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6. fiber d$e Di8persQon dee Ste insakes zsnd Sylv$ias im Ultrarot;
von 3. P a s c h e n .
Trotz zahlreicher Messungen, einerseits von Lang 1 ey I),
andererseits von Rubens allein und mit verschiedenen Mit- arbeitern, ist die Dispersion von Steinsalz und Sylvin im Ultrarot noch nicht so genau bekannt, wie es bei den heutigen Hilfsmitteln moglich und im Hinblick auf die hlufige Ver- wendung besonders des Steinsalzes fiir Strahlungsmessungen wtinschenswert isti Nur die neuesten Messungen Langleys am Steinsalz sind bis etwa 2,3 p von bewundernswerter Pra- zision. DarIlber hinaus scheinen sie-weniger genau. Jenseits 6,4 ,u liegen fiir Steinsalz nur die Messungen von Rubens vor, welche noch weniger genau sind, dafiir aber bis zu auber- ordentlich langen Wellen reichen. Bis 8,i’ p hat Rubens durch Vergleich mit einem Fluoritprisma auf Grund meiner Dispersionsbestimmung des Fluorits Brechungsexponenten er- mittelt. Dariiber hinrtus werden schmale Prismen nnd Gitter mit groBer Oitterkonstanten benutzt , um geniigende Energie zu erhalten. Die Resultate sind entsprechend der grof3en Un- reinheit des Spektrums naturgema6 ziemlich nnsicher. Fur Sylvin liegt eine Messung von J. Trowbridge vor, in der bis 6,9 p ein Rowlandgitter benutzt wird. Dartiber hipPus, bis 11 p , verwendet Trowbridge Gitter mit gro6er Gitterkon- stanten. Seine Resultate aber sind urn relativ g o 6 9 Bet ree bereite im Sichtbaren fehlerhaft. Die Literatur ist zusammen-
1) 8. P. L s n g l e y , Ann. de chim. et phys. (6) 9. p, 433. 1886; Ann. of the Aetrophys. Observ. of the Smithsonian Institution 1. p. 219. 1900.
2) H. Rubens, Wied. Ann. 46. p. 254. 1892; 63. p. 278. 1894; 84. p. 482. 1895; H. Rubens u. B. W. Snow, Wied. Ann. 46. p. 535. 1892; H. Rubens u. E. F. Nichols , Wied. Ann. 60. p. 45. 1897; H. Rubens u. J. Trowbridge , Wied. Ann. 60. p. 733. 1897; J. Trow- bridge, Wied. Ann. 66. p. 612. 1898.
Dispersion des Steinsakes und Sylvins im Ultrurot. 121
gestellt von F. F. Martens1), dessen Anmerkungen p. 620, 621, 625 zur Illustration des Gesagten etwas beitragen konnen.2) Es scheint, dab die von R u b e n s und seinen Schulern be- nutzten Prismen ungeniigend plane Flilchen hatten , wie auch M a r t e n s vermutet.
Nachdem ich durch die Freundlichkeit des Hrn. Dr. H. H a u s w a1 d t groBere klare Sylvin kristalle und durch das Entgegenkommen des Hm. Kommerzienrates L ich ten be rge r in Heilbronn noch gr6Sere Steinsalzstiicke erhalten habe, konnte ich Sylvin- und Steinsalzprismen eum Studium des ultraroten Spektrums benutzen. Ich habe zunachst die Wellen- langenskale dieser Prismen so genau, bzw. fiir Steinsalz viel- leicht noch etwas genauer bestimmt als friiher diejenige eines Fluoritprismas. Diese Messungen , welche fiir Steinsalz bis 16 p, fur Sylvin bis l?,? p reichen, dtirften die oben skizzierte Ljiicke ausfiillen und das Qebiet exakter Wellenliingenmessungen i m Ultrarot, welches bisher nur bis etwa 9,4p reichte, erheb- lich erweitern. Sie werden ferner denjenigen erwiinscht sein, welche in Ermangelung eines Fluoritprismas bei Benutzung eines Steinsalzprismas jenseits 4 p erheblichen Unsicherheiten ausgesetzt waren.
Die benutzte Methode ist diejenige Langleys , welche ‘,isher fiir langere Wellenlilngen allein brauchbare Resultatc ergeben hat. A h (fitter diente bis etwa 11 p ein planes Reftexionsgitter von R o wland mit 40 Strichen pro Millimeter, auf Rowlands letzter Maschine unter seiner Aufsicht geteilt. Die geteilte Flilche ist 8 cm breit. Es ist das bessere der zwei Gitter, welches E. Giesings) fur die absolute Messung einer Wellenlange benutzt hat. Aus Gies ings Arbeit folgt, daS es noch in sehr hoher Ordnung (die 81te ist noch zu exakter Messung verwandt) der Theorie gemad sich verhalt. Mittels zweier silberner Hohlspiegel wurde das Spektrum dieses Gitters auf dem Spalte des Spektrobolometers scharf ent-
1) F. F. Martens, Ann. d. Phys. 6. p. 619-626. 1901. 2) Die Beurteilung der letzten Lsngleyechen Arbeit seitens dcs
Hrn. Martens, die sicb z. B. darin bekundet, daE in Langleys Brccbungeexponenten die 5“ Dezimale einfach weggelaesen wird, obwolil die 6” von L a n g l e y angegeben wird, entepricht den Tatsachen nicht.
