A N N A L E N D E R PHYSIIC 5 . F O L G E , 1 9 3 0 , B A N D ’ i , H E F T 1

Das Bogenspektrurrh des Eoh Zenstoffes C 1

Von 3. Paschelz zcmd G. Kruger

Bei Versuchen iiber das Heliumspektrum im iiu6ersten Ultraviolett erhielten wir das erste und zweite Spektrum des Kohlenstoffes mit reichlicher Entfaltung der Serien. Da die Werte der Grundterme von C I nicht genauer bekannt sincl, wurden die Linieu der Serien von C I gemessen uud die Grenzen bestimmt. So erhielt man ein genaueres System yon Term- werten dieses Spektrums.

1x1 wesentlichen wurden zu-ei Spektrogranime dazu ver- wendet. Das erste war das Spektrum des inneren Leuchtens einer zylindrischen Kohlekathode von 10 mm innerer Tei te , nufgenommen mit eineni konkaven Glasgitter niit 30000 Linien pro inch unrl von 1 m Radius, geteilt von R. W. Wood. Die L Ordnung von 1400 AE abwkts stand zur Verfiigung.

Das zweite war das Spektrum des inneren Leuchtens einer zylindrischen Wolframkathode von 10 rnm innerer Weite vor ihrer Reinigung mfgenommen mit einem konkaven Metall- gitter von 14500 Linien pro inch und von 1 m Radius, ge- teilt vom National Physical Laboratory in Teclclington. Die I. Ordnung von 2050 AE an sbwiirts stand zur Verfugung.

I n beiden Fallen ii06 ein Strom reinen Heliums durch die Entladungsrohre. Der Gitterraum war dicht uud niit reinem Helium von geringem Druck gefiillt. Stromstiirken bis zu 0,3 Amp., bei denen die Kathode rot gliihte, wurden benutzt.

Uber das Spektrum C I sind die Daten von J. S. Boven1) bekannt, welche drei Linienseriengruppen von Triplets betreffen, weiter die eingehende Analyse von A. F o w l e r und E. W. H.

1) J. S. B o w e n , Phys. Rev. 29. S. 231-247. 1927. Annalen der Phyaik. 6. Folge. 7. 1

2 F. Paschen u. G. Tiruger

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II II II

Oc, c- rt

N O DJ CI

m II x

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3

4 Ci- 4 -

0

Das Bogempektrunt des Ii

r- m cu c- rl

2. cnm

I.-- - l-

I'- * I.-- DJ cu

-___-

I

:ohbizstoffees C I 3

Selwyn I), welche die tieferen Terme ziern- lich vollstandig er- geben hat. Die Werte der drei Grundterme indessen wurden von F o w l e r und Selwyn nur geschatzt, weil keine Serie mit einer geniigenden Zahl von Gliedern beobachtet war. Hier bietet unsere Arbeit eine Ergiinzung. Tor kur- zem hat J. J. Hop- fie1 d schon eine von unseren Serien ver- offentlicht und den 9 tiefsten Term ( 2 ~ ) ~ SP,

n, richtiger angegeben. Unsere Analyse ergibt

*g die Liniengruppen .% dieser Serie und die 2 Gruppen anderer Se- a rien des Tripletsy- 8 stems und auBerdem r die Serien und Terme % der Singulets. Hop- .$ f ie ld gibt an, da6 '$ er drei Serien von % Liniengruppen gefun- k; den habe. Seine Ver- ?i

CJ

a

F

1) A. F o w l e r u. -z E. W.H. S e l w y n , Proc.

_ _ ~ -__ Y - ~ _ _ ' - - $ -

& 'ij Roy. SOC. 118. S. 34 bis T?

i; 3 F 51. 1928. ,XI 3 *- 2) J. J . H o p f i e l d ,

OD CJ Phys. Rev. 35. S. 1586. N

0) - 1930.

1*

4 F. Paschen u. G. Iiruger

ijffentlichung der einen Serie ist eine vorliiufige. C‘nsere Analyse lag vor, als wir davon Kenntnis erhielten. Bei der kompli- zierten Struktur der Liniengruppen diirfte es erwiinscht sein, wenn die Annlyse unabhangig yon zwei Seiten ausgefuhrt mird, zumal die beiderseitigen Lichtquellen verschieden sind.

