13. Eber dew& elektrischem Bogem mad die Spektrew der PIetalle; von I?. Lemurd.

1. DaB die Emissionsspektren der Elemente Schwingungs- moglichkeiten darstellen, welche den Atomeu derselben zu- gehoren, ist nicht zu bezweifeln nach den Erfolgen der Spektral- analyse, besonders in der Entdeckung neuer Elemente. Be- trachtet man in diesem Sinne den Linienreichtum eines voll- standigen Metallspektrums, so mu8 die umgebeure Zahl der moglichen Schwingungsweisen, welche einem und demselbeii Atom hiernach zuzurechnen sind , in Erstaunen setzen, uiid es ist die Frage, ob die gesamte Zahl dieser Schwingungs- moglichkeiten jederzeit in jedem Atom des betreffendon Ele- mentes vorhanden sei. - Allerdings haben gewisse Erschei- nungen der Eiathodenstrahlen gezeigt, daB die Atome der Materie einen inneren Aufbau mit vielen Zwischenraumen, also auch vielen Bewegungsmoglichkeiten aufweisen miissen I), jedoch die Untersuchungen der Herreii K a y s e r und R u n g e , sowie R y d - b e r g , habeii das Liniengewirre der Spektren in gesetzmafiig gebaute Linienserien auflosen gelehrt, wie dies B a l m e r zuerst am Wasserstoff gezeigt hatte, und die Zahl der Linien jeder einzelnen solchen Serie ist deren Bau nach unendlich, die Linienzahl eines ganzen Spektrums also mehrfach unendlich, und hiernach kann unzweifelhaft nicht fur jede Spektralliiiie ein besonderer schwingungsfahiger Teil im Atom vorhanden sein. I n der Tat haben die Untersuchungen der Herren Z e e - m a n und L o r e n t z l ) von anderer Seite her zu der Annahme gefiihrt, daD j e eine ganze Linienserie von einem und dem- selben schwingungsfahigen System im Atome emittiert werde, so daB nur so viele solcher Systeme im Atom anzunehmen waren, als Serien in seinem Spektrum sind. - Danach ware jene Frage so zu stellen: ob jederzeit in jedem Atom eines bestirnmten Elementes so viele schwingungsfahige Systcme vor-

1) P. Leuard, Ann. rl. Phys. 8. p. 192. 1902. 2) Vgl. €1. L o r e n t z , Akad. Amsterdam i . 11. 90. 1898.

ZlekfriscJaer Bogen m d Spektren der JletaIle. 637

handen seien als Serien in seinem Spektrum, oder : oh jedes erregte Atom gleichzeitig alle Serien seines Spektrums emittiere.

Die folgenden Beobachtungen liefern, in einfachster Auf- fassung, eine verneinende Antwort auf diese Frage, indem sie zeigen, daB der metallhaltige elektrische Bogen - eine der wenigen Lichtquellen , in welchen beispielsweise die Alkalien ihr beknnntes Spektrum vollstandig liefern - aus einzelnen Schichten besteht, deren jede nur eine einzige Spektralserie des betreffenden Metalles emittiert.

2. Untersucht man das auf einer matten Glasplatte ent- worfene , vergro6erte Linsenbild des natriumhaltigen Bogens von Stelle zu Stelle mit dem Taschenspektroskop, so findet man, daW im Saum des Bildes nur Na u l), die einzige ins sichtbare Gebiet fallende Linie der Hauptserie des Natriums erscheint; die Linien der beiden Nebenserien werden nur im Innern des Bildes gefunden, wobei manchmal stellenweise die relative Intensitat dieser beiden Serien wechselt. Na cc er- scheint im Innern des Bildes oft auffallend schwach gegen die Nebenserien. Eine Stelle, an welcher stets alle Linien des Natriums sehr intensiv gefunden werden, ist der Ansatz- punkt des Bogens an der positiven Kohle, auf welcher das Natriumsalz sich befindet. - Wegen der stets wechselnden Form und Lage des Bogenbildes ist diese Beobaclitungsweise jedoch nicht geeignet, weitere Aufschliisse zu liefern.

3. Man erhalt dagegen solche, wenn man ein moglichst verkleinertes, reelles Linsenbild des Bogens durch ein Spek- troskop ohne Spalt mit geniigend starker Dispersion und Ver- grSBerung betrachtet. Das Bogenbild muB in den Brennpunkt des Spektroskopkollimators fallen ; es muB klein sein, und die Dispersion groB, um das kontinuierliche Licht der Kohlen und des Bogens selbst verschwinden zu lassen. E s ist dies die Methode, nach welcher die Protuberanzen ohne Sonnenfinsternis beobachtet werden 2, ; ich bezeichne im folgenden den eben

1) Fur Linien, die auch im Flammenspektrum vorkommen, wghle ich Bunsens Rezeichnung; allgemein bedeute H eine Kaysersche Hauptserie, I eine erste, 11 eine zweite Nebenserie und IZ. die Ordnungs- zahl einer besonderen Linie der Serie. Na (x und Na H IZ. = 3 bezeichnen danach dasselbe, n h l i c h die gelbe Natriumdoppellinie.

