen, natürlichen 

 Licht, während das untere und obere von polari- 

 siertem Licht herrührte. Die Untersuchungen wurden 

 zunächst für den transversalen Effekt ausgeführt und 

 zwar bei drei verschiedenen Dichten des Natrium- 

 danipfes. 



Bei sehr geringer Dichte des Dampfes erscheint 

 das inverse Quadruplet bzw. Sextett im natürlichen 

 Licht nur sehr schwach, im polarisierten dagegen sehr 

 schwarz und scharf ausgeprägt. Bei größerer Dichte 

 läßt sich in den oberen und unteren Banden die Zer- 

 legung nicht mehr erkennen, während in der mittleren 

 Bande feine dunkle Streifen, auftreten, die aber nicht 

 mit der gewöhnlichen Aufspaltung übereinstimmen. 

 Bei sehr großer Dichte des Dampfes läßt sich fast 

 gar kein Einfluß des magnetischen Feldes beobachten. 



Ganz ähnlich verhält es sich mit dem longitu- 

 dinalen Effekt. Bei geringer Dampfdichte erscheint 

 die Zei'legung im natürlichen Licht sehr unscharf und 

 wird scharf bei vorheriger entsprechender Polarisation 

 des Lichtes. Ebenso entspricht die Erscheinung für 

 dichteren und sehr dichten Dampf dem Verhalten 

 beim transversalen Effekt. Die Erklärung dafür ist 

 einfach. Von dem durchgehenden natürlichen Licht 

 wird entsprechend der Emission der links zirkulär 

 Ijolarisierten Komponente nur das links zirkulär 

 polarisierte Licht absorbiert, das rechts zirkulär 

 polarisierte durchgelassen, und umgekehrt. Dies be- 

 dingt die Unscharfe der Streifen im natürlichen Licht. 

 Außerdem spielt die Dichte des Dampfes für den 

 Grad der Absorption und Emission der einzelnen 

 Banden eine maßgebende Rolle und bedingt so die 

 beschriebenen Erscheinungen. 



Nimmt man nun den allgemeinen Fall, daß man 

 schräg zum Feld in einer beliebigen Richtung beob- 

 achtet, so kann man leicht die zu erwartenden Er- 

 scheinungen vorhersagen. Man muß sich nur die drei 

 Bewegungskomponenten in eine Ebene senkrecht zur 

 Beobacbtungsrichtung projiziert denken. Die äußeren 

 Komponenten des Triplets werden dann offenbar ent- 

 gegengesetzt elliptisch polarisiert erscheinen , die 

 mittlere Komponente bleibt linear polarisiert, aber 

 nicht mehr parallel den Kraftlinien und nimmt an 

 Intensität um so mehr ab, je mehr sich die Beobacb- 

 tungsrichtung der Feldrichtung nähert. Indes ent- 



spricht diese einfache Theorie nicht vollständig den 

 experimentellen Befunden, insbesondere dann nicht, 

 wenn die Breite der einzelneu Streifen nicht mehr 

 klein ist gegenüber ihrem wechselseitigen Abstand. 



Für diesen Fall bedarf es einer allgemeineren 

 Theorie, die von Voigt und von Lorentz entwickelt 

 wurde und deren wichtigste Folgerungen Herr Zee- 

 man geprüft und bestätigt hat. Sie baut sich auf 

 die Tatsache auf, daß sich in einem dem magnetischen 

 Feld unterworfenen leuchtenden Metalldampf, ähnlich 

 wie in einem doppeltbrechenden Kristall, für jede ein- 

 fallende Lichtwelle bestimmter Schwingungszahl zwei 

 elliptisch polarisierte Schwingungen mit entgegen- 

 gesetztem Rotationssinn fortpflanzen. Sie besitzen 

 verschiedene Fortpflanzungsgeschwindigkeit und ver- 

 schiedene Absorption. Die Unterschiede in ihrem Ver- 

 halten hängen außer von dem Winkel zwischen der 

 Fortpflanzungsrichtung des Lichtes und der Richtung 

 des magnetischen Feldes auch noch von der Schwin- 

 gungszahl 11 ab. 



Diese allgemeinere Theorie führt zu verschiedenen 

 experimentell prüfbaren Folgerungen. Beispielsweise 

 müssen bei den Triplets die Achsen der Schwingungs- 

 ellipsen der äußeren Komponenten gegen die Vertikale 

 geneigt sein , während sie nach der einfachen Theorie 

 mit der Vertikalen zusammenfallen sollten. 



Herr Zeeman konnte im Verein mit Herrn 

 Winawer diese Folgerung am inversen Effekt der 

 beiden D- Linien bestätigen. 



Eine weitere Konsequenz der allgemeinen Theorie 

 ist folgende: Es muß ein Grenzwiukel &i existieren, 

 derart, daß für alle Winkel zwischen 90" und 0^ der 

 transversale Effekt beobachtet wird , während für 

 Winkel zwischen und ©j der longitudinale Effekt 

 auftritt. Der Winkel 0; ist durch die Gleichung be- 



stimmt — 



= 1, wobei V die Größe der mag- 



g cos 01 



netischen Abspaltung und g die Streifenbreite be- 

 stimmt. Auch diese Folgerung wurde vom Verf. be- 

 stätigt, indem er für die Dj-Linie die Existenz eines 

 Grenzwinkels bei 16" nachwies. 



Für das Verständnis des Folgenden muß noch eine 

 Beziehung herangezogen werden, die zwischen der 

 magnetischen Feldstärke und der Größe der magne- 

 tischen Aufspaltung besteht. Diese Beziehung ist 

 linear, und es genügt daher, einmal für ein Triplet 

 die Relation zwischen Feldstärke und Aufspaltung 

 festzustellen, um in anderen Fällen die eine Größe 

 aus der anderen abzuleiten. Damit ist die Möglichkeit 

 gegeben, aus der Größe der magnetischen Aufspaltung 

 sehr exakte Bestimmungen der magnetischen Feld- 

 stärke zu erhalten, ja die Feldstärke an verschiedenen 

 Stellen eines Spektralstreifens zu messen. Diese Tat- 

 sache ist^von besonderer Wichtigkeit für die Astro- 

 physik geworden. 



Im Jahre 1866 beobachtete Sir J. Norman 

 Lockyer zum erstenmal das Spektrum der Sonnen- 

 flecken. Er entdeckte, daß mehrere dunkle Streifen 

 des Sonuenspektrums längs der ganzen Ausdehnung 

 der Sonnenflecken verbreitert waren. Young beob- 