3) E. Gies ing , Ann. d. Phys. 22. p. 333. 1907. Annalen der Phpnik. IV. Folge. 26. 9
122 F. Puschen.
worfen, so da6 allein durch Drehung des Gittertisches eine beliebige Wellenlllnge des Gitterspektrums zur Koinzidenz mit dem Spalte gebracht werden konnte. Zur Definition der Wellen- lange diente die objektiv auf dem Spalte abgebildete Natrium- linie einer bestimmten haheren Ordnung, wilhrend die daraus berechneten koinzidierenden Wellenliingen bestimmter niederer Ordnungen bolometrisch im Prismenspektruln festgelegt wurden, nachdem die Natriumflamme durch eine Nernstlampe ersetzt war. Der Spalt dea Gitterapparates wude so schmal gehalten, daB in den Prismenapparat ein Wellenlflngengebiet gelangte, dcssen Energiekurve nicht breiter war, als die einer homogenen Spektrallinie. T r o wbridge glaubt durch Verbreiterung des Uitterspaltes die Dispersion des Gitterspektrums gleich der des Prismenspektrums machen zu diirfen, um groSere Energie zii erhalten, tibersieht aber, da6 dabei die Definition der Wellen- llnge betriichtlich leiden kann. Solange die Energie zur Meesung geniigt, ist es angezeigt, die Dispersion des Qitterspektrums so gro6 wie moglich zu machen. Mit dem empfindlicheren Bolometer wird daher im allgemeinen die groBere Genanigkeit erzielt. Ich glaube, schon durch mein erheblich empfindlicheres Galvanometer eine grol3ere Bolometerempfindlichkeit benutzt zu haben als friihere Beobachter.
Von 11 p an benutzte ich ein selbstgefertigtes planes Roflexionsgitter aus Neusilber mit zehn Strichen pro Milli- meter. Es wurde auf einem Abbeschen Komparator dnrcl! Iiopieren des Komparatorma6stabes geteilt und gab gute De- finition bis zur Natriumlinie 40”’ Ordnung. Auch bei ihm konnte das sichere Verfahren angewandt werden, die zu messende Wellenlange durch Koinzidenz mit einer sichtbaren Linie hoherer Ordnung objektiv exakt auf dem Spalte des Spektrobolometers abzubilden. Auch hier wurde durch Verengung des Gitter- spaltes die Dispersion des Gitterapparates betrbhtlich gro6er gehalten als die des Prismenapparates. Nur bei den zwei laiigsten Wellenlangen wurde der Gitterspalt etwas erweitert, aber nicht so viel, daB die Energiekurven des Prismenbildes breiter geworden waren. Mehrere Wellenlflngen sind mit bciden Gittern gemessen , ohne da6 die Resultate verschiedeii wurden. Die Anordnung ist skizziert in der nachstehendeu Figur.
Di-spersion des Steinsakes und Sylvins im Ultrarot. 1 23
Das Rowlandgitter mit 40 Strichen war nur unwesentlich lichtsbirker fiir lange Wellenlangen niederer Gitterordnungen, als das friiher von mir he- nutzte konkave Rowlandgitter mit 1.10 Strichen pro Milli- meter. Reduziert auf gleiche Dispersion diirfte ee sogar viel- leicht etwas lichtschwilcher sein. Dagegen war ee auber- ordentlich lichtstark in seinen hohen Ordnungen. Dae von z, mir selbst gemachte Gitter zeigte in niederer Ordnung far. Beugungswinkel nach der einen Seite etwa die vier- fache Lichtstarke ale filr solche nach der anderen
Lichtstirke des Gitters far N Nernsthdeo.
lunge Wellen sehr von der 6, s, s,s, silberne Konkavspiegel.
Tiefe der Furchen abhhgt . Ein anderes selbstgefertigtes g$,zter. Gitter mit weniger tiefen Furchen (10 pro Millimeter) war aogar lichtachwiicher als das Rowlandgitter mit 40 Strichen pro Millimeter.
Der Prismenapparat beetand in einem groSen Spektro- meter von Fuesa , der Winkelmeesungen rnit einer Qenauig- koit von 1 Sek. gestattet. Er ist mit silbernen Konkavspiegeln von 35 cm Brennweite ausgestattetl) Es wurde sowohl mit Bolometeretreifen verechiedener Breite, wie auch rnit Thermo- saulen nach R u b e n s gearbeitet. Letztere waren aus erheblich dilnneren Materialien, hier zum Teil unter Mitwirkung des Hrn. Weller gefertigt, als die klluflichen QBulen, so da6 die Tem- peraturerhiihung bei Bestrahlung bedentend schneller vor sich ging. Pie waren auch anders montiert, so da6 Storungen durch Luftstrijmungen fortfielen, und da6 sie leicht gegen Bolometer
1) Die Spiegel sind so angeordnet, daS die Reflexion unter maglichst klcincm Inzidenzwinkel erfolgt. Bei den kiinflichen Spiegeleinrichtungen ist hierauf nicht genifgend Gewicht gelegt.
n u s4 Seite. Es scheint, da0 die s,
a Plansflegel.
2 ~ * ~ ~ ~ ' ~ ~ P e r i o n s g i t t e r .