2) F. Zollner, Verh. d. ICiinigl. Sachs. Ges. d. Wiss. 21. 'p.-% u. 145. 1869.

638 P. Lenard.

skizzierten Spparat als Objektivspektroskop im Oegensatz zum gewohnlichen Spsltspektroskop. Man sieht im Objektivspek- troskop so viele Bilder des elektrischen Bogens, als Lichtarten in seiner Emission vorhanden sind, und jedes dieser Bilder fuhrt gennu die raumliche Verteilung der Emissionszentren der betreffenden Lichtart vor Augen.

4. Vor Beschreibung der hierbei auftretenden Erschei- nungen mu6 iiber das Aussehen des Bogens, wie es unmittel- bar mit freiem Auge bez. durch dunkle Glaser beobachtet werden kann, einiges bemerkt werden, was in der sonst reichen hierher gehorigen Literatur nicht hervorgehoben zu sein scheint. Nan kann naimlich zutreffend behaupten, der Bogen bestehe stets aus zwei Flammen, deren jede aus einer cler Kohlen hervorbricht, die einander zustreben und dabei mehr oder weniger miteinander verschmelzen. Die beiden Flammen sind um so kraftiger, und dementsprechend auch ihre Verschmelzung um so geringer, je hoher die benutzte Stromstarke ist. Bei ganz schwachem Strome macht die von der unteren Kohle aufsteigende Flamme den Hauptteil des Bogens aus ; die Flamme der oberen Kohle wird dann durch den aufsteigenden Luftstrom stark gegen diese Kohle zuriickgedrangt, und nur ein seitlicher Fortsatz des Ganzen zeigt dann oft noch an, ad3 zwei nicht genau zentrisch gegeneinander gerichtete matte Flammen im ,,Bogen" vereinigt qind. Bei groBer Stromstarke, 15 Amp. und mehr, erscheint jede der beiden Flammen fur sich wohl entwickelt, sehr unabhangig von der anderen qich hin und her bewegend, je nach dem Wandern ihres Ansatz- punktes an cler Kohle. Oft beriihren sich dann die beiden Flammen , schriige seitlich aneinander vorheifahrend , nur an einem einzelnen gemeinsamen Punkte ihrer Mantel (vgl. die Figg. 1 und 2 ) ; geht diese Beruhrmg verloren, so ist Er- loschen die Folge. Diese Erscheinungen sind unahhangig von der Stellung der beiden Kohlen', doch wird fur clas Folgende Vertikalstellung vorausgesetzt werden, die positive Kohle meibt unten, gehohlt, und die Hohlung mit dem Metallsalz gefiillt. Ausziehen des Bogens zu vie1 gr6Derer Lange, als es durch selbstregulierende Lampen zu Belenchtungszwecken zu geschehen pflegt, ist vorteilhaft z u r volleren Eiitwickelung der Flammen.

5. Im Objektivspektroslrop (3) zeigt sich am nntrium-

Eleklrischer Bqgen und Spektren der i7letalle. 639

haltigen Bogen das Folgende : Die Flammen der Hauptsei ie sind am groWten - sie miissen, nach (2), die volle GroWe der ganzen Bogenflammen haben - ; bedeutend kleiner erscheinen daneben die Flammen der ersten Nebenserie, und wieder bedeutend kleiner die Flammen der zweiten Nebenserie. Dasselbe gilt fur Lithium. Sind Natrium und Lithium gleichzeitig vor- handen, so haben die Flammen entsprechender Serien, z. B. die Nau- und Lie-Flammen oder die griingelben Lithium- flammen I n = 4 und die gelben Lithiumflamrnen I n = 3, sehr nahe die gleiche GrGRe. Es eignet sich zu solcher vergleichen- cler Beobachtung ein einzelnes Prisma im Spektroskop am besten, (la es stets mehrere Bogenbilder zugleich im Gesichts- feld zeigt, doch wurde hier und spater auch abwechselnd ein Satz von vier Prismen oder ein ebenes, feines Reflexionsgitter benutzt.

6. Der angegebenen GroBenabstufung der Flammen ent- spricht es, daB nur bei der Hauptserie obere und untere Flamme sich beruliren mussen, wenn nicht sofort Erliischen cles Bogens eintreten soll, wahrend bei den Nebenserien die beiden Flammeii durch einen weiten, dunklen Zwischenraum voneinander getrennt sein konnen. Letzteres war besonders haufig hei Na I I n = 4 und n = 5 zu beobachten. Doch konnen auch in den Nebenserien obere und untere Flamme verschmolzen sein und es bejm Auseinanderziehen der Kohlen auch bleiben, bis zum letzten Augenblick vor dem Erloschen vollstandige Bracken von Kohle zu Kohle bildend. Dies wurde wiederholt bei Li I n = 6 und I In = 6 beobachtet. Die Erscheinung der getrennten Nebenserienflammen macht es unzweifelhaft, daW die Lichtemission des Metalles im Bogen nicht an die Stroin- bahn, sondern an die Flammengestalt gebunden ist ; dagegen darf nach der zweiten Ehxheinungsform die Behauptung nicht etwa dahin erweitert merden , daB die Flammen der Neben- serien an der Stromleitung im Bogen nicht mit beteiligt waren.

