2 . Notix uber d ie Gultigkeit des Kirchhoff’schem Gesetxes vom der Emission; vom 3’. P a s c h e n .

Das Kirchhoff’sche Gesetz E = e A bedeutet, dass das Emissionsvermogen E einer Materie gleich dem Emissions- vermogen e eines absolut schwarzen Korpers von gleicher Teinperatur multiplicirt mit, dem Ahsorptionsvermogen A der betrachteten Materie ist. Alle drei Grossen E, e, A beziehen sich auf die gleiche Wellenlange.

Man hat friiher den Parallelismus zwischen der Emission uiid Absorption als Beweis fur die Giiltigkeit des Kirchhoff ’ - schen Gesetzes angefuhrt. Aber dieser Parallelismus ist nicht eine nothwendige Bedingung fur seine Giiltigkeit, sondern Iasst sich aus der Resonanz ableiten, also unabhangig voni K i r c h - hoff’schen Gesetze, etwa wie es von S t o k e s gcschehen ist.

Ich habe nun kiirzlichl) aus dem Kirchhoff’schen Satze eine einfache Eigenschaft der Intensitaten der Linien eines Gasspectrum abgeleitet : die Emivsionslinien einer unendlich dicken Gasschicht niiissen gleiche Intensitat haben , wie das continuirliche Spectrum eines absolut schwarzen Korpers gleicher Temperatur fur clieselbe Wellenl%nge. Dieser Satz muss richtig sein, solange das Kirchhoff’sche Gesetz Gultigkeit hat. Aiidererseits muss die Gultigkeit des Kirchhoff’schen Qe- setzes bestritten werden, wenn der genannte Satz nicht gilt.

Das Kirchhoff’sche Gesetx ist abgeleitet aus cier An- nahme, dass die Emission, sowohl des Gases, wie des schwar- zen Korpers, durch die Wellenlange und die Temperatur voll- standig bestimmt sei, also bei gleicher Wellenliinge nur alleiii Ton der Temperatur abhangt. Mithin muss der obige Satz fur jede Emission gelten, die durch die Temperatur allein bedingt ist. Umgekehrt bedeutet seine Giiltigkeit auch, dass man es sehr wahrscheinlich mit einer reinen Temperaturstrahlung zu thun hat. So folgt aus den 1. c. 1). 28 erorterten Versuchen, dass die Kohlensaureemission eine Temperaturstrahlung ist.

1) F. P a s c h e n , Vorhergehender Aufsatz p. 28.

Kirchhofsches Bmissionsgesetz. 41

Von dem obigen Satze konnen nun in zweifacher Hinsicht Abweichungen angenommen werden.

Man kann sich erstens den Pall vorstellen, dass die Inten- sitat der Linien trotz unendlicher Schichtdicke kleiner sei. als die der entsprechenden Wellenlange des Spectrum des abso- lut schwarzen Korpers. Dass dieser Fall moglich ist , dafur sincl keine Thatsachen bekannt.

Zweitens kann eine Gaslinie eine griissere Intensitat haben. als das Spectrum des schwarzen Kiirpers fur dieselbe Wellen- range. Das Leuchten des Gases ist dann nicht durch die Temperatur alleirr hervorgebracht. Hr. E. W i e d e m a n n 1) fasst solche Emissionen unter der Bezeichnung ,,Luminiscenz" zusammen. F u r sie gilt das Kirchhoff ' sche Gesetz also nicht, wahrend ein Paralellgehen der Emission und Absorption trotz- dem vorhanden sein kann, resp. muss.

Um solche irregularen Emissionen von der regularen (Tem- peratur-) Emission zu unterscheiden, scheint mir der oberi an- gegebene Satz recht brauchbnr. Veranlasst durch Gesprache mit Hrn. Prof. H. K a y s e r mochte ich ihn in dieser Bezieliiing hier noch etwas niiher besprechen.

Es lasst sich z. B. mit seiner Hulfe leicht beweisen, dass das Leuchten des Ea - Daiiipfes in der Bunsenflamme wahr- scheinlich nicht idlein eine Temperaturemission ist : ebenso. dass die Emission der im galvanischen Lichtbogen befind- lichen Dampfe ebenfalls lceine regulare Emission sein kann : dass mithiii fur diese Emissionen das Kirchhoff ' sche Gesetz nicht gelten kann.

