860

12. AbhCingigke&t der Alrsorption, welclbc KatJbodcnstrahlen in dlinnen Alumiti ium-

fiZ&ttcJ&en erleiden, uom E.ntladu~azg*~ote,,ticcl; v o n W. S e i t z .

Unter ahnlichem Titel habe ich vor ungefahr einem Jahr eine vorlaufige Mitteilung I) verijffentlicht. Wahrend ich damals meine Messungen nuf verhaltnismal3ig niedere Potentiale be- schranken muBte, stand mir jetzt ein Elektrometer zur Ver- fugung, welches geeignet ist, beliebig hohe Spannungeii zu lestimmen. Es schien mir daher angezeigt, die Versuche noch- mals aufzunehmen und den MeDbereich auf so hohe Ent- ladungspotentiale nuszudehnen, als miiglich.

Wie bei den ersten Versuchen wurde einesteils die Ka- thodenstralilenmenge, welche auf ein Aluminiumfenster traf und von ihm absorbiert wurde, andernteils diejenige, welche hindurchdrang und von einer besonderen Elektrode aufgefargen wurde, gemessen. De die Intensitat der hindurchgelangenden Strahlen sehr stark init der Entladungsspannung wachst , so konnte ich jetzt an Stellc eines Elektrometers ein Galvano- meter (nach d’Arsonva1 von S iemens 65 H a l s k e von cler Empfindlichkeit 3,l . 10-10 Amp. pro mm Ausschlag bei 2 m Skalenabstand und 480 Ohm Widerstand) verwenden. bIit Hilfe eines geeigrieten Nebenschlusses von 15 000 Ohm, w-elcher die Empfindlichkeit fiiclit storend herabsetzte, koiinte erreicht werden, daD die Galvaiiometerspule sich fast aperiodisch ein- stellte, was bei Messungen von Kathodenstrahlen von grof3em Vorteil ist. Zur Bestimmung der vom Fenster absorbierten Elektrizitatsmenge muf3te die Empfindliclikeit durch einen wei- teren KebenschluB auf das 0,451 fache vermindert werden. Die Widerstande wareii so abgcpabt, dab auch dann noch die Be- wcgnng der 8pule aperiodisch war (vgl. Fig. 2). - ~ _ _ _ _ -

.J W. Seitz, Physik. Zeitschr. 3. p. 552. 1902.

rlhhangigkeit der Adsorption vom ~ntla[liingsroterctial. 861

Die verwandte Rohre entsprach, sbgesehen von einigen Verbesserungen, der in jener vorlaufigen Mitteilung beschrie- benen (vgl. Fig. 1). Die von der Kathode K ausgehenden Strahlen passierten zueret ein 2,5 mm weites Diaphragma D, dann das 1,5 mm weite und 23 mm lange Kupferriihrchen R, und trafen hierauf zen- trisch auf das Alu- miniumfenster, welches nach dervonW.Wien') angegebeneii blethode mit Hilfe von diinnen Kadmiurnringen auf das eingeschmolzene Plat in- rbhrchen Pluftdicht auf- geschraubt war. R und D sind zur Erde ab- geleitet und biltlen die Anode. Auf diese Weise wurde erreicht, daB an das Fenster nur Slralrlen, welche con d e r Kathode selbst kommen, gelangeii konnen. Wenn innn n&m- lich zu hohen Poten- tialen und dementspre- chend zu gro6er Ver- diinnung ubergeht, so laden sich die der Kathode benachbarten Teile der Glaswand sehr betrachtlich und senden selbst Kathodenstrahlen aus, welche aber eine geringere Geschwindigkeit und daher grogere Ab- sorbierbarkeit besitzen, als die von der Kathode ausgehenden. Das in die Platinrahre eingeschobene und durch diinnsten Hart- gummi von dieser isolierte Kupferrohrchen (i?) bot einen absolut sicheren Schutz dagegen, da6 auf die mit dem Fenster leitend verbundenen Metallteile (Platinrahre mit Verschraubung) irgend - ~ ~ - . -

1) W. W i e n , Wed. Ann. 66. p. 440. 18W.

862 W. Seitz.

welche andere Elektrizitatsmengen gelangen konnten , welche sich zu den vom Fenster selbst absorbierten addieren wurden. Die becherformige Elektrode P diente dazu, die Strahlen, welche das Fenster passiert haben, aufzufangen.

Durch einen Paraffinkommutator konnte das Galvanometer nacheinander in die zu P oder zu P fuhrende Erdleitung ein- geschaltet werden (vgl. Fig. 2). Vermittelst zweier Quecksilber- Rarometerverschlusse wurde der Entladungsraum, sowie der hinter dem Fenster gelegene Beobachtungsraum der R6hre

Erde

Fig. 2.

gesondert ausgepumpt. Und es wurde stets dafiir gesorgt, daS in letzterem ein sehr hohes Vakuum herrschte. Als Strom- quelle diente eine Influenzmaschine yon zwei beweglichen Platten, welche durch einen Elektromotor getrieben wurde.