7. Da die E’lammenbilder nicht scharf begrenzt, sondern mit etwns verwaschenen Randern auf dem dunkleren Hinter- grund erscheinen, war zu untersuchen, ob die beobachteten GroBenabstufungen nicht etwa durch die Intensitatsverhiiltnisse der betreffenden Emissionen bedingt seien. Hiergegen spricht auerst die GroBengleichheit aller Flammen derselben Serie, z. B. Li In = 3 ,4 ,5 , G bez. TJi T / n = 4, 5, 6, wiihrend die Intcn-

640 P. Lenard.

sitat mit wachsendem n stark abnimmt. AuBerdem habe ich aber auch durch Einschaltung selektiv absorbierender Medien die Intensitatsverhaltnisse der zu vergleichenden Flammen sehr weitgehend abandern konnen, ohne daB jemals eine Umkehr i n der Ordnung der QroBen hatte hervorgebracht werden konnen. Schwacht man beispielsweise das intensive rote und gelbe Licht von L i u und p ( H n = 3 und I n = 3) durch eine Losung von Kupferoxydammon so weit ab, da5 diese Flammen nur mehr sehr dunkel erscheinen, so ist ihre damit allerdings verbundene scheinbare Verkleinerung do& nur so gering, daB ihr GroBenverhaltnis zu den jetzt vergleichsweise intensiv leuchtenden grunen und blauen Flammen Li I n = 4,5 , I In = 4 , 5 dadurch nicht wesentlich geandert wird. Die Na a-Flammeii ( 1 1 7 ~ = 3) erscheinen mit dem benutzten sehr reinen Lithium- karbonat stets nur sehr mattgegendiebenachbartenLi @-Flammen (In = 3), dennoch sind sie immer weiter groBer als letztere.

Das AuBerste, was durch Intensitatsverminderung erreicht werden konnte, war Verringerung je einer GroBenstufe bis fast zur Unmerklichkeit. So erschienen z. B. die intensiven gelben Lip-Flammen (In = 3) fast ebenso groB, aber niemals kleiner, wie die Li u-Flammen ( H n = 3), wenn das ebenfalls sehr intensive Licht der letzteren durch eine geniigend konzen- trierte Losung von Nickelchlorid so weit fortgenommen war, daB dieselben nur mit Muhe mehr gesehen werden konnten. Zur Lichtabschwachung wurden fur diese und die ferneren Versuche au5erdem benutzt fur Blau Eisenchloridlosung, fur Grun Eosinlosung, fur Gelb und Griin Indigo- oder Methyl- violettlosung , auch Fernrohrokulare mit Sonnenglasern , eine Irisblende im projizierenden Linsensystem, endlich schnell rotie- sende Scheiben mit schmalen Offnungen. Das angegebene Resultat uber die FlammengroBen, gepruft an Na und Li, horte dabei nie auf sich zu bewahren.

8. Die bisherigen Beobachtungen lassen keinen Zweifel dariiber, daB der Saum der Bogenflarnmen nur die Haupt- serie emittiert, nichts von den Nebenserien, da5 in einer tiefer im Innern der Flammen liegenden Schicht zwar die erste Nebenserie emittiert wird, die zweite aber noch fehlt und da5 deren Emission endlich in noch groBerer Tiefe beginnt. - Es ware zu verwundern wenn diese Verhiiltnisse aufmerksaxnen

EZelttrisc/ier Bogen und Spektren der Xetalle. 64 1

Beobachtern nicht gelegen tlich schon aufgefallen sein sollten, obgleich bestimmte Angaben hieruber mir nicht auffindbar waren. l ) Es scheint jedoch die Auffassung vorhanden zii sein, daJ3 der elektrische Bogen oder Funken im Gegensatz zur Bunsenflamme cieshalb die linienreicheren Spektren liefere, weil er heisser sei, nnd hiernach kiinnte im Innern des Bogens das vollstandige Spektrum erwartet werden und ein um so unvollstandigeres, je weiter man nach auBen geht.

9. Diese Anffassung ware jedoch unrichtig; schon die hisher mitgeteilten Beobachtungen waren nach derselben un- verstandlich. Denn wenn die gesamte Emission nach dem Innern der Bogenflammen hin zunahme, wenn beispielsweise Nau im Kern der Flammen starker emittiert wurde als im Saume, oder auch nur in gleicher Starke wie im Saume, so Iiatte es moglich sein mussen, durch geniigende Licht- abschwachung die Na u-Flammen , welche konisch geformte Gebilde mit nach der Achse hin zunehmender Dicke sind, be- liebig klein erscheinen zu lassen. Dies traf aber nicht zu (?). Dal3 bei zunehrnender Lichtabschwachung eine Grenze fur die FlammengriiBe erreicht wurde, unterhalb deren vollstandiges Verschwinden eintritt, zeigt an , daB die betreffende Licht- emission in geringer Tiefe unter der Oberflache der betreffen- den Flamme ein Maximum erreiche und weiter nach dem Innern zu rasch wieder abnehme.