9 '
124 F. Paschen.
ausgetauscht werden konnten. Vor den empfindlichen Lot- stellen befand sich ein Spalt. Fur die okulare Einstellung der Natriumlinie auf diesen Spalt, welche Ausgangspunkt jeder Messung war, betrachtete man das objektiv auf den Spalt- backen scharf entworfene Rild mit einem Fernrohr von der Spiegelseite aus, da die Lotstellen hinter dem Spalt fast keine Lucke mehr GeilieSen.
Bis zur Wellenlange 8 p betrug die Breite der Bolometer- streifen oder der Blenden vor der Thermosaule 3 Bogenminuten, jenseits 8 p bis zu 12 Bogenminuten.
Das Bolometer ist bei guter Abgleichung der beiden Streifen, wie solche mit L u m m e r - K u r l b aum scher Platinfolie maglich ist, empfindlicher als eine Rub enssche Thermosilule (gleicber Breite). Allein in den kleinen und niederen Raumen cles Tiibinger Institutes, in denen sich die Lufttemperatur bei Anwesenheit nur eines Menschen sehr schnell andert, kann die hohe Empfindlichkeit des Bolometers nicht so ausgenutzt werden, wie es in groSen und besonders hohen Riiumen moglich ist. Infolgedessen erwies sich hier die Thermosaule als mindesteiis ebensogut brauchbar. Ihre Handhabung unter den Sttirungen der wechselnden Lufttemperatur war jedenfalls bedeutend ein- facler. Nur bei luftdichtem AbschluB der zwei empfindlichen Bolometerstreifen konnte ich hier bisher die volle Empfind- lichkeit des Bolometers erreichen, mit der ich friiher in haheren Raumen ohne Schwierigkeit gearbeitet habe.
Das benutzte Sylvinprisma hat die Dimensionen: Hiihe 5 cm, Breite der brechenden E’lache 4 cm, Winkel 53,4O. Das benutzte Steinsalzprisma hat die Dimensionen: Hohe 6 cm, Breite der brechenden Flache 7,5 cm, Winkel 50°.
Die Prismen wurden von der E’irma Zeiss geschliffen. Es erwies sich aber rsls notwendig, sie hier selber zu polieren. Dies geschah mit einer von Zeiss gelieferten Poliervorrichtung auf einer planen Asphaltflache mit Wasser und Pariser Rot, bis die Flilche plan und poliert war. Danach wurde die Flache auf einer uber planes Glas strail gespannten, mit abso- lutem Alkohol hefeuchteten Kattunflilche kurz nachpoliert. Hierdurch erhalten die Flachen eine bedeutend bessere Politur und vor allem langere Haltbarkeit, selbst wenn sie nur wenigo Male fiber die Kattunflache hin- und herbewegt werden, urn
.
Dispersion dcs Steinsakes iind Sylvins im UZtrarot. 125
ihre Planheit nicht zu gefahrden. Nach allerdings ziemlich niuhscligen Versuchen gelang es, Flachen von 7 x 7 om2 so plan zu polieren, daB der Prismenwinkel auf eine Bogen- sekunde konstant war.') Zur Messung des Winkels diente ein zweites gro6es Spektrometer von F u e s s , dasselbe, welches Hr. G ies ing benutzte, und welches Winkelmessungen mit einer tatslichlichen Genauigkeit von 1 Sek. gestattet.
Die Messungen sind zunachst Differenzmessungen des Winkels zwischen der okular eingestellten Natriumlinie und dem bolometrisch ermittelten ultraroten Streifen bestimmter grd3erer Wellenlange.2) Zur Reduktion des Winkels auf das bolometrisch eingestellte Bild der Natriumlinie habe ich wie frtiher 3, genau die Abweichung zwischen bolometrischer und okularer Einstellung auf eine Linie fiir jedes Bolometer oder jeden ThermosLulenspalt ermittelt. Ea sei nochmals ausdrtick- lich betont, da6 die Abweichungen oft von einer nicht zu ver- nttchlLssigenden GroDe waren, wie folgende Bestimmung fur einen Thermosaulenspalt von 3 Min. Breite zeigt.
Bolornetrische minus-okulare Einstellung ermittelt an dem ungebrochenen Bilde des Spektrobolometers (bei abgenommenem Prisma) bei verschiedenen Temperaturen an verschiedenen Tugen in Minuten:
15" c. 7-
190 c. 17" C. -- + 0,290 + 0,268 + 0,284 + 0,273 + 0,253 Ferner m r d e eine genaue Bestimmung des Brechungs-
exponenten fur Natriumlicht bei verschiedenen Zimmertempe- rnturen vorgenommen.
Jede der in Tab. I angefahrten Zimmertemperaturen war einen Tag lang konstant gehalten. Man beobachtete ofter hintereinander bei dieser gleichen Temperatur. Da aber wahrend
1) Dies gelang bei grouen Prismen erst, als die Prismen beim Polieren mit dickea Handschuhen gefaf3t wurden. Bei direkter Beruhrung mit der Hand scheint die Erwiirmung dee Prismas zu ungleichmtif3ig zu sein.
2) Meine letzte Dispersionsbeetimmung des Fiuorita beruht eben- falls auf solcher Differenzmeesung und bezieht sich daher auf diejenige Temperatur, bei der der Brechungsexponent fur die WellenUnge 0,68932 p 1,43393 betriigt. Die angegebenen Temperaturen sind nur noch far die Differem von Belaag. Diese Bestimmuag iet also mit meinen fruheren ver- gleichbar und Hrn. M a r t e n s Bemerkung p. 616 Anm. 6 1. a. nicht zutreffend.