Der Grundterm (221)~ 3P2,1,0 ist Grenze von drei Serien starker Liniengruppen: 1. Nit den Folgetermen 2 p n s 3 l’2,1,0 entsteht eine Serie von I’P‘-Gruppen, Ton denen die clrei ersten vollstiindig nnd die folgenden teilweise aufgelost er- scheinen. 2. Die Folgeterine 2 p n d sD3, 2, bilden enge Gruppen starker Linien, von denen die drei ersten soeben aufgelost sind. Die folgenden sind durch starke clifiuse Linien gekennzeichnet. Diese Liuien hat Hop f i e l d geniessen. 3. Die Folgeterme 2 p n d 3P,, ,o mit geringer und verkehrter Anf- spaltung bilden mit dem Grundterm teilweise aufgeloste Gruppen. Eineni Ker te n entsprechen immer drei nahe liegende Liniengruppen in der Reihenfolge 1, 2, 3 von lsngen Wellenlangen an. Vou der Serie 2 sind die meisten Glieder beobachtet. Man folgert RUS ihr den Wert ( 2 ~ ) ~ 3Y, = 90836 f 10 (11,212 Volt). Die Genauigkeit ist beschrgnkt wegeu der Ungenauigkeit der Wellenliingenmessung in1 Schu- insnngebiete und besonders wegeii der mangelhaften Auflosung der Liniengruppen hoheren Vrertes n.

Der Grundterm ( 2 7 ~ ) ~ ID., ist Grenze von mindestens vier ausgepragten Serien, nanilich mit den Folgetermen: 1. 2 p 71 d lF3, 2. 2 p n d lP1, 3. 2 p n d lD,, 4. 2 p n s lP,. 5. Ein Folge- term ? I & der bei n = 5 einsetzt, ist vielleicht die Fort- setzung der Folge 1. Er gibt sehr starke Linien. Die Linien liegen f u r einen Wert n nahe beisammen in der Reihen- folge 1, 5, 2, 3, 4 Ton langen Wellen abwiirts. Die Serie 3 enthalt die starksten Linien und meisten Glieder. Aus ilir folgt der Wert ( 2 ~ ) ~ lD, = 50656 t 3 (9,9588 Volt).

Der Grundterm ( 2 ~ ) ~ W0 ist Grenze einer gut ausge- pragten Serie niit dem Folgeterrn 2 p n s IP,. hns ihr folgt der Wert (2 p ) z ’So = 69 231 f 3 (5,5449 Volt). Yon der Serie init den Folgetermen 2 p n d IP, ist nur die erste Linie n = 3 vorhanden.

AuBer diesen Serien sind eine Reihe von Zwischenkombi- nationen erkannt, m s deneu folgt, da6 die drei angegebeneu

Das Bogenspektrum des Kohlenstoffes C I 5

Tabel le 2 Wellenltingen C I

Int.

(1) (10) (2)

(10) 0 0 8 2

2 5 5

3 2 - 5 7 0 0 0 3 6 2 ti 2 1 3 6

10

6 4 ti 2 2 8 4 1 3 2 5 1 4 2

* G

2 5

I'VW. ~- - -

2583,65 * 2479,322 1993,65 * 1930,930 176?1,4 * 1764,0* 1751,9 1658,13 *

1656;27 * 1602,984 1561,381 *

1560;267 * 1542,202 1610,924 1481,771 1472,3* 1470,20* 1468,5* 1467,450 1463,328 1459,054 1364,140 1359,329 1359,131 1357,058 1355,825 1329,583*

1328,839* 1315,903 1313,471 131 2,26 1 1311,985 1311,374 1310,646 1291,380 1289,983 1288,633 1288,445 1288,055 1280,892 1280,646 1280,355

1280,154 1279,898

I'

-

38705 40333,ci 50159 5 1788,5 56644 56689 57080,9

62383,6

64842,4 66184,6 67487,4 ti7920 68018 68097 68145,4 66337,4 68537,5 73306,3 73565,8 73576,3 73688,s

75253,7

76134,2 76204,3 76220,4 76255,9 762969 77436,5 77520,4 77601,ti 77613,O 77636,5 78070,4 78085,6 78103,4

78115.6 781 31,3

759945

Komb.