10. I n der Tat lassen die angegebenen Beobachtungs- mittel auch samtliche Flammen aller Serien hohl erscheinen ; nur ein zarter, dunner Mantel ist es, der in jeder der Flammen leuchtet, wahrend deren Inneres so dunkel erscheint als es nur erwartet werden kann, wenn ein von Lichtemission vollig freier Raum durch eiiie leuchtende Hulle hindurch gesehen wird. Freilich ist die Erscheinung der Hohlflammen nur bei Re- nutzung guter und gut justierter optischer Hiilfsmittel und bei Regulierung der Lichtintensitat auf ein fur das Auge passen- des MaB in voller Reinheit zu erhalten. Die Fig. 1 sol1 den Anblick zeigen; sie bezieht sich auf Liu. &!it zunehmender

1) Die allgemeine Behauptung, dafl verschisdene Teile des Bogens verschiedeno Lichtemission besitzen, kann schon nach dem unmittelbaien Anblick einer Linsenprojektion des Bogens aufgestellt merden, in welcher der Saum meist anders gefarbt erscheint a19 das Innere.

Annalcn dcr Physik. IT'. Folgc. 11. 41

642 P. &nard.

Lichtabschwachung nimmt die sichtbare Dicke des leuchtenden Mantels in solcher Art ab. dab dabei die GroBe des dunklen Innenraumes nahe ungeandert bleibt, die Flamme also an auBerem Umfang etwas verliert.

DaB die Hoblung nur bei nicht zu groDer Lichtintensitat gut sichtbar wird , entspricht den Eigenschaften des Auges; die gleiohe Er- scheinung zeigt sich auch bei Betrachtung einer Runsenflamme, welche in sehr stark nntriumhaltiger Lnft brennt. Die unzweifel- haft vorhandene, von Lichtemission freie Hoh- lung des inneren Konus dieser Flamme ist unmittelbar fast unsichtbar; sie wird um so

&h]flammen einer deutlicher sichtbar, j e mehr man das Licht der Flamme abschwacht, z. B. durch rotierendc Scheiben mit schmalen radialen Ausschnitten.

11. Die Flammen einer Hauptserie, welche am gr6Bten sind ('i), liaben auch die grof3te Hohlung (Fig. 1, L i u ) ; die Flammen der ersten Nebenserie sind von solcher GroDe, daU sie ungefahr diese Hohlung fiillen; in die Hohlung der Flammeii der ersten Nebenserie passen wieder nahezu die Flammen der zweiten Nebenserie. Auch andern, wahrend der Bogen brennt und etwa seine Lange oder Stromstarke geandcrt wird, samt- liche Flammen ihre Gestalten und GroBen so, daB das Ge- sagte jederzeit zutreffend bleibt.

Alan kann daher auch sagen: I n Hinsicht der Lichtemission vorhandener Metalldampfe besteht jede der beiclen Flammcib des Bogens aus einer Reihe uineinander gelagerter Mantel, deren jeder eine der Spektralserien des Metalles fur sicli emittiert ; den iiul3ersten dieser Mantel, der die Hauptserie emittiert, haben wir auch Saum genannt. Da auch die Flammen der zweiten Nebenserie hohl sind, bleibt als Innerstes jeder Bogenflamme ein Kern, welcher entweder frei ist rcn der Liclitemission des Metalles, oder aber noch unbeachtet ge- bliebene Emissionen desselben enthalt (1 7).

Zu bemerken ist, daW die verschiedenen Mantel gewisse Raume gemeinsam erfullen. Ein gemeinsamer Raum aller Mantel scheint der Ansatzpunkt der Flamme an ihrer Kohle zu sein; er ist die hellste Stelle jeder der spektroskopisch gesehenen Scricn-

i

Fig. 1.

IIauptserie.

hlektrischei. Bogen und 5pektren der Metalle. 643

dammen; eine teilweise, wenn auch sehr geringe Deckung je zweier benachbarter Mantel scheint aber auch an ihrem ganzen Umfange stattzufinden, clenn bei auBerster Lichtabschwachung des auBeren zweier solcher Mantel und groBer Lichtintensitat des inneren konntenim Grenzfalle beide nahegleich groR erscheinen(7). Die Intensitat der Emission in jedem einzelnen Mantel nimmt, so- weit mit dem Buge zubeurteilen, von auBen hernach der Flammen- achse hin allmahlich zu, passiert in bestimmtem Ahstande von der Achse ein Maximum und fallt danach sehr rasch zu Null herab.

12. AuBer den von mir hauptsachlich untersuchten Flammen des Natriums und Lithiums traten stets auch noch andere Metallflammen, von Verunreinigungen stammend, im spektro- skopischen Bilde auf. Keiner dieser Flammen feLlte die Hohlung, und da sie lichtschwach und dabei scharf ge- zeichnet erschienen, waren sie der Beobachtung sogar be- sonders gunstig. Es sind zu nennen Ca 1 = 422,69.10-6 mm, E’lammen gleich I der Slkalien bildend, ferner das Calcium- paar I. = 396,9 und 393,4.10-6 mm (H und K der Sonne ent- sprechend), dessen Komponenten sowohl einander als Li 11 gleich waren, endlich zwei innerhalb ides letztgenannten Pnares gelegene Flammen, die noch weit schmaler als Li 11, aber dennoch auf das deutlichste fein gehijhlt waren; sie gehoren der charakteristischen Gruppierung nach dem Aluminiuin an und sind die kleinsten von mir bisher gesehenen Hohlflammen. Die Erdmetalle mit ihren komplizierteren Spektren scheinen mehr GrijBenabstufungen der Flammen zu bieten als die Alkalien.

