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5. Ueber den Verlauf des

Potentialgradienten in Geissler'schen Röhren; von W. P. Graham.

(Berliner Inaugural-Dissertation, für die Annalen bearbeitet.)

§ 1.

Messungen über den Potentialgradienten in Geissler'schen Röhren, welche von einem constanten electrischen Strom durchflossen werden, wurden in umfangreicher Weise von Hittorf) angestellt. Später wurden die Hittorf'schen Messungen für das negative Glimmlicht von Warburg 2) für den Crookes'schen dunklen Raum von Schuster 3), für den ungeschichteten leuchtenden positiven Theil der Strombahn von A. Herz) ergänzt.

Ursprünglicher Zweck der vorliegenden Arbeit war es, die Hittorf'schen Messungen für den sogenannten dunklen Raum zu ergänzen. Dieser Raum ist wahrscheinlich keineswegs absolut dunkel, da er sich nach Varley 5) photographiren lässt. Ausserdem ist er nach den mitzutheilenden Versuchen kein einheitliches Ganzes in dem Sinne, dass der Potentialgradient in ihm sich überall gleich verhielte.

Die Messungen wurden zuerst, wie von den anderen Beobachtern, mit Sonden angestellt, welche eine feste Lage in dem Rohr hatten. Dabei stellte sich heraus, dass der Gradient im dunklen Raume 1. von Stelle zu Stelle variirt und 2. an einer bestimmten Stelle sich ändert, wenn die Ausdehnung des positiven Lichtes Veränderungen erleidet, wie sie ohne Veränderung äusserer Umstände öfters spontan eintreten. Deshalb ging ich dazu über, den Gradienten im ganzen dunklen Raume mittels zweier beweglicher, in einem festen Abstand voneinander gehaltener Sonden durchzumessen. Diese Methode

1) W. Hittorf, Wied. Ann. 20. p. 705. 1883.
2) E. Warburg, Wied. Ann. 31. p. 545. 1887.
3) A. Schuster, Proc. Roy. Soc. 47. p. 542. 1890.

4) A. Herz, Wied. Ann. 54. p. 244. 1895.

5) C. F. Varley, Proc. Roy. Soc. 19. p. 238. 1871. Ann. d. Phys. u. Chem. N. F. 64.

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führte naturgemäss zu einer Ausdehnung der Messungen durch das ganze Rohr; ich gelangte so zu einer, wie ich glaube, vollständigeren Darstellung des Verlaufs des Gradienten, als sie bisher erreicht ist. Demgemäss theile ich die Arbeit in drei Theile. Der erste Theil enthält die Beschreibung der Apparate, der zweite die Messungen mit festen Sonden, der dritte die Messungen mit beweglichen Sonden.

Erster Theil.
§ 2.

Eine Accumulatorenbatterie von 600 Elementen lieferte den Strom. Im Stromkreise befanden sich zwei Jodcadmiumwiderstände, ein Galvanometer zur Messung der Stromstärke und ein Telephon zur Beurtheilung der Stromstetigkeit.

§ 3.

Zur Messung der Potentialdifferenzen diente in den meisten Fällen ein Thomson'sches Quadrantelectrometer, welches nach Angaben von Hrn. Warburg mit Rücksicht auf bequeme Zugänglichkeit der Theile und möglichst vollkommene Isolation der Quadranten gebaut war. 1)

Zur Messung von Potentialunterschieden, die kleiner als etwa 500 Volt waren, wurden in bekannter Weise die zwei Punkte, deren Potentialunterschied zu messen war, jeder mit einem Quadrantenpaare, und die Nadel zuerst mit dem einen, dann mit dem anderen verbunden. Ist e das Mittel aus den zwei Ablenkungen, so ist, wenn v den Potentialunterschied bedeutet,

v = C √e,

indem aus dem Mittelwerth e der Einfluss des Contactpotentials zwischen Quadrant und Nadel sich heraushebt. 2)

Um die grösstmögliche Empfindlichkeit zu erreichen, wurde durch Messingeinlagen der freie Raum der Büchsenquadranten verkleinert, sodass die Nadel nur den erforderlichen Raum hatte, um frei zu schweben. Dabei wurden die Enden des

1) Abbildung und Beschreibung des Electrometers ist in meiner Dissertation gegeben.

2) W. Hallwachs, Wied. Ann. 29. p. 1. 1886.

Coconfadens dicht aneinander gebracht und eine sehr kleine Rolle, eingesetzt. So konnten durch dasselbe Instrument in der angegebenen Weise Potentialdifferenzen zwischen 0,1 und 500 Volt gemessen werden. 1)

§ 4.

Die Drucke wurden meist durch ein Manometer von 20 mm

Schenkelweite gemessen. Bei der Anfertigung dieses