3) F. P a s c h e n , Wied. Ann. 63. p. 318. 1894.
126 F. Paechen.
jeder Messung durch die Anwesenheit des Beobachters und der Flamme die Temperatur urn mindestens 0,3O C. stieg, die groBen Prismen aber nur an den Ranten solchen schnellen Temperatnrhdernngen folgten , ist hierdnrch eine Qrenze der Genauigkeit gegeben, so dal3 die 6te Dezimale nur noch auf einige Einheiten sicher ist. Ftir Steinsalz sind die Brechnngs- exponenten im Ultrarot angeschlossen an den Brechungs- exponent fur Natriumlicht bei 18,OO C.; die angegebenen Werte beziehen sich also auf 18,OO C. unter der Annahme, da6 die Differenz des ultraroten Brechungsexponenten gegen den des Natrinmlichtes nicht yon der Temperatur abhbgt . Da dies nicht genau zutri&, sind die Beobachtungstemperaturen an- gegeben. Soweit sie von 18,0° abweichen, kllme eine jetzt noch nicht bekannte Temperaturkorrektion in Betracht. Die Beobach- tungen fir Sylvin sind in gleicher Weise auf 15,OO C. reduziert.
Beobachtungen an 8teineals.
Tabe l l e I. Prismenwinkel 50 1’ 38,39”; mittl. Fehler 0,55”.
Brechungsexponent rz fur die Wellenliinge 0,58932 p (Einstellung rruf den diinklen Zwiscbenraum zwischen den beiden gut getrennten Natriumlinicn).
_ _ ~ . -
Temp. OC.
~ ~~ _ _ ~.
12,o 13,6 14,4 15,6 16,8 17,2 17,8 18,25 19,l 19,4 19,4 20,o 20,1 20,2 20,3 21,3
beob. 1,544
510 460 434 393 344 340 32 1 310 284 270
-~ ~ ~
268 245 242 238 234 199
12 1 bcr. 1,544 - -
[I ;A; I 434 1 393 ’ 354
340 ’ 320 1 305 ’ 271
267 267 246 243 239 236 202
I
A beob.-ber.
Einh. 6te Dez.
- 4 0 0 0
- 10 0
4-1 4 - 5 + 7 f 3 i - 1 - 1 - 1 - 1 - 2 - 3
-~ ~ - - ~
Dispersion des Steinsakes und Syluiiis im Ultrarot. 127
Die berechneten Werte entsprechen der Interpolations- formel :
nr = 1,5444134 - (1 - 15)0,0000335.
Fur 18,0° C. folgt als Wert 1,644313. Dieser liegt allen bolometrischen Messungen zugrunde.
T a b e l l e 11. Weitere okulare Beobachtungen redueiert auf 18,0 O C.
Linie =I H a H. K rl (p) 0,486149 0,656304 0,706548 0,766529 q8 1,663399 1,540672 1,688683 1,536712
Die bolometrischen Messungen enthblt Tab. 111. m / n be- deutet, daB die Natriumlinien mw Ordnung auf dem Priemen- spalt abgebildet waren, und im Spektrum nw Ordnung die Wellenlilnge m / n x 0,58932 p beobachtet wurde. 6 ist die beobachtete Minimalablenkung , mi. F. 6 ihr mittlerer Fehler, mi. F. A ist der Wellenlhgenbetrag, der mi. F. 6 entspricht, mi. F. n ist der mittlere Fehler des Brechungsexponenten n.
Hr. F. F. M a r t e n s hat zur Darstellung der 1901 vor- liegenden Beobachtungen im Ultrarot und eigener im Sicht- baren und Ultraviolett Konstanten der Ket te lerschen Die- persionsformeln fiir FluSspat, Steinsalz nnd Sylvin berechnet. Fur FluSspat stellt die Martenssche Formel meine Beob- achtungen nicht besser dar, als die von mir friiher berechneten Formeln. Meinen neuesten Beobachtungen iiber FluSspat, welche M a r t e n s nicht beriicksichtigt, welche nach meiner Meinung aber die sichereten sind, entsprechen die von mir berechneten a) Formeln jedenfalls ftir Interpolationszwecke bei Strahlungsmessungen erheblich besser.
Auch zur Darstellung der vorliegenden Beobachtungen an Steinsalz und Sylvin geniigen die Formeln von M a r t e n s nicht. Sollen fiir Steinsalz ferner auch die hlartenschen Beob- achtungen im Ultraviolett mit dargestellt werden, so entsteht eine groSe Schwierigkeit dadurch, da6 die urspriinglichen Beob- achtungen von M a r t e n s, nach welchen Formeln berechnet
1) Die s a k e r e der zwei weit getrennten Kaliumlinien, Wellenlange nach H. Hermann, Ann. d. Phys. 16. p.684. 1905.
2) F. Paschen, Ann. d. Phya. k p. 303. 1901.
Tabelle In
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tein
Ed
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~ .~
I/& / 12
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- -
1
413 6/4 513
612
1012 61 1
10;1 2212 2412 1311 2712 l5
/l 17/1
412
411
711 1712
2011 221 1
2511 2411
2611 2711
I ~
--
.