Bei Versuchen mit Spannungen iiber 20 000 Volt traten eine ganze Reihe von Schwierigkeiten auf. Wie diese wenig- stens teilweise uberwunden werden konnen, ist zu ersehen aus der Arbeit von E. Voigt : ,,Uber Messungen hoher Spannungen". l) So wird die st6rende Spitzenentladung an den Zuleitungen durch EingieSen derselben in eine Paraffinwachsmischung selbst bei

1) E. V o i g t , WiilaburgerDiasertation(E. Riihring inLiichom 1903).

Abhangigheit der Absorption vom Entladungspotential. 863

Spannungen oberhalb von 50 000 Volt vollstandig beseitigt. Auch die Rohre in der Umgebung der Kathode war mit dieser Masse umhiillt, damit die Entladung nicht zum Teil auBen an der Glaswand verlauft.

Sehr erschwert werden die Messungen durch den Umstand, daB bei hohen Potentialen die Entladungen haufig ungleich- maBig oszillatorisch verlaufen, wobei das Potential sehr in- konstant ist und sich auBerdem in allen Erdleitungen sehr kriiftige elektrische Schwingungen ausbilden. Manchmal gelang es, vollstandig ruhige Entladuugen selbst bis 50000 Volt zu erzielen, wahrend an anderen Tagen die Messungen schon bei 30 000 Volt kaum mehr ausfuhrbar waren. Worin eigentlich der Grund dieser starenden Erscheinungen, welche auch durch sorgfaltiges Polieren der Kathode nicht beseitigt werden, ge- legen ist, konnte nicht ermittelt werden. Vermutlich kommt hier auch das bessere oder schlechtere Funktionieren der Influenzmaschine , welches wiederum in hohem MaBe vom Feuchtigkeitsgehalt der Luft abhangt, in Betracht.

Was nun die exakte Messung der hohen Spannung an- betrifft, so stand mir der kurz vorher von Hrn. Voigt kon- struierte und ausgefuhrte Apparat zur Verfugung. l) Ich kann mich hier auf eine kurze Beschreibung desselben beschranken und im ubrigen auf die genannte Dissertation verweisen. Zur Spannungsmessung diente ein Elektrometer nach Heyd weillers), dessen MeBbereich zwischen 10 000 und 20 000 Volt gelegen ist und das selbst wiederum durch ein absolutes Schutzring- elektrometer nach Thomson geeicht wurde. Ein etwa 1 m langer ausgewahlt homogener Holzstab H (vgl. Fig. 2) ist in die Paraffinwachsmischung eingegossen und ist am einen Ende A mit dem Pole der Influenzmaschine, am anderen Ende B mit der Erde verbunden. An zwei Punkten des Stabes (C und 0) sind ebenfalls durch Paraffin wohlgeschiitzte Quecksilbernapfe angebracht, um hier das Elektrorneter anzuschalten.

Die Spannung nimmt ziemlich linear langs des Stabes ab. 1st das Widerstandsverhaltnis Wl / W, der Stablangen d C zu C B bez. A D zu D B bekannt, so ksnn aus der Angabe E des

1) 1. 0. 2) A. Heydwei l ler , Wied. Ann. 48. p. 110. 1893.

864 W. Seitz.

Elektrometers direkt die Spannung S p an der Influenzmaschiue und Kathode der R6hre berechnet werden zu

Das Widerstandsverhaltnis wurde durch gleichzeitige Anwendung des absoluten Thomsonschen und des Heydweillerschen Elektrometers nach der Methode von E. Voig t bestimlnt und diese Messungen von Zeit zu Zeit wiederholt; doch anderte sich das Widerstandsverhlltnis selbst im Verlauf mehrerer Wochen sehr wenig.

Die folgenden Kurven (vgl. Fig. 3) und Tabellen (p. 8GG u. 867) stellen das Verhaltnis der hinter dem Fenster bei E' absorbierten Elektrizitatsmenge i2 zu der Summe der am Fenster und der bei F gemessenen, d. i. 4 + ia, dar in seiner Bbhaiigigkeit von der Entladungsspannung. Sie sind erhalten au8 einer sehr groBen Anzahl yon Eitizelbeobachtungen (z. B. Kurve 111 aus ca. 200 einzelnen Zahlen), welche auf ein Koordinatenpapier eingetragen wurden , worauf nach dem AugenmaB die wahr- scheinlichste Kurvenform hindurchgelegt wurde. Soweit die ausgezogene Kurve verlauft , sind im allgemeirien die Ab- weichungen der einzelnen Messungen von derselben unbedeutend; sie iiberschreiten, abgesehen von einigen wenigen Fallen, nie 4 Proz.