Es ist offenbar maglich, eine Einteilung der Spektral- serien auf die FlammengriiBen zu griinden. Das Beispiel des Calciums zeigt, daB diese Einteilung nicht in allen Fallen mit der gegenwartig gebrauchten bez. sich entwickelnden *) zusammen- treffen wiirde, nach welcher Ca H und K die Hauptserie dieses Metalles reprasentieren sollten.

13. Ohne Metallzusatz scheinen die Flammen des Bogens eine ahnliche Schichtung zu besitzen, wie wir es fur den Metall-

1) Diese Einteilung ist teils von den Herren K a y s e r und R u n g e vorlaufig zum Zmeck erster Orientierung nach dem Aussehen der Linien gewlhlt, teils grundet sie sich auf die magnetische Zerlegung der Linien. Vgl. hieruber, besonders in Bezug auf Ca, C. R u n g e u. F. P a s c h e n , Sitzungsber. d. k. Akad. d. Wissensch. zu Berlin p. 270. 1902.

41 *

644 Y. Lenard.

bogen fanden, doch versagt hier im allgemeinen das Objektir- spektroskop , weil die Emissionen aller Teile der Flammen aus Banden bestehen, die im besten Falle bei starker Dis- persion in eine sehr groBe Zahl einander sehr nahe stehender Linien sich auflosen. Man sieht daher im Objektivspektroskop verzerrte Flammen oder Serien von Flammen, deren einzelne Glieder einander sehr uberdecken. Eine Ausnahme machen die ersten Kanten der indigoblauen Cyanserie ’). welche in- folge ihrer hervortretenden Helligkeit der Beobachtung giinstig siiid. Ich babe deren Plammen niemals hohl sehen konnen; sie scheinen gerade den Raum einzunehmen, melchen wir vorher (1 I) frei von Metallemission fanden. Bringt man etwas Lithium in den Bogen, so sieht man in der Tat die alsdann schwacher gewordenen, genannten Cyankanten als kleine Flammenpaare, die positive Flamme heller als die negative, von solcher GroBe und Form, daB sie die Hohlung von Li IIgerade zu fullen geeignet wiiren; tritt dabei Verschmelzung der beiden Bogenflammen ein (4), so werden Li I1 Hohlfaden, die Cyankanten feine un- gehohlte Faden von Kohle zu Kohle reichend, letztere wieder in erstere passend.

Im iibrigen kann man durch die schon von Lockyer an- gewandte Methode, ein Bild des Bogens auf den Spekfroskop- spalt zu projizieren, wenn man dies hier nicht zu klein zu wiihlende Bild am Spalt wandern la&, um seine einzelnen Teile zu untersuchen, davon sich uberzeugen ”), daB der Kern der Flammen des nahezu metallfreien Bogens neben den saint- lichen Cyanbanden auch die Kohlebanden 3) emittiert und daB urn diesen Kern ein Mantel ’sich lagert, in dessen Spektrum die Cyan- und Hohlebanden ganzlich fehlen, in welchem da- gegen h5iufig Metalllinien hell aufblitzen und welcher aus zwei Teilen besteht : einem inneren Mantel, dessen Spektrum feinste Schraffen enthalt, unter welchen zwei Linien im Griin hervor-

1) Uber diese Serie und ihre Bezeichnung vgl. H. K a y s e r u. C. R u n g e , Sitsungsber. d. k. Akad. d. Wissensch. zu Berlin p. 139. 1889.

2) Soweit dies bei der durch die Unstetigkcit dcs Bogens bcdiiigten Unvollko.mmenheit dieser Art der Beobachtung moglich ist.

3) Uber diese Banden und ihre Bczeichnung vgl. K a y s e r u. R u n g e , 1. c. Auch die dortselbst ermlhnten roten Banden, mit der Rante nach Violett zu, sind im obigen zu den Cyanbanden gerechnet.

Elektrischer Bogen und Spektren der Metalle. 645

treten , unrl einem aufieren, dessen Spektrum breite Maxima und Minima der Helligkeit aufweist - Maxima bei h = 576, 548, 517, 401.10-6 mm -, die oft weit seitlich und nach oben aus dem Bogen hinausflammen. Lithiumzusatz lie8 im Kern die Kohlebanden verschwinden, die Cyanbanden schwacher werden, manchmal ebenfalls verschwinden, anderte aber durch- aus nicht merklich die Lichtemission der beiden Mantel.