Bezuglich des Na - Dampfes habe ich folgenden Versuch gemacht: Ich habe mit dem Spectrobolometer die Intensitiit der U-Linien des im Bunsenbrenner (1450-1 500 O ) gluhen- den Na- Dampfes mit der Intensitat der gleichen Wellenlange des Spectrum von 1470O heissem Platin verglichen und die Unreinheit der Spectren fur beide Falle gebuhrend beruck- sichtigt.

Eine recht helle, mit zwei Salzperleri versehene entleuch- tete Bunsenflamme gab fur die B - Linien einen Galvano- meterausschlag von ca. 20 mm Scalentheilen , das bezeichnete

1) E. W i e d e m a n n , Wied. Ann. 37. 215. 1888.

42 P. Paschen.

Platinspectrum einen solchen yon 300 1) mm. Russ gleicher Temperatur wurde an dieser Spectralstelle nach Versuchen, die ich hier nicht aiigeben kann, wahrscheinlich einen nahezu gleichen Ausschlag hervorbringen. Das Prisma war von der Strahlung des Na-Lichtes ganz und von der des Platinstreifens sicher mehr als 3/i, bedeckt. Wir konnen demnach als obere Grenze fur die P1:Ltinstrahlung 400 inm einfiihren. Anderer- seits ist der Ausschlag 20 mm eine untere Grenze fur die Intensitit der D - Linien, weil die Danipfschicht nicht als unendlich dick betrachtet werden liann.

Nehmen wir als obere Grenze an, dass jede der D-Linien 10 H.-E. brcit sei, so bedeckte den Bolometerstreif als Licht der B-Linieii das von 16 k.-E., weil der Abstand der zwei Linien 6 A.-E. betrkgt.

Beini contiiiuirlichen Platinspectrum andererseits erhiilt der Bolonieterstreif Licht von allen Wellenlangen , deren Bilder noch anf ihn fallen. Seine scheinbare Breite. sowie die des Bildes einw Linie betrug ca. 7,5’ im Spectrum. Der Spectralbereich von 7,5’ umfnsst in der Umgebung der B-Linien bei nieiner Anordnung CIS0 A.-E. Wegen des geradlinigen Verlaufes der Energiecurve in diesem Spectralbereiche konnen wir annehnien, dass das Licht dieser siimmtlichen Wellen- iiingen die Intensitiit der mittleren babe, iiamlich der den B-Linieii entsprechenden Wellenliingen. Es wurde deinnach das Licht von 16 A. -E. einen Galvanometerausschlag \Ton 16 .400 / 650 mm = 9,5 mrn hervorgebracht haben. Dieser Aus- schiag ist noch eine obere Grenze. Er betr5gt abes nur die H&lfte des Ausschlages, der fur die Bhission der D-Linien einer uneiidlicli dicken Schicht von im Brenner leuchtendem Na-Dampfe eine untere Grenzc vorsteilt. Also ist das Leuchten dieses Dampfes niindesteiis xur Halfte nicht (lurch die Tem- peratur allein zu erkliiren. Hr. E. W i e d e m a n n 2, gelangte bezuglich dieser Emission auf nnderem Wege zu ahnlichen Schliissen.

1) Eine waeizdlicli, dickc Schicht buchteudev Runsenflarnrnen erzeugte liier cet. par. eineri Aussclilag von ca. 290 mm. (Sl = 50 nim q = 0,173 vgl. den letzten Abschnitt dicser Abhandlung.)

2) E. W i e d e i i i a n n , 1. c.

Kirchhoffsches Emissionyesetz. 43

Beziiglich der DBmpfe im electrischen Lichthogen hat Hr. Prof. H. K a y s e r folgendeii Versuch geinacht: Es wurde fiir die Spectralstelle 3800 A\.-E. und ihre Umgebung mit der grossen Gitteranordnung von K a y s e r und R u n g e einmal eine Aufnahme geniacht, indem das Licht Tori dem Krater der positiren Kohle auf den S p d t projicirt ward, ein zweites Mal, indem bri nahe gleicher Stromstiii-ke der Lichtbogen, in welcliein sich rioch Magnesiunidampf befand, die gleiclie Zejt lang auf den Spalt projicirt ward. Beide Platten wurden zu- gleich im gleichen Bade entwickelt. Es zeigte sich auf beideii kauni eine continuirliche SchwBrzung, die von einein continuir- lichen Spectrum liiitte herriiliren Itonnen, wahrend auf der einen ein Magnesinmtriplet und eine Kohlebande, i t u ~ der anderen dip Kohlehande alleiri ziemlich intensir geschwarzt vorhaiideii waren.

