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832 Mitteilungen aus v 
Spektrum keine Kombinationen zwischen Termen des 
Ortho- und Parheliums vorkommen. 
Es entsteht nun die wichtige Frage, welchem Bahn- 
typus der Normalzustand des Heliumatoms zuzuordnen 
ist. Diese Frage ist experimentell beantwortet worden 
(durch die Erweiterung des Spektrums ins extrem Ultra- 
violette nach der Methode des Elektronenstoßes. Aus 
den Messungen von Franck und Knipping und den Über- 
legungen von Franck und Reiche geht hervor, daß der 
Normalzustand des Heliums zum Parheliumtypus ge- 
hört. Dies Resultat zieht eine interessante Konsequenz 
nach sich: Für den Orthoheliumzustand kleinster Ener- 
gie, der aber um 473 Kilocal. pro Mol (entsprechend 
20,5 Volt Elektronenenergie) größer ist, als die Energie 
im Normalzustand, besteht ohne Einwirkung äußerer, 
d. h. von anderen Atomen herrührender Kräfte, keine 
Möglichkeit, spontan seine überschüssige Energie unter 
Lichtemission abzugeben. Dieser Zustand ist nach 
Franck metastabil und bleibt, wie schon Franck und 
Knipping zeigen konnten, in ganz reinem Helium 
auch nach Aufhören der elektrischen Erregung noch 
bestehen. 
Es ist nun von außerordentlichem Interesse, 
nicht nur vom Standpunkte des Experimentators, 
sondern auch von dem des Theoretikers — in der 
Bohrschen Theorie des Heliumatoms spielt die Tat- 
sache dieses metastabilen Zustandes eine fundamentale 
Rolle —, die Ergebnisse des Elektronenstoßverfahrens 
durch neue Untersuchungen zu sichern und wenn mög- 
lieh Anhaltspunkte über die Lebensdauer des energie- 
reichen Heliumatoms in diesem metastabilen Zustand 
zu gewinnen. In dieser Richtung bedeutet die oben 
genannte Arbeit von Kannenstine einen wichtigen 
Fortschritt. Kannenstine geht dabei von folgender 
Überlegung aus: Die Ionisierungsarbeit des normalen 
Heliumatoms, d. h. die Arbeit, um von diesem ein 
Elektron völlig abzutrennen, beträgt 25,3 Volt, da- 
gegen muß die Ionisierungsarbeit des metastabilen 
Heliums, dem wir ja schon 473 Kilocal./Mol ent- 
sprechend 20,5 Volt zugeführt haben, dementsprechend 
kleiner, und zwar gleich 4,8 Volt sein. Will ich in 
einem (nicht elektronegativen) Gase unter Benutzung 
einer Glühkathode eine Entladung aufrecht erhalten, 
so muß ich eine Spannung! anlegen, die mindestens 
gleich der Ionisierungsspannung ist, wenn wir mit so 
geringen Elektronendichten arbeiten, daß Vielfachstöße 
praktisch nicht vorkommen. In Helium wäre demnach 
eine Entladung erst von 25,3 Volt an möglich, könnte 
man dagegen metastabiles Helium in merklicher 
Menge erzeugen, so müßte sich eine Entladung noch 
bei 4,8 Volt aufrecht erhalten lassen. Diese Überlegung 
läßt sich nun verhältnismäßig leicht mit folgender 
Anordnung experimentell prüfen. 
reines Helium mit Druck von etwa 1 mm Hg befindet, 
durch Anlegen einer Spannung von etwas mehr als 
25,3 Volt eine selbständige Entladung. Bei der Ent- 
ladung werden durch den Stoß der Elektronen auch meta- 
stabile Heliumatome, gebildet. Die angelegte Spannung 
kann nun plötzlich abgeschaltet oder auf einen beliebi- 
gen Betrag herabgesetzt werden. Die dadurch bewirkte 
Änderung des Stromes kurz nach der Änderung der 
Spannung wird mit einer Braunschen Röhre als 
Oszillographen aufgenommen. Schaltet man die Span- 
nung ganz ab, so ergibt sich ein Verlauf entsprechend 
Fig. 1, d. h. der Strom sinkt momentan auf den Wert 
Null. Dieser Verlauf bleibt auch bestehen, solange 
die Spannung’nach der Änderung kleiner als 4,8 Volt 
bleibt. Sobald aber dieser Wert überschritten wird, 
Kannenstine er- 
zeugt in einem Vakuumrohr mit Glühkatode, in dent sich 




von 4,8 Volt jonisiert ie dei: Sian Kan also ee 
bei dieser Spannung noch so lange bestehen blei 
bis alles metastabile Helium verschwunden ist. 
ihe 

Fig. 1. Stromabfall ea Abschalten der Spannung. 
Q 
Fig. 2. Stromabfall bei Änderung der Spannung aus 
4,8 Volt. - : 

Fig. 3. ET = = Wechselstrom von 

Spannung 
Fig. 4. Stromspannungskurve bei Wecheeletrom: 
220 Per. Isec. 
Könnte man schon aus dem Abklingen des Sn a 
die Lebensdauer des metastabilen. Heliums zu ermitteln 
versuchen, so gelingt das noch besser, wenn man statt 
Gleichspannung Wechselspannung verwendet und 
einer Braunschen Röhre den Verlauf von Strom und 
Spannung aufnimmt. Derartige Versuche hat Kannen- — 
stine bei verschiedenen Frequenzen des Wechselstromes 
angestellt. Fig. 3 zeigt den Verlauf bei 60 Perio 
den/sec. Bei zunehmender Spannung setzt die Ent- 
ladung bei etwa 26 Volt entsprechend der Ionisierungs- 
spannung des normalen Heliums ein, bleibt dann abe 
bei Rückgang der Spannung noch bestehen, bis die 
Spannung etwa auf 4,8 Volt entsprechend der Ionisi 
rungsspannunig des metastabilen Heliums gesunken ist, 
"Während der folgenden Halbperiode, bei der die Glüh- — 
kathode positiv ist, erfolgt natürlich keine Zündu x 
Geht man nun zu höheren Frequenzen über, so ändert 
sich bei 220 Perioden/sec. das Bild wesentlich un 
nimmt die Form der Fig. 4 an. Die Entladung setzt 
nun schon bei 4,8 Volt ein, nimmt einen zweiten An 
stieg bei 25,3 Volt und bleibt bei Rückgang bis 4,8 Volt 
bestehen. Dies beweist also, daß bei dieser Frequenz 