0,58932 0,78576 0,88398 0,98220 1,1786 1,7680 2,3573 2,9466
4,12524 5,0092 5,8932 6,4825 7,0718 7,6611
3,5359
7,9558 8,8398
10,0184 11,7864 12,9650 14,1436 14,7330 15,3223 15,9116
6 -
._
-~
31" 30' 26,26" 30 59
7,12 30 50 59,44 30 44 58,24 30 37
6,28 30 25 55,90 30 19 55,60 30 14 52,12 30
9 41,86 ,
30 3 54,16
1 29 53 46,30 29 42 31,96
1 29 33 30,16 29 23 47,92 29 13 26,50 29
7 43,36 I
28 49 45,22 ~
28 22 16,36 I
27 33 59,76 26 56 25,12
I 26 15
1,30 25 52 20,74 25 26 54,40 25
3 11,02
~ 1,75"
' 2,90
1 1,16 0,94 1,30 1,04 0,87 1,19 1,97 2,63 6,79 5,54 4,64 2,74 5,26 2,84 8,O
5 7,03
14,64 11,44 7,42 8,06
10,25
n _
__
.
1,5443 13 1,5361 38 1,5340 1 1 1,532435 1,530372 1,527440 1,525563 1,524534 1,523173 1,521648 1,518978 1,516014 1,513628 1,511062
' 1,508318
1 I ,506804
1 1,502035
1 1,494722 1,481 8 16
, 1,471720 1,460547
! 1,454404
1 1,447494 1,441032
mi. F. I -
-.
-
0,000313 0,000681 0,0003555 0,000496 0,00189 0,OO 192 0,00166 0,00214 0,00321 0,00362 0,00796 0,00898 0,00460 0,00250 0,00464
0,00546 0,00392 0,00731 0,00515 0,00308 0,00323 0,00388
0,00221
-
mi. F
. n 0,0000 - -- . -~
076 127 051 041 057 046 038 052 087 116
I 299 244 205 121 232 126 368
I 314 657 516 262
, 365 466
I
Zahl T
emp.
Beob. I
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7 16,O
7 15,4
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15,7 5
i 14,s
7 17,s
6 I
14,6
P 15,8
Dispersion des Sieinsalres und Sylvins im Ultrarot. 129
sind, groSe Fehler haben. Filr das sichtbare Gebiet berichtigt Mar t ens diese spater.') Fiir dao Ultraviolett schreibt er: ,,Auch die Exponenten in dem Gebiet von 231-400 ,up werden mit einem iihnlichen Fehler behaftet sein" (Fehler von 20 Ein- heiten der 5ten Dezimalen). Er berechnet aber keine neuen Formeln. Wegen der Unsicherheit der Beobachtungen im Ultraviolett habe ich nur einige Wellenlingen der M a r t en s - schen Beobachtungen nach seiner Angabe korrigiert und mit verwendet zur Aufstellung von Formeln, welche also besonders fur das sichtbare und ultrarote Qebiet als Interpolationsformeln fur Strahlungsmessungen dienen khnen .
Die Annahme yon mehr als einer Eigenschwingung im Ultrarot ist zur Darstellung des vorliegenden Materiales un- notig. Da die Wellenlihge dieser Eigenschwingung aber nicht genau mit der von Rubens bestimmten Wellenlange der ,,Rest- strahlen" des Steinsalzes ilbereinstimmt , konnte man nach Mar t ens verfahren, die Rubenssche ,,Reststrahlen"-Wellen- lange fur eine Eigenschwingung einsetzen und den dadurch entstehenden Schaden durch die Annahme einer weiteren Eigenschwingung wieder gut zu machen suchen. Allein es zeigt sich beim Steinsalz wie beim FluSspat, da6 dadurch nicht einmal ein so guter Anschlu6 erzielt wird, wie bei der Annahme einer einzigen, von der R u b ensschen ,,Reststrahlen"- Wellenlange abweichenden Eigenschwingung.
Bei FluBspat liegt die aus meinen Dispersionsbestimmungen yon mir berechnete eine Wellenlange bei '35,5 p. R u b e n s hat zwei hervortretende Reflexionsmasima bei 24 und 31,6 p beobachtet. Mar t ens mu6 zur Darstellung der Beobachtungen au6er diesen noch eine Eigenschwingung bei 40,52605 p an- nehmen. Bei dieser Wellenlange hat R u b e n s kein hervor- tretendes Reflexionsmttximum beobachtet. Danach liegt die Sache doch moglicherweise so, daE die Rubensschen ,,Rest- stra.hlen"-Wellenl~ngen entweder zu fehlerhaft sind , als da6 ihre Werte in die Dispersionsgleichungen tibernommen werden konnten, oder daS sie sich nicht auf diejenige Eigenschwingung beziehen, welche aus gro6erer Ferne den Dispersionsverlaiif regelt. Die erste Eventualitat ist im Hinblick auf den nicht
1) F. F. Martens, Ann. d. Phys. 8. p. 460. 1902.
130 P. Paschen.
beobachteten Verlauf des zn den Beobachtungen benutzten kontinuierlichen Spektrums und die nicht bekannte selektive Absorptionsfahigkeit der Thermosii.de nicht ausgeschlossen. Betreffs der zweiten ist zu bedeaken, daB die Dispersion am weiterer Ferne beeinfluf3t wird durch breite und starke Ab- sorptionsgebiets, wahrend Maxima der ,,Reststrahlen" beob- achtet werden in etarken aber schmalen Absorptionsgebieten.