Mnn Bann hier natiirlich einwenden, dass die Teiiipera- tureii nicht gieich w r e n , n%nilich, das 1. der Krater in Folge der \V&rmeableitung zii lialt, 2. die Gasschiclit in Folge der Stromleiturig zu heiss war. Die Beurtheilung dieser Fehler- quellen ibt wegen der inangelnden Temperaturlteiintniss un- miiglicli. IIxs a b v auf beiden Platten V O K ~ eiiiem continuir- lichen Spectrum so gut, wie gar nichts, vorhanden war, scheint docli ein Beweis, dass eberi das coritinuirliche Spectruin h e r eine schi ~ i e l geringere Intensitiit hat, als (lie Linien. Es iit wahrscheinlich, daqs die Emission der im Kohlebogen befincl- lichen E m p f e haupts%chlich eiiie Luminiscenzerscheinurig ist, fiir die das Kirchhoff’scl ie Gesetz nicht gilt. Die hiiufigen Selbstunibelirungen der Linien in den Spectralaufiiahnien z. B. von K a y se r wid R u n g e beweisen andererseits den Parallelis- mus der Emission und Absorption fur diese Diimpfe zur Ge- niige.

Aus solchen urid iihnliclien Xrscheinungen nun aber zu schliessen , dass eine Temperaturemission fur Gase uberhaupt unmoglich sei, wie e i von Hrn. P r i n g s h e i m l) geschehen ist, d a m liegt kein Gruiid vor. Ein solcher Schluss wird wohl durch nieine Verhuche uber die Eniission und Absorption der Kohlenskure und des Wassergases hinreichend widerlegt sein.

I ) E. P r i n g s h e i m , Wied. Ann. 45. p. 428. 1892; 48. p. 347. 1893.

44 8'. Paschen.

Nach meinen Versuchenl) ist nicht nur die Emission der Kohlensaure und des Wasserdampfes . die beobachtet wird, wenn man diese Gase nur erhitzt, eine reine Temperatur- strahlung , sondern auch wahrscheinlich die Emission, welche diese Gase besitzen, wenn sie xls Verbrennungsproducte in Flammen anwesend sind.

Dieser letztere Schlnss stiitzte sich auf folgende Erschei- nungen :

3 . Es besteht kein erheblicher Unterschied in der Hijhe und dem Aussehen des entsprechenden Energiemaximum , ob man das Gas in der Platinriihre so hoch wie miiglich erhitzte (iiber 1000°), ocler ob nian die Emission des ini Bunsenbrenner vorhandenen Gases betrachtete. Z. B. waren hei CO, diese Unterschiede jedenfalls geringer , als die zwischen den Emis- sionen von GO, verschiedener Temperatur.

2. Dieses Spectrum Bndert sich beziiglich der Intensitiit continuirlich . wenn man von der Flamnie selbst allmiihlich zu den Verbrenrtungsga\eii oberhalb der sichtbaren Flamme uber- geht. I n rlieser Reziehung besteht ein grosser Unterschied z. B. zwischen der GO,-Emission im Bunsenbienrier und der Na - Emission in derselben Flamme. Die gelbe F5rbung der mit einem Nx-Salz gespeisten eiitleuchteten Flamme erstreckt sich nicht vie1 weiter nach oben, a14 die bhuliche Farbung derselben Flamme ohne Salzzufuhr.

Diese beiden Griinde sind indessen iiicht durchaus zwingende. Ich habe daher niich derselben Methode, wie die oben be- sprocheiien Emissionen auch diese Emission untersucht.