2 p 'S-3S.3P1 21, '5-3 8 1P

2 p 's--(2p)3 'P 2 p '5-3 d 'P 2 p '5-4 8 'P

2 p 3P-3 8 3P

2 p 'S- 5 8 'P

2 p aP-(2p)3 3D

2 y '0-3 8 0P 2 p ID- 3 8 'P

21, 'S-~S'P 2pIS-7s 'P 2 p '0-3 dlF 2 P '0-4 s 'P,

2: ID- 4 SIP 2p1D-4d1F 2 p ID--4 d =F,

;; '0-4 d IPS '0-4 d ' F

2 p 1 D - 4 d ' D

2 y SP-(2pP UP

2 p '0-5 d IF 2 p ' 0 - 5 X 2 p ID-5 d OF,? 2 p ID- 5 d 'P 2 p '0-5 d 'D 2 Z) ID-ti s'P 2; '0-6 d ' F ~ v ' D - ~ X 221 ' 0 - 5 d 'P 2 p ID-ti d '0 2 p ID-7 s 'P 2 p 'P2-4 8 'PI 2p8P1-4sJP, 2 p 8P2-4 8 'PPy 2paP,-4 3YP'

2 p SPP,-4 s 3P'

2 p %P,-4 8 'P,

'ber.

38704 40333 50159 51788 26644 56690 57082 nach

Fowler 63385 nach

Fowler 64843 66'182 67487 67923 68021 68099 68145 68338 68537 73306

1 7

73689 73756: nach

Fowler 75993,5 76134,2

76220 76256 76298 77436,5 77520 77601,6 77613 7737 78073,2 78085,6 78103,6 78100,7 78115,5 781 31,l

~ _ _

F. Paschen u. G. Icruger

Tabel le 2 (Fortsetzung) Wellenli ingen C I

Int.

ti 3

10 9 2 5 2 5 1 3 8 7 6 4 2 3 2 1 .5

- 5 * 5 u 5 7 2 5 5 4 3

10 8 2 2 1 6 4 3 1 5 3 2

8 7 3 2 1 5 1 2

-__ -

___- h a c .

1279,251 12i7,766 1277,617

1277,154 1275.021 1274,880 1274,131 1267,633 1266,449 1261,665 1261,146 1260,993 1260,745 1260, ti70 1259,546 1257,218 1253,880 1253,638 1197,812 1194,65ti 1194,494 1194,291 1194,094 1194,027 1193,i38 1193,400 1193,284 1193,005 1193,923 1192,480 1191,865 1189,660 1189,650 1189,074 1188,935 1159,004 1158,729 1156,308

1158,107 1158,017 11 57,825 1157,391 1157,333 1156,619

1156,059

127i,280

115(J,602

V

78170,'i 782ti1,ti 78270,i i8"91,4 78299,l 78430,O 78438,8 i8484,9 78887,2 76961,O i9266,6 79293,O 79302,5 79318,2 79322,9 79393,6 79541,O 79752,4 79774,2 83485,4 83706,l 83717,5 83731,7

83750,2 86770,5 83790,O 83802,3 83821,9 83827,i 8 3 8 5 9,0 83902,8 84057,6 84065,O 84099,l 84108,8 86281,O 86301,4 8 6 3 2 6,2

86347,8 863343 863G8,8 86401,2 86405,5 86458.9 86167,7 S6500,8

83745,5

2; ' 0 -8 d ID 2 p 3P,-3 d3P, 2 p 3P1-3 d BPPp 2 p 3P,-3 d 3P' 2 p =Po - 3 d 3P1 2 p 'D-9 d 'D

22, 'D--10 X 2 p 'D-11 X 2 p ID-11 d 'D 2 p aP1-4 d IF? 2 p 3P2-5 8 'P, 2p 3P,-5 s"o 2 p 3P1-5 s 3P1 2 p 'P,-5 8 'P, 2p3P0--5 3 d P l

2 p 3P1-5 s 'PPp 2 p 'P4-4 d 'Do4 2 p 'P2-4 d 'Ds 2pBP1-4 d ' 0 2 2 p 'Po-4 d 'D,

2 p 'Pq-4 d ' D 2 p 3P1-4 d ' P ?

2 p 3P,-4 d 3P9 2 p 3Pq-4 d =PI 22, "'-4 d S P ,

2 p 3Po-4 d 3P1 2 p 'P,--G 8 'PI 2 p 3P,-6 s 3P9 2 p 'P,-6 s 'Ppp

-- _ _

'ber.