FluBspat kijnnte z. B. sehr wohl die starkste und breiteste Eigenschwingung bei 35,5 p haben. Damit wiirde die Be- rechnung der Dispersionsbeobachtungen mit Hilfe der Ruben s- schen ,,Reststrahlen"-Maximen und einer weiteren angenommenen Eigenschwingung nach dem Verfahren von Martens keine physikalische Bedeutung mehr haben.
Ich habe geglaubt, aus diesen Griinden das Martenssche Verfahren nicht anwenden zu sollen. Ich berechne die Le- deutend einfachere Formel mit einer einzjgen Eigenschwingung im Ultrarot. Die Wellenlange dieser Eigenschwingung be- rechnet sich fur Steinsalz aus der Dispersion zu ungefahr 60 p, waihrend Rubens ein ,,Reststrahlen"-~aximnm bei 51,2 p findet. Aus ilhnlichen Griinden ist fur ba in F1. I1 nicht ein beobachteter Wert der Dielektrizithtskonstanten eingeaetzt.
Bezuglich des Ultraviolett, wo Mart ens f i r Steinsalz und Sylvin ebenfalls zwei Eigenschwingungen annimmt, habe ich keine Rechnungen zur Priifung der prinzipiellen Berechtignng der Mar tensschen Annahme gemacht, sondern vorlau6g wie
. Martens zwei Eigenschwingungen angenommen, fiir die sich aber erheblich. andere Konstanten ergeben, als bei Martens, nachdem die Marten sschen Beobachtungen korrigiert sind.
VergleicA der Beobacntungen mit den Formeln :
I. as = 2,330165 = 0,02547414
llfl = 0,01278685 1: = 0,0148500 h = 0,0,286086 M3 = 0,005343924
'1 = 0,0009286887
la = 5,680131 Jf8 = 12059,96 A: 3600. Die anderen Konstanten wie in I.
86E - 89 + PZ - &I + 98 + ZP + ST + 60 - 90 + €0 - 00 I0 - 60 - ZT - PT - €0 - El - 99 - 90 + 90 + PE - 01 + 9T + 60 + 9z f PO - zo + 01 4 91 + zz + fO - 81 f OT f 90 + LO + 90 + ~~
~ __
TTP- 09 -t 8E - TO - zz + TE + 01 + 11 - €0 - OT - 90 - LO - PI - 11 - 61 - 60 - TZ - 09 - TO - TO - 6E - GO + 60 + PO f TZ f 60 - EO - 90 f 01 + 11 -I- 60 - EZ + so + 20 + €0 + zo f
__
ESPE
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SOPEciQ'T 66EE99'1
8EEPP'T Z96GE'I ZEGLQ'T PZET9'K P969L'T 8PE68'1
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ZE68'E Z600'E
ZEZT'P 6EEF'E 99P6'2
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02286' 86ZZ16'
96888' 9L98L' PZ891'
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PO89E9' ZE689' Z068S'
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60P981'
l~lqa~qoaq
ZOl898'
OLPPOZ'
- ~ ~_- .
r
132 F. Paschen.
Tabel le IV (Fortsetzung). - _ - _ _ _ _ _ _ _ ~ __ -
I I , 12 1 1 beobacbtet-berechnet 11 0,0000 1 Reob.
beobachtet I beobachtet 11- ~ - - - - I - ____ - I I 1 I _ - -
7,0718 I 1,511062 'I - 21 i - 04 P.
6,4825 1,513628 l 1 00 -I- 17 Il---P 467 -161 j -144 I( L.
7,6611 I 1,508318 1 1 + 11 1 + 26 1 ,
7,9558 1 1,506804 1 1 - 24 I - 08 8,8398 1,502035 1 + 7 ,! ' 4-19 1
7 1
10,0184 1,494722 1; - 23 ' - 19 I 9 ! I I "
11,7864 , 1,481816 + 01 - 14 12,9650 I 1,471720 1 1 - 48 -72 ,! 1.4,1436 I 1,460547 1 + 50 I + 22 17
14,7330 1,454404 1 1 t- 28 1 f 03 , l
- 15,3223 1,447494 1 ' -424 , - 441 7,
15,9116 1,441032 11 - 79 I - 80 . ,, 20,57 , 1,3735 +152 ') -I-917') 1 1 R. u. N. 22,3 ' 1,340 1 1 - 775 1) +8711) I1 ,, ,,
Veryleich meiner Steinsalzbeobachtungen mit denen L ang l e y s. Langleys Beobachtungen werden dazu reduziert:
1. von 20° C. nuf 18O C. (+0,000067), 2. von m / n x 0,58902 auf ? t h / n x 0,58932.
Tabelle V.
I1 1 1 - ~ =.
m / n 1 1 1 P.
- - 1 - - - 3/2 1 ,85398 2/1 / i 1,1786 311 I \ 1,7680 411 ' 1 2,35728 5/l I 2,9466 717 1 4,12524 loll 1 5,8932 1111 6,4825
1. ang ley beob.