Kohle oder Russ knnn man nicht ohne complicirtere An- ordnungen anf 1470O erhitzen. Ich habe mich daher in folgen- der Weise beholfen. Aus denselben Versuchen z, iiber con- tinuirliche Spectren, nach denen die Emission des Russes fur das sichtbare Spectrslgebiet wahrscheinlich nahe gleich der des Platins ist , erg:tb sich weiter, dass die Intensit i t des Russ- spectrums bei der Wellenlange des CO, - Maximum (4,7 p ; B = 29O 21,2') ca. 9mal griisser ist, als die des Platinspectruin an derselben Stelle. Dns Verhiiltniss dieser Intensitgten be-

1) F. P a s c h e n , W i d . Ann. 50. p. 409, 1893. 2) Diesc Versuche wwden spLter mitgetlieilt wercten.

Kirchhoff’sches hhissionsgesetz. 45

trug fur 3000 C. 10,8, fur 400’ 9,5, fur 500O 9,3. Extrapoliren wir bis 1470’’ ~ultl nehmen dort ebenfalls als Verhaltnis 9 an, so koiinen wir mit einiger Wahrscheinlichkeit die Intensitat des Russspectruni aus der des Platinspectrum bei dieser Tern- peratur ableiten.

Die Kenntniss der Intensitat des CO, - Maximum einer unendlich dicken Scliicht Bunsenflammen gemann ich weiter in folgender Weise:

Es befanden sich vor dem Spalt 1 . eiii einfacher Bunsen- brenner, 2 . hinter diesem ein Dreilodi- Bunsenbrenner : Beide entleuchtet und beide vom Spalt aus geselien von gleicher scheiiibarer Breite.

Man bestimmte die Intensitaten des C0,-Maximum fiir jeden Brenner allein und fiir die zwei hinter einander befind- lichen Brenner und berechnete daraus in leicht crsichtlicher Weise die Absorption, welclie die Strahlung des hiiiteren Brenners in dem rorderen erfuhr. Sei dann Sl die Intensitat des vorderen Brenner und q die erwiihnte Absorption, so ist die Intensitat S, der unendlich dickeii Schiclit offenbar:

y = ffi

A’m = S, (1 - q ) ~ . y = I )

Fur p ergab sich ungefalir der M7erth 1/3; dann hat die Summe den U-erth 3 uiid S, = 3 Sl.

Kine Bunsenflamine, die \-om Spalt aus geselien ungefihr so breit erschien , wie der gliihende Platinstreif, rief einen Aussch1:rg von ca. 680 mm hervor. Fur S , folgt danach die Intensitiit 2040 mm. Der Platinstreif von 1470O erzeugte cet. par. an derselben Spectralstelle einen Ausschlag yon 350 mm, sodass fur das Russspectrum die wahrsclieinliche Intensitat 9.380 mm = 3420 inin folgt.

Die Differenz zwischen der Gas- und Russemissiori be- traigt etwas mehr, als bei meinen Versuchen uber die Emission der bis auf 500O C. erhitzten CO, (p. 28 der citirten Arbeit). Wie dort erscheint auch hier das continuirliche Spectrum zu intensiv. Wie dort wirken aber auch liier nlle Fehlerquelleri derartig, dass dies der Fall sein muss.

Man braucht also auch nach diesem Versuche fur die be- trachtete Emission keirie weiteren Ursachen anzunehnieii, als die Temperatur.

46 3’. Pascheri. Kirchhoff sclies Emissionsgesetz.

Wir haben im Vorhergehenden drei verschiedene Typen von Emissionen kennen gelernt: 1. die des galvanischen Licht- bogens, die sich als fast ausschliessliche Luminiscenzerscheinung zeigte, 2. die des Metalldampfes im Runsenbrenner, bei der ausser der Lumiiiiscenz j edenfalls iioch eine betr&chtliche Tem- peraturemission vorhanden ist, 3. die der erhitzten Gese CO, und H,O, sowie der Verbrennungsproclucte in den Flammen, welche alle im Wesentlichen Temperaturstrirhlungen sjnd.

Die vorstehenden Versuche fasse ich nur als rohe Orien- tirun-qsversuche auf dem bisher kaum betretenen Gebiete der quantitativen Untersuchung des Kirchhoff’schen Setzes auf.

H a n n o v e r , November 1893.