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WUvrnestrahlzcng oder Resonanmtrahlzcng der Kohlensawe?

Von Walther CerEach (Mit 2 Figuren)

Im Jahre 19 13 hat W. T. David l) darauf hingewiesen, daB die Versuche F. P a s c h e n s a) iiber die Strahlung erhitzter Kohlen- saure nicht eindeutig fur eine direkte thermische Emission des

I - R

I R

Schematische Zeichnnng von Pas c h en s Versuchsanordnung Fig. 1

Gases sprechen. In Fig. 1 stelle R das Heizrohr dar, welches mit CO, gefiillt ist. Durch die Offnung 0 mi& das Thermo- element Th die Strahlung des Gases. Durch Zwischenschaltung eines Spektrometers wird die Lage der Emissionsbanden be- stimmt, welche sich angenahert an der Stelle der Absorptions- banden der kalten Kohlensaure fanden.

Dav id schlieBt nun: da die Kohlensaure die Strahlung von den Wanden des Rohres R absorbiert, sendet sie diese Strahlung unter Wahrnng der Wellenlange wieder als ,,Resonanz- strahlung" aus.

Die im folgenden beschriebenen Versuche liefern den Be- weis, da8 die in Kohlensaure absorbierte StrahZung in Warn- energie umgesetzt wird und nicht in Rexonanxstrahlung.

1) W. T. David , Phil. Mag. (VI) 25. S. 256. 1913. 2) F. Paschen, Wied.Ann. 50. S.409. 1893; 51. S. 1. 1894; 52.

S. 209. 1894.

512 W. Gerlach

Die Versuchsanordnung ist in Fig. 3 dargestellt. I n die Wand eines Messingrohres von 4 cm Durchmesser sind zwei gegeniiberliegende Offnungen von je 2mal 2 '1, cm2 ein- geschnitten und mit klaren Steinsalzplatten P,, P, versehen. Das Rohr ist innen zur Vermeidung diffuser Strahlung mit RUB geschwarzt. Es hat einen zu Pumpe, Manometer und Qas- vorraten (trockene CO, bzw. trockene und CO, - freie Luft) fiihrenden Ansatz (A). Die Strahlung einer C0,-haltigen Strahlungsquelle L wird durch einen Hohlspiegel S , durch

7% Versuchsanordnang : L Strahlungsquelle, 8, Hohlspiegel, P, P, Steinaale-

platten, B B die beiden Bolometer, Th Thermosaule Fig. 2

den Gasraum geleitet. Als Strahlungsquelle client eine Bunsen- flamme, ein durch eine gluhende Platinspirale gefuhrter verti- kaler Iiohlensaurestrom oder eine sehr dunne, mit GO, gefullte geheizte Quarzkugel.

Oberhalb und unterhalb des Durchstrahlungsraumes in1 Abstand von --Q cm von den Randern des Strahles befindet sich je ein etwa 4 em2 groBes, horizontal liegendes Plichen- bolometer, welche direkt nicht von der einfallenden Strahlung getroffen werden konnten. Das eine Bolometer war mit RUB geschwarzt, das andere blank. Das Versuchsrohr war so an- geordnet, das es um eine senkrecht zur Strahlungsrichtung gehende horizontale Achse A um 180 O gedreht werden konnte, so daB einmal das schwarze Bolometer oben, das blanke unten lag und nach der Drehung das blanke oben und das schwarze unten.

Warmestrahlung oder Resonanzstrahlung der Kohlensaure ? 573

Das Prinzip der Xessung beruht auf folgender Uber- legung: Wird die von der Kohlensaure, welche zwischen den beiden Bolometern liegt, absorbierte Strahlung in Strahlung gleicher Frequenz umgesetzt, so muB das schwarze Bolometer stets eine groBere Erwarmung zeigen als das blanke Bolo- meter, unabhangig daTon, ob es sich oberhalb oder unterhalb des durchstrahlten Gases befindet. Wird andererseits alle ab- sorbierte Strahlung in Erwarmung der Kohlensaure umgesetzt, so wird stets das oberhalb des bestrahlten Gasvolumens be- findliche Bolometer infolge der Konvektion urn den gleichen Betrag warmer werden als das untere, unabhangig von der Schwarze seiner Obedache. Das Bbsorptionsvermiigen des blanken Bolometers fur die Kohlensaurestrahlung war 70 Proz. kleiner als das des schwarzen.

Die in den Steinsalzplatten auf die Bolometer gestreute einfallende Strahlung wurde bei allea Drucken gemessen, wenn das Versuchsrohr mit reiner Luft gefiillt war; die durch sie hervorgerufene Erwarmung des Bolometers betrug nur einige Prozent der Erwarmung bei den Kohlensaureversuchen.

Gemessen wurde mit Kohlensauredrucken von 730 mm bis 100 mm. Bei niedrigeren Drucken war die Absorption so vchwach, daB die Empfindlichkeit trotz Arbeitens mit einem hochastasierten P a s c h e n schen Galvanometer nicht mehr zur Messung ausreichte. Die GroBe der Absorption wurde durch die Thermosaule T h (Fig. 2) stets gemessen. Sie betrug je nach der Strahlungsquelle bei Atmospharendruck 60-35 Proz., bei den niedersten noch untersuchten Drucken 20-10 Proz.

Blank oben a, ~ . . . Schwarz unten m2 . . Schwarz oben us . . . Blank unten - . . .

Blank oben

Blank unten

. _____ Schwarz oben (z) Schwarz unten (2)

- 30

Mittel 1,81 - 1 , s

- 1,76 1,82

514 W. Gerlach. Warmestrahlung oder Resonanxstrahlung usw.

Das Ergebnis eines der Versuche ist in der vorstehenden Tabelle enthalten; in ihr stehen die Galvanometerausschlage, bei den verschiedenen Stellungen der beiden Bolometer und die Verhaltnisse von blank zu schwarz.

Die mit dem blanken Bolometer erhaltenen Ausschlage (jede Zahl ist das Mittel von 4-6 Einzelmessungen) sind grof3er als die des schwarzen, weil die Empfindlichkeit des ersteren groDer war, was nuch eine Kontrolle bei Zufuhr elektrischer Energie ergab. Man erkennt in der Tabelle die vie1 grogeren Ausschlage des Bolometers in der oberen Stellung. Be- merkenswert beziiglich des Konvektionsvorganges ist, daB die Erwarmung des unten liegenden Bolometers mit abnehmendem Druck zuniichst zunimmt.

Die Verhaltnisse ,,blank zu schwarz" sind druckunabhangig einander gleich, sowohl in der oberen wie in der unteren Lage der beiden Bolometer. Das heiBt aber, daB die Erwarmung der Bolometer unabhangig Ton ihrem Reflexionsvermogen ist, dab also d ie gesamte von der Kohlensaure absorbierte Energie in Temperaturerhohung und nicht in Strahlung umgesetzt wird. Die der Temperaturerhohung des Gases zukommende Strahlung der Kohlensaure ist natiirlich .verschwindend klein.

Miinchen, Physikal. Institut der Universitat, Januar 1930.

(Eingegangen 22. Jannar 1930)