_____ 1,533952 1,530312 1,527377 1,525785 1,524359 'J 1,521564 1,515497 3, 1,5134134)
Reduktion u 0,58932 -__l --__ - 0,000008 - 0,000005 - 0,000003 - 0,000003 - 0,000003 - 0,000006 - 0,000011 - 0,000013
$8 reduz.
1,534011 1,530374 1,527441 1,525849 1,524423 1,521625 1,515553 1,513467
P.-L. 0,000
-___
000 - 002 -001 +014 +111 + 023 3-461 +161
1) Einheiten der 6lCn Dezimalen! 2) p. 262 von Langley bezeichnet als ,,observation unsatis factory.'' 3) Wahracheinlicher Fehler nach Lan gl ey 0,000042. 4) Wahrscheinlicher Fehler nach Langley 0,000060. . '
Dispersion des Sieinsakes und Sylvins im Ultrarot. 133
Wie auch aus Ttlbelle I V ersichtlich, ist die Uberein- stirnmung bis 2 p eine vorzugliche. Die Beobachtungen Lang- l eys bei 5,8932 und 6,4825 p halte ich fur unrichtig. Rei diesen W ellenlangen blieb ihm infolge seiner groSen Dispersion zu wenig Energie, so da6 die Spalte unverhiiltnismii6ig breit gemacht werden muBten.
7mgleich rnit R u I , e n s l), der ein Steinsalzprisma an meine Dispersionsbestimmung des FluBspates anschlieot. Ftir I = 0,589 p ohne Temperaturangabe n = 1,5441 zeigt eine Korrektion aller n um + 0,0002 an, damit wenigstens die 4te Dezimale richtig mird.
AP augegeben
,5893 1,5441 + 0,00021
98 P. - R.
i,59
8,67 i- 0’00015 } Formel I - Rubens.
1,5085
1,5030 - 0,00006
Yergleich mil R u b e n s und Z’rowbridge:z)
I ( P I R. u. T. F1. I - R. U. T.
,589 1,5441 + 0,00021
9,95 1,4951 + 0,00094
1 1,88 1,4805 + 0,00056
13,94 1,4627 - 0,00180
15J39 1,4410 . + 0,00026
17,93 1,4148 + 0,00017
Beobachtungen an Sylvin.
Eine erste Bestimmung der ultraroten Brechungsexponenten ist im Sommer 1902 von Hrn. R o b e r t Wel l e r hier mit dem Rowlan d schen Plangitter ausgefilhrt. Die Flachen des Prisma aber wurden wlhrend dieser Untersuchung blind. Die E n - richtung zum Nachpolieren war damals noch nicht vorhanden. Die Resultate sind folgende:
1) H. Rubens, Wied. Ann. 64. p. 482. 1895. 3) H. Ruben8 u. J. Trowbridge, Wied. Ann. 60. p. 733. 1897.
3'. Paschen.
___
6 7
134
Meseun
- _____ 18,O 19,s 19,6
~
A (t4 - - -
,58932 1,1786 1,7679 2,9465
4,7144 5,3037 5,8932 8,2504 8,8397 10,0184 11,786 12,965
3,5358
Tabe l l e VI. :n von Wel ler 1902. Priemenwinkel 53O 22' 57,l".
___ __ __ 30° 40,26' 29 49,74 29 40,03 29 31,98 29 28,25 29 21,06 29 15,79 29 10,94 28 46,22 28 38,74 ,
1 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ~ _ _ _ _ _ _
4,O I 1,47395
28 21,63 3,6 27 51,78 ' 11,9 27 29,02 ' , 31,s
1,47305 1,47130 1,47002 1,46880 1,46276 1,46092 1,45673 1,44941 1,44385
zahl I Temp. oc. Beob.
Ich halte meine Beetimmungen fiir genauer als die Wel le r - schen. Sie diirften aber an Genauigkeit meine Steinsalz- bestimmungen nicht ganz erreichen, schon aus dem Grunde, weil das Sylvinprisma und damit die verfiigbare Energie er- heblich kleiner waren. Immerhin diirfte bis l op die 5@ Dezi- male des Brechungsexponenten noch ziemlich sicher sein.
Als Interpolationsformeln sind wie f~ Steinaalz uad friiher filr Fluorit zwei herechnet, und zwar nnter Beriicksichtigung der sarntlichen Meseungen von M a r t e n s im Sichtbaren und Ultraviolett, welche fiir Sylvin nachtraglich keine nennenswerte Korrektur erfahren haben. Ds M a r t e n s fur R = 0,58932 und 18O C. n = 1,49038 angibt, ich aber fiir 1 5 O 1,49044 finde, habe ich alle Brechungsexponenten von Mar tens urn 0,00006 erhbht, wahrend der Temperaturdifferenz eine Erhbhung urn 0,00010 entsprechen wiirde.
Eigene Messungen mil stets tadellosen PrismenfEiichen: Priemenwinkel 63O 20' 51,6"* 0,s".
Der Brechungsexponent fir 0,58932 p zwischen den Tempe- raturen + loo und + 21° C. ergab sich durch analoge Messungen wie bei Steinealz zu:
nt = 1,490445 - ( t - 15) 0,000034.