14. Die Hohlflammen der Motallserien konnen auch ohne Zuhulfenahme spektraler Zerlegung gesehen werden, wenn man den Bogen durch geeignete absorbierende Medien hindurch betrachtet. Will man in dieser Weise die roten Flammen der Hauptserie des Lithiums fur sich allein sehen, so muB das absorbierende Medium das Licht von Li a durchlassen, die Lichter aller anderen Li-Linien aber verschlucken. Eine Kombination von Indigolosung und Eisenchloridlosung erfullte die Bedingung. Die Konzentration der ersteren Losung war so abgepaBt, daB ihre vom Rot nach dem Orange hin steil ansteigende Absorption dicht neben L i a begann, so dafi das Gelb von Lip schon vollig verschwand ; das Eisenchlorid hatte den Zweck, das vom Indigo durchgelassene Griin, Blau und Violett zu entfernen. An Stelle oder neben der Indigolosung

violettlosung eingeschaltet. Die genannten zwei oder drei Losungen zusammen ergeben ein tief rot gefarbtes Medium. Hierdurch be- trachtet, sieht' man prachtig die weit aus- gehohlten roten Flammen (wie Fig. 1). Manch- mal, aber nicht immer, erscheint mitten im dunklen Hohlraume, an der betreffenden Kohle sitzend, eine kleinere, selber nicht hohle Flamme als Kern, durch einen breiten dunklen Mantel vom hellen Saume der Li a - Flamme getrennt. Verschmilzt das Flammenpaar des dem Bogens ein wenig, so kann sich das Paar der kleinen , inneren Flammen zu einem von Kohle zu Kohle reichenden Faden vereinigen, der frei die Hohlraume der Lia-Flamme durchzieht (Fig. 2). Da die be- nutzten absorbierenden Medien neben Li u alles noch minder brechbare Rot ebenfalls durchlassen, und da das Innerste des

wurde in einigen Fallen auch noch Methyl- -

Fig. 2.

Li-a Flamme mit

,,Cyan"- Faden.

646 P. Lenard.

metallfreien Bogens breite (dem Cyan zugerechnete) Banden in diesem Rot emittiert (13), so ist zu schlieBen, daS der eben beschriebene helle, axiale Teil des Bogens nicht etwa Li u, sondern dem reinen Bogen zugehort. Dies li& sich auch be- statigen. Wurde zwischen Auge und Bogen auBer den farbigen Medien noch ein geradsichtiger Prismensatz eingefugt , so erschien nur der axiale Teil in der Dispersionsrichtung des Prismas verbreitert, die Mantel nicht. Nickelchloridlosung, die das auBerste Rot his Liu hin verschluckt, an Stelle des Prismensatzes gesetzt, laBt den axialen Teil verschwinden, so daB nunmehr die Li u-Mantel in voller Reinheit ersclieinen. Atherische Chlorophyllosung an Stelle des Nickelchlorids leistet das Umgekehrte : die Mantel verschwinden nahezu, der asiale Teil erscheint dagegen hell ; es entspricht dies der schmalen aher kraftigen, mit LI u zusammenfallenden Absorptionsbande dieser Lasung.

15. Zur objektivspektroskopischeii Beobachtung des Aletall- bogens i q t noch zu bemerken, datB Inhomogeneitat der einzelnen emittierten Lichtarten moglichst vermieden werden muW, denn sie hat Verwaschenheit der Bogenbilder zur Folge. Die In- homogeneitat wachst mit der Menge des Dletalldampfes irii Bogen ; zugleich treten dann auch leicht Umkehrungserschei- nungen in den Bogenbildern auf. Es waren daher weniger fliichtige Salze, z. B. Natriumsilikat, der Beobachtung gunstiger als sehr fluchtige, z. B. Natriumbromid. Beim Lithium wurde ausschliefllich das Karbonat benutzt. Dic Inhomogeneitat der Emission wachst aber auch unter gleichen auBeren Umstinden, wie bekannt, nach dem Violett z u ; die hiiheren Glieder der Kebenserien des Natriums und Lithiums sind Nebelstreifen. uiid dies macht es erklarlich, daB von n = 7 ab die Flammen dieser Nebenserien nicht mehr hohl gesehen werden konnten.

16. Die Duplizitat der einzelnen Glieder aller Serien des Natriums lieW bei diesem Metal1 nur entweder sehr geringr oder aber sehr starke Dispersion anwenden. Im ersteren Fall blieb die Duplizitat unmerlilich und die Erscheinung der Hohl- flammen war, wie beschrieben, zu beobachten ; im letzteren E’alle erscheint jede Hohlflamme doppelt , doch war teilweise Deckung der beiden Komponenten mit meinen Hulfsmitteln nicht zu vermeiden. Soweit zu sehen. waren die Flammen

&hkti~ischer Boyen wad Spektren der Xetalle. 647

der beiden Komponenten von N a a an Form und GroBe ein- aiider gleich. Dasselbe war cler Fal l bei den weiter ausein- ander fallenden Doppelbildern der Hauptserien des Rubidiums und Casiums. Ebensowenig waren an den sehr scharf ge- zeichneten, gut beobachtbaren Hohlflammen des violetten Cal- ciumdoublets, II und K der Sonne entsprechend (12), und an der clazwischen fallenden Aluminiumdoppellinie ( I l n = 3 bei Kxy ser) irgend welche GroBenunterschiede der Komponenten b ernerk bar.

Eine raumliche Trennung der Emissioiiszentren der Kom- ponenten solcher Liniengruppeii hat sich demnach nicht ergeben.