781i1 78261,8 7827 I ,O

78299,l 78430 78446 78488 78881 78961 79266,O 79293,5 79303,O 79317,s 79323

79841 79752 79775 83484 63705,2 83717,5 83732,7 83744,2 8374i,5 83771,T 83791,8 83802,3 83819,3 82827,7 83861 84906 84057,6 84067,i 84095,2 84110,O 86283,s 86300,O 86327,5 86327,O 863473 86334,5 86369 8G400 86406 88458,9 86474.1 S(iROl.6

- _ _ _ -

i8289,3

c Das Bogelzspektrum des Kohbnstoffes C I 4

T a b e l l e 2 (Fortsetzung) Wellenkingen C I

Int.

1 1 3 1 1 7 6 2 1 1

.5 1 1 6 1 -5 .5 - 5 4 1

.5 3 2

- 5

-. ~

b * C .

1155,839 1141,705 1140,688 1140,391 1140,070 1139,894 1139,794 11 39,142 11 39,037 1138,625 11 38,506 1129,927 1129,626 1129,161 1128,748 1128,277 1123,154 1122,776 1122,325 1122,179 1118,153 11 17,706 1114,414 1112,051

Y ~ . _ _ _ _

86517,Z 87588,4 87666,4 87689,4 87713,9 87727,4 S7735,2 87785,4 87793,3 87824,9 87834,4 80501,3 88524,8 88561,3 88593,8 88630,7 89035,O 89065,O 89100,'l 89112,3 89433,Z 89469,O 89733,2 89923,9

Komb.

2 p 3P0-5 d B P ' 2 p 3P9-6 d 'P? 2 p 3P1-7 8 3 P , 2 p (P9-7 8 3Ppp 2 p 3P1-7 2 p 3P9-6 d 'D8 2 p 3P1-6 d 'D2 2 p 3P9-6 d 'P2 2 p 0Pp-O d 8 P 1 2 p T - 6 d 3P, 2 p $P0-6 d 'Pi 2 p 'Pi--8 8 'PI 2 p 'PS-8 8 2 p 'P2-7 d 'D3 21,3P,-7 a", 2 p 3P,-7 d 3 4

2 p 3P1--0 8 3P1 2 p SP,-9 8

2 p 3P9- 8 d 8 P p 2 3~,-10 8 SP,

2 p 'P9-8 d 'D3

2 p 3P9-9 d 'Dn

2 p 'Ps-ll d 'Dg 2 p sP,-lO d 3D3

ber.

86516,4 87586,5 876663,4 87687,8 87715,3 87727,4 87735,2 87786,4 87796,O 87823,5 87838,3 88501,3 88524,8 88561,3 88593,8 88630,7 89035,O 89065,O 89100,7 89112,3 89433,2 89469,O 89733,2 89923,9

~_

Werte der Grundterme relativ zueinander richtig bestimmt sind. Diese Werte, deren absolute Genauigkeit auf * 3 zu schatzen ist, werden angenommen.

Damit miissen die von F o w l e r und Se lwyn gegebenen Termwerte geandert werden, die Werte der Tripletterme urn - 139, die der Singuletterme um - 626.

I n der Termtabelle 1 sind die Terme der Elektronen- konfiguration 2 p n p der Arbeit von F o w l e r und Selwyn entnommen und umgerechnet. Die ubrigen Terme sind auf Grund unserer Analyse neu bestimmt.

Die Werte aller Terme sind auf die Grenze ( 2 s ) ~ 2 p eP, als Nullpunkt bezogen. Nur die Terme 2 p n s 8P, ,o und 2 p n d 3D,, sind der Grenze (2 s ) ~ 2 p 2P,i, zugeordnet, welche nach der Arbeit von A. F o w l e r und E. W. H. S e l wyn') uber

1) A. F o w l e r u. E. W.H. S e l w y n . Proc.Roy. SOC. 120. S. 312. 1928.

8 F. Paschen u. G.liruger. Bogenspektrum des Kohknsfoffes G I

C! I1 urn 64,O cm niederer liegt. Diesem Werte muB sich daher die Aufspaltung dieser Tripletterme 3P,-3P, und 3I>,-sD, nahern. Dies hat die Analyse fur die Folge 2 p n s 3P,,l,0 ergeben. Fur die andere Folge war eine derartig feine Analyse wegen der engen und diffusen Liniengruppen nicht zu erwarten.

In der Tabelle der Wellenlangen sind auger unseren Messungen diejenigen Wellenlangen von F o w 1 e r und S e 1 w y n angegeben (mit *), melche fiir unsere Erganzung ihrer Arbeit beweiskraftig sind.

(Eingegangen 9. September 1930)