Wenn aber der Prozentsatz der durch das Fenster gehen- den Kathodenstrahlen wachst, so werden - vor allem bei den beiden diinneren Blattchen war dies der Fall - die Resultate unsicherer, was durch Punktieren der Kurve angedeutet ist, bez. durch Einklammern der Zahlen.

Selbstverstandlich ist die bei P gemessene GrOBe i2 nicht identisch mit der Gesamtmenge, welche durch das Fenster gedrungen ist, da 1. ein groBer Teil infolge der diffusen Aus- breitung auf der Ruckseite des Fensters an die vorstehende Verschraubung gelangt und hier absorbiert wird, und 2. ein Teil an P reflektiert wird. Dagegen ist die Summe der a m Fenster und der bei F gemessenen Elektrizitiitsmenge, d. i. 4 + i2 = io, gleich der Gesamtstrahlung zu setzen, welche auf das Fenster fiel, vermindert urn die am Fenster reflektierten Strahlen; denn der Bruchteil, welcher nach der Reflexion an J', zwischen dem Rande an F u n d der Verschraubung von P heraus-

Abhanyiykeit der Absorption vom Entladungspotential. 865

gelangt und so der Messung sich entzieht, ist sicher zu ver- nachlassigen.

Kurve I bezieht sich auf ein Blattchen von der Dicke 0,000 2 1 1 cm, Kurve I1 auf ein solches von der Dicke 0,000 326 cm und Kurve I11 auf ein solches von der Dicke 0,000460 cm.

i, r;rr;

0.40

0.35

0.30

a25

0.20

Ul.5

OJO

0.05

I0000 ?OOOO DO000 40000 SOOOD spunnlmg in Fob.

Fig. 3.

Wie ich in der vorlaufigen Xitteilung gezeigt hatte, lieBen sich die bei einem Blattchen von ungefahr 0,00032 cm Dicke gefundenen Werte von i2/il + ia in dem kleinen Meflbereich

von 13000-15 800 Volt sehr gut durch eine Formel e vsh darstellen, wobei die Konstante a den Wert 1 7 , l . 1 O 1 O hatte. Raihrend sich dies aucli bei den neuen Messungen fur kleine Spannungen bestatigte , versagt doch die Formel vollstandig, sowie man zu hoheren Potentialen ubergeht. Nach langerem Suchen ergab sich als geeignete empirische Formel zur Dar- stellung der Kurven der Ausdruck

a - -.

a - ___ i V ' - f V ' * 4 .- = ~ e

Annalen der Phydk. IV. Folge. 12. 55 i, + is 20

90

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0,00

12

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0,08

7

0,11

2

0,13

5

0,15

4

0,17

3

0,18

9

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0,4

0 a =

10

.10

'~

f =

700

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11 beo

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0,00

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0,00

28

0,00

55

0,01

13

0,02

10

0,03

30

0,04

95

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55

A =

0,3

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0.10

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f =

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0,08

65

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-

A h ti ii rig i j k p i t der Absorption vo m En tla du ngspolential. 0 6 7

868 JK Seitz. ifbliangigkeit der Absorption etc.

In der Tabelle sind die so berechnetcn Werte ron

A sowie von -$ und die entsprechenden Konstanteu von

A, a und f angegeben. a und f wachsen mit der Dicke der Blattchen. Der absolute Wert voii A, welcher angibt, welchen Bruchteil der durch das Fenster liindurchgegangenen Strahlen E absorbiert, erscheint plausibel, soweit man aus den Dimen- sionen des Apparates auf diese GroBe schlieBen kann. Frei- lich liegen bis jetzt quantitative Messungen uber die Verteiluiig der Strahlen an der Ruckseite eines Fensters nicht vor. DaB aber d etwas wachst init Abnahme der Dicke des Blattchens, das steht im Eiiiklang mit den Beobachtungen ron Des Coudres.’) Danach wiegt bei diinnen Blattclien ein zentrales Bundel vor und ist die Ausbreitung desto gleicliinaBiger nach allen Seiton. je dicker das Fenster ist. Und demeiitsprechend rvurden auch desto mehr Strahlen durch huftreffen auf die Verschraubung fur F verloren gehen.

Die Formel wird naturlich ebeufdls nur eine beschrhikte Giiltigkeit besitzen; doch durfte cler Versuch, theoretisch eiiie Absorptionsformel aufzustellen , rorlkufig noch verfruht sein uiid zu sehr in das Gebiet der Hypothese fiihrcn.

Wi i r z bu rg , Physik. Institut der Universitat, J u l i 1903.

1) 1’11. Des C o u d r e s , I’hysik. Zeitschr. 4. p. 140. 1902.

20 20

(Eingrgangen 5. August 1903.)