

|DIE NATURWISSENSCHAFTEN 
Herausgegeben von 
Dr. Arnold Berliner una Prof. Dr. August Pütter 

Dritter Jahrgang. 


Einige neue Experimente zur Quanten- 
_hypothese und deren theoretische Be- 
| = u „deutung. 
Von Dr. Alfred Lande, Göttingen. 
$ 1. Solange die chemischen Atome als die 
letzten unteilbaren Bausteine der Materie ange- 
sehen wurden, mußte man die physikalische Ver- 
änderlichkeit chemisch einfacher Körper als eine 
Massenerscheinung auffassen, hervorgerufen 
durch die Wechselwirkung sehr vieler gleicharti- 
ger Atome aufeinander. Die Grundlehren der 
Chemie fußen auf dieser Ansicht, und auch die 
ursprüngliche Spektralanalyse setzte, wenn sie 
Jedem Element ein ganz bestimmtes Spektrum zu- 
schrieb, die Unveränderlichkeit des chemischen 
Atoms voraus. Sehr bald gelang es aber, ein und 
demselben chemischen Körper mehrere verschie- 
dene Spektra zu entlocken, die unabhängige von- 
einander je nach den äußeren Umständen bald ge- 
sondert, bald gleichzeitig hervorgebracht werden 
konnten. Durch Untersuchungen an leuchtenden 
positiv geladenen Atomen (Kanalstrahlen) zeigte 
J. Stark, daß die verschiedenen Spektra von den 
Atomen in verschiedenen elektrischen Ladungs- 
zuständen ausgesandt werden (neutrales, einwer- 
tiges, zweiwertiges usw. Spektrum). Die Ab- 
trennung negativer Elektronen vom Atom ver- 
ändert also seine inneren Eigenschaften, von 
denen das ausgesandte Licht Kunde gibt, in 
durchgreifender Weise. Daher kommt es, daß 
chemische Verbindungen, die doch nach elek- 
trochemischen Vorstellungen durch elektrische 
Kräfte, Bindung von Valenzelektronen usw. zu- 
stande kommen, Spektra emittieren, in denen die 
Spektra ihrer Konstituenten nicht im geringsten 
wiederzuerkennen ‘sind. Auf verschiedenen 
Wegen kann man ferner innerhalb eines solchen 
Spektrums weitere Veränderungen hervorrufen, 
u. a. die Leuchtkraft einzelner Linien verstärken 
oder abschwächen; durch geeignete Versuchsan- 
st 
ordnung läßt sich sogar erreichen, daß vom ganzen - 
Spektrum beliebige einzelne Linien bzw. Linien- 
gruppen übrigbleiben (§ 7). Die einfachste Deu- 
tung dieser Tatsache ist die: Das leuchtende 
' Atom durchläuft, bei gegebener elektrischer La- 
- dung, eine große Reihe verschiedener Leuchtzu- 
stände, in jedem Zustand (oder vielleicht beim 
Übergang von einem Zustand zum zweiten) sendet 
-.es nur eine solche Linie bzw. Gruppe aus. Das 
unter gewöhnlichen Umständen beobachtete Ge- 
samtspektrum zeigt nur das gleichzeitige Vor- 
handensein sehr vieler Atome in sehr vielen 
verschiedenen Leuchtzuständen an; die ver- 
schiedene Helligkeit der Spektrallinien entspricht 
Nw. 1915. 
8. Januar 1915. 

Heft 2. 


der relativen Häufigkeit, mit der die leuchtenden 
Atomzustände zugegen sind. — Während alle 
früheren Erklarungsversuche für die Gesetz- 
mäßigkeiten der Spektra auf Grund der An- 
schauung gleichzeitigen Erklingens sämtlicher 
Spektraltöne ungeheuer komplizierte Mechanis- 
men voraussetzen mußten und alle mehr oder 
weniger. fehlschlugen, gelang es N. Bohr mit 
Verwendung der nacheinander durchlaufenen 
verschiedenen Atomzustände, von denen jeder 
einzelne verhältnismäßig einfach konstruiert ist, 
einige der hauptsächlichsten Spektralseriengesetze 
theoretisch abzuleiten’). 
S 2. Nach der elektromagnetischen Theorie 
kommt Lichtemission dann zustande, wenn eine 
elektrische Ladung ihre Geschwindigkeit oder 
Bewegungsrichtung ändert. Das einfachste 
Modell der Erzeugung einer Spektrallinie ist ein 
Elektron, welches mit einer Kraft proportional 
der Entfernung (quasielastische Kraft) an eine 
Gleichgewichtslage gebunden ist, um diese mit 
um so größerer Schwingungszahl herumpendelt, 
je stärker die Bindung ist, und dabei durch Licht- 
emission Energie verliert (H. A. Lorentz). Ein 
solches quasielastisch gebundenes strahlendes 
Elektron?) hat bei gegebener Bindung die Eigen- 
schaft, hinreichend einfarbiges Licht, d. h. eine 
Spektrallinie auszusenden und aus auffallendem 
weißen Licht zu absorbieren. Es behält ferner 
bei Energieverminderung durch Ausstrahlung 
seine Farbe bei und zeigt im magnetischen Feld 
die beobachtete normale Aufspaltung in zwei bzw. 
drei Spektrallinien (Zeemann-Effekt). Das 
Modell gibt dagegen keine Rechenschaft für 
die Aufspaltung im elektrischen Feld (Stark- 
Effekt)3). Um letzteren Effekt zu erhalten, muß 
man die quasielastische Art der Bindung und 
damit zugleich die Unabhängigkeit der Farbe vom 
Energieinhalt aufgeben. Damit das Elektron 
dann trotzdem noch eine scharfe Spektrallinie 
aussenden kann, muß seine Energie während des 
Emissionsprozesses den zu der Farbe gehörigen 
bestimmten Wert haben; sowie die Energie des 
Elektrons durch Emission unter diesen Betrag 
1) Vergl. diese Zeitschrift 1914, S. 285 u. 309 (Seeli- 
ger). Weitere Literatur am Schluß der Arbeit. 
2) Ist m die Masse, e die Ladung des Elektrons, x 
seine Entfernung von der Ruhelage, & die Bindungs- 
konstante, so lautet seine Bewegungsgleichung bei Ver- 
nachlässigung der Strahlungsdämpfung: ma ka —0. 
tae AD LO ac? 
Das Elektron kann beliebige Energie E = 5 2+k = 
besitzen, ohne daß sich die Schwingungszahl y ändert, 

1 et 
da v nur von k und m abhängt: Van | k/m, 
3) Vergl. diese Zeitschrift 1914, S. 145 (Stark). 
9 
” 