1 7 . Uber die Lichtemission des Natriums hat mir die Be- obachtung im Objektivspektroskop auch einige besondere Einzel- lieiten gezeigt, die nicht bekannt zu sein scheinen. l)

Haufig erschien nuBer den zwei Nebenserien dieses Me- talles noch eine dritte Serie yon Flammenbildern, deren ein- zelne Glieder neben die der ersten Nebenserie nach dem Violett zu gelagert waren uncl zwar in regelmal3ig abnehmenden Ab- st%nden, so daB diese dritte Serie nach derselben Kante hin zu konvergieren schien, wie die beiden ersten Nebenserien. Ich habe ricr solcher Flammenbilder gesehen bei folgenden Wellenlangen :

1. Seben 1 n = 4 gelegen, 1. = 553 . 10-6 inm, 2 ,( I 12 = 5 ), I = 491,5. 10-6 ),

3. ), I 72 = 6 ,, 1. = 463,s. 10-6 ),

4. ,, I 12 = 7 ,) 1. = 447 .10-6 ,, DaB diese Wellenlangen der Natriumemissioii zugeliiiren,

schlieJ3c ich erstens daraus, daB sie nur dann erschienen, wenn die bekannte Emission des Natriums voll entwickelt vorhanden war, gleicbgiiltig ob Natriumbroniid oder -silikat benutzt war; zmeitens aus dem Ansehen ihrer Flammen, welche, obgleich lichtschwacli, doch nicht scharf, sondern sehr verwaschen wareii, wahrend die Flammen spurenweise im Bogen vor- hanclener Metalle, selbst wenn sie sehr inhomogenen Emis- sionen zugehiiren, wie beispielsweise Ca-13 und K, stets i n auf- fallender Sohiirfe erschienen : drittens endlich aus ihrer oben angegebenen Gruppierung. Die Flammen dieser Serie scheinen

1) Vgl. die Zusammenstelluiig uber das Natriumspektrum bei H. R a y s e r , Anhnng zu den Sitzungsber. d. k. Akad. cl. Wissensch. zu Berlin p. 21. 1990

648 P. Lenard.

im Hohlraum der zweiten Nebenserie sich zu finden, denn je weniger verwaschen sie erschienen, desto geringer war ihre Breite. Hohlraume zeigten sie nicht; im besten Falle zogen sie sich zu schmalen Faden zusammen, deren Ansatzstellen an der positiven Kohle weit nach Violett hin verwaschen waren. LaBt man die Einteilung der Serien nach Flammen- groBen (12) gelten, so wurde die hier beobachtete Serie mit Na 111 zu bezeichnen sein. Zur Messung der angegebenen Wellenlangen muBte der Spektralspnlt benutzt werden , oder doch mindestens eine Kante desselben; clabei waren die Flammen geneigt, der Sichtbarkeit sich zu entziehen, ein Zeichen fur die groBe Inhomogeneitat ihrer Lichter und der Grund, warum nur angenaherte Angaben der Wellenlangen moglich waren. In einem E’alle, als die Linien scharfer als sonst erschienen, war an Stelle der oben mit 2 bezeichneten Linie eine verwaschene Doppellinie zu sehen, die nach Violett zu gelegene Komponente sehr schwach, der Abstand beicler Linien etwa gleich dem der beiden Nau-Linien.

AuBer der Serie Na III erschienen noch andere Licht- emissionen, fur deren ZugehGrigkeit zum Natrium ebenfalls die oben angegebenen Grunde sprechen; sie bildeten im Objektiv- spektroskop kleine Hocker an der positiven Kohle, welche das Natriumsalz enthielt. Solche Hijcker waren rechts und links von den am besten beobachtbaren Flammen der ersten sowohl als der zweiten Nebenserie zu sehen, namlich bei I n = 4 und 5, bez. IIn = 5 und 6. Die Begleiter der ersten Neben- serie waren deren Flammen dicht angelagert, der nach Violett zu gelegene Begleiter war deutlicher als der nach Rot zu ge- legene. Es erscheint nicht zweifelhaft, daS der deutlichste dieser Begleiter der ersten Nebenserie mit der von den Herren K a y s e r und Runge gemessenen und auBer den Serien be- lassenen Doppellinie A = 567,592 und 567,040. 10-6 mm koin- zidiert. Die Begleiter der zweiten Nebenserie waren sehr vie1 weiter rechts und links von den Gliedern dieser Serie entfernt und deshalb deutlicher zu beobachten, doch erschienen sie nichtoft. IhreOrter waren beih=527; 510; 482; 473.10-6mm.

Die Existenz mehrerer Nebenserien bez. Satelliten im Spektrum des Natriums nahert die Blkalicii in spektrnler Hin- sicht den anderen Metallen.