0,58
932
0,78
576
0,88
398
0,98
220
1,17
86
1,76
80
2,38
73
2,94
66
4,71
46
5,30
39
5,89
32
8,25
05
8,83
98
10,0
184
11,7
86
12,9
65
14,1
44
15,9
12
17,6
80
3,53
59
30°3
8' 3
7,l"
30
8 5
7,4
30
1 1
6,O
29
55
44,2
29
48
25,O
29
38
37,l
29 3
3 44
,6
29 2
9 58
,O
29 2
6 44
,l 29
18 48,7
29 1
4 15
,3
29
9 17
,5
28 4
4 22
,9
28 5
6 44
,l
27 4
9 21
,3
27 2
5 56
,7
27
0 39
,8
26 1
6 8,
8 25
27
31,4
28 1
9 49
,9
1,03
" 0,
83
1,O
l 1,
07
0,73
1,
44
1,97
1,
54
1,15
2,
57
1,52
2,
64
1,30
15
,3
21,3
20,s
14,3
i.5
8,9
1,49
0443
1,
4882
82
1,48
1422
1,
4800
84
1,47
8311
1,
4758
90
1,47
4751
1,
4138
34
1,47
3049
1,
4711
22
1,47
0013
1,
4688
04
1,46
4726
1,
4608
58
1,45
672
1,44
919
1,44
346
1,43
732
1,42
617
1,41
403
mi.
F. 1
01
0 - . 00
20
0022
00
33
0059
01
2 03
6 05
4 04
7 02
5 05
3 03
0 03
5 01
5 16
7 18
8 07
2 14
8 09
1 04
4
mi. F. n
1 Za
hl
1 T
emp.
0,
0000
p. 1
OC.
__
_
-.
~ -
__
--
-- --
-
-I 83"
1 04
04
03
1 I
06
I
06
1 1
08
05
I 1
10
1 I I
o5
j '
06
I 11
,
' 63
87
' 37
86
59
4 5 5 8 4 i G 7 6 7 6 9 G G 11
11 7 9 9
17,4
17
,s
17,5
17
,5
15,O
13
,8
14,s
15
,7
15,l
17
,l
136 F. Paschen.
( r ) , n beob. + I 0,00006 I ~~~
n beob. + ~ beob.-I(11) 0,00006 I 0,000 i beoh.-I(I1)
0,000
,274871 I 1,56386 I -02 ,281G40 1,55836 -03 ,291368 1 1,55140 -03
I ,656304 ~ 1,48727 I +02 1 ,67082 1 1,48669 ' 0 1 ,76824 1,48377 j +03
Dispersion des Steinsakes und Sylvins im Ultrarot. 131
Jlergleich der Beobachtungen im Ultrarot mil den Tormeln lu. II. Tabelle IX.
___ 0,58932 i 1,490443 +lo 1 $10 P.
- 1G - 16
- 12 P. W.
1,474751 1 +03 + 03 P.
304 I +2(7) W' .
1,473834 -26 - 27 P. 394 I +8(0) W.
P .
+ 12
2,35728 2,9466
4,7146 1 1,471122 ~ + I 8
5,3039 1,470013 $01
5,8992 1 1,468804 1 +19
8,2305 1 1,462726 , +37 + 30 P,8395
129 ! +1&(0)
001 -0(2) W.
80 I +1(5) + 1(2) 76 ! +8(1) ' w.
1,460858 I +31 $23 , 092 ' +9(3) +8(5) i W.
I i
I 10,0184 I
I i
11,786
12,965 I
14,144 1 15,912 17,680
22,5
I I
i
1,45672 l) 73
1,44919 94 1
1,44346 3F5
1,43722 1,42617 1,41403 1,3882 1,369
0,000 + 05 + 06 - 12 + 10 - 15 + 24 0
- 12 + 38 + o(6)
+ 03 + 04 - 14 + 08 - 16 + 23 0
- 07 + 59 + 8(6) + 2(40)
P. W. P. W. P. W. 1'. 1'. P.
R. u. N. R. u. N.
1) Von hier an uur funf Dezimden.
2) P. = Paschen, W. = Weller.
Die Differenzen in Einheiten der 5"' Dezimalen.
hnnalen der Phyaik. 1V. Folge. 20. 10
138 .R Faschen. Dispersion des Steinsalxes u. Sylvins im Uharot .
Yergleich der Beobachtungen mit denen von Trow b t i d g e (Wied. Ann. 65. p. 612. 1898) und deneii von R u b e n s (Wied. Ann. 54. p. 476. 1895).
Tabelle X.
+84(1) +47(0) +53(1) +58(2) + 63(3) + 56(4) + 80(8) + 26(0)
1 .- ._ _ _ - ~
0,58932
1,1786 1,7680 2,3573 4,7146 5,3038 5,8832 8,8398
0,98220
11,197
1,4778 1,4756 1,4742 1,4706 1,4695 1,4683 - -
Paschen - ..
1,490443 1,480084 1,47831 1 1,475890 1,474751 1,47 11 22 1,47001 3 1,468804 1,460858 1,45192
howbridge - __
~
1,48984 1,47967 1,47747 1,47542 1,47422 1,47054 1,46938 1,46824 1,46005 1,45166
i ‘Rubens I) P.-T. 0,000
P.-R. 0,000
+4(43)
-_c -~
- l(16) + 5(11) 4- 2(90) + 5(51) + 5(22) +5(13) + 5(04) - -
1) Diese Zehlen eind der Tabelle von Trowbridge p.613 cnt- nommen und aind offenbar interpolierte Werte.
(Eingegangen 1. April 1808.)