Elektrischer B0~9en und Spektren der Metalle. 619

18. Die im vorliegenden mitgeteilten Beobachtungen haben in den verschiedenen Teilen de1- Flammen des metallhaltigen elektrischen Bogens Lichtquellen gezeigt, welche j e eine ein- zelne Spektralserie gesondert emittieren. Auf die Frage, ob eine bestimmte Stelle des Bogens deshalb nur eine einzelne, bestimmte Serie liefere, weil die dort befindlichen Emissions- zentren - als welche wir die Metallatome auffassen (1) - anderer Schwingungsweisen nicht fahig waren, oder deshalb, weil die dazu nijtige Erregung dort fehlte, kann man zu- sammenfassend die Beobachtungen dahin deuten, daB jedes Metallatom im Bogen, wahrend es die verschiedenen Flammcn- schichten passiert, ‘eine Reihe verschiedener Zustande annehme, cleren mindestens so viele sind, als sein Spektrum Serien ent- halt. Uber diese Zustande selbst sagen die Beobachtungen zunachst nur aus, daB sie nicht etwa Resultat der elektrischen Stromung im Bogen sind, denn ihre raumliche Verteilung war ganz an die von den elektrischen Stromungslinien unabhangige Flammenform gebunden ( G ) , was mehr auf Einflusse chemischer Art zu deuten schiene.’)

Soviel mir bekannt, lag bisher nur eine vereinzelte Beob- achtung vor, welche mit dem hier Mitgeteilteii zusammentrifft ; sie bezieht sich nuf den elektrischen Funken und speziell auf bestimmte Spektrallinien des Wismuts. Die Herren Schust e r und H e m s a l e c h haben gezeigta), daI3 im Funken von Wis- mutpolen die Emissionszentren bestimmter Linien mit der Ge- schwindigkeit von etwa 1400 m/Sek. sich durch den Raum bewegen , wahrend die Emissionszentren anderer Linien des- selben Metalles nur eine Geschwindigkeit von etwa 400 m / Sek. besitzen. Zwei Dinge, welche unter gleichen auWeren Um- stsnden verschiedene Geschwindigkeiten annehmen, kiinnen nicht identisch beschaffen sein, und doch ist aller Grund vorhanden, jene Emissionszentren beider Art als Wismutatome anzusehen.

1) Fruhere Beobachtungen an brennenden Gasen hsben wahrsehein- lich gemacht (Ann. d. Phys. 9. p. 642. 1902), daB die Metallatome in denselben fortwtihrend wechselnde elektrische Ladungen tragen. In der Reihe von Zustanden, welche dabei durchlaufen werden, muB einer der Emission dcr Hauptserie entsprechen, denn diese ersclieint in den damals untersuchten I’lammen.

2) A. S c h u s t e r u. G. H e m s a l e c h , Phil. Trans. A, 193. p. 205 u. 207. 1899.

850 P. Zenartl. Blektriscfier Boyen und Siiektren cler Jetal le .

Ini iibrigen sind vermutungeweise uncl in unbestimmter Form Spektrallinien bez. Serieii schon oft mit Atomzustiinclen verkniipft worden. Man ist hierin sogar soweit gegangen, eiii Zerfallen der Atome anzunehmen und die verschiedenen Spektral- linien oder Serien eines IlIetalles ebenso vielen Sorteri von Bruchstucken seiner Atome zuzuschreiben.l) Hierzn iqt zu be- nierken, daI3, obgleich die geonietrische Teilbarkeit der Atome nicht zu bezweifeln ist und obgleich die physikalische Teilbar- keit derselben um so naher geruclct erscheint, j e mehr Einzel- heiten neue Beobachtungen in unsere Bilder der Atome bringen, dennocli jeder Nachweis einer geschehenen Teilung fehk2) Aucli unter den extremen Verhaltnissen des elektrischen Bogens oder Funkens sind bisher nur Erscheinungen beobachtet, welche auf das Vorhandensein ungeteilter Atome hinweisen : Samtliche Spektralserien der Alkaliinetalle beispielsweise be- stehen aus Linienpaaren , und die Schwingungsdifferenz aller Paare ist Funktion des Atomgewichtes. Wenn danach bei der Emission aller Serien eines unci desselben Metalles die ganze Masse seines Atomes eine Rolle spielt, so ist es das Nachst- liegende, diese ganze Masse in den Eniissionszentren auch als vorhxnden anxunehmen.

Der Begriff des Atomzustandes zur Erlauterung der nun nacligewiesenermaBen getrennt niijglichen verschiedenen Schwiii- gungsweisen muB daher zunachst wohl in weiterem Sinne ge- faBt bleiben.

K i e l , Ostern 1903.

1 ) Vgl. die Zusamnienstellung der Literatur in H. I Z a y s e r , Ilandb. d. Spektroskopie ‘2. p. 265 ff. 1902.

2) Hr. J. J. T l i o m s o n weist in Hinsicht der Fragc nacli der Teil- barkeit der Atome darauf hin (Phil. Mag. ( 5 ) 45. p. 547. 1599), dab hei der Erzeugung von Iiathodenstraltlen in einer Entladungsrahre die elek- trischen Quanten der Strahlen, welche Masse besitzen, ron den Atomen des Gases abgetrennt werden; jedoch erscheint das Resultat solcher Ab- treunung nicht verschiedener vom urspriinglichen Atom als etwn ein elektrolytisehes Ion verscbieden ist von seinem Atom oder eiii Cupro- von eiiwin Copri-Kupferatom, so dab auch hier dcr Sachweis der Teilung eines Atoms in cigentlichem Sinne noch aussteht.

(Eingegaugen 12. April 1903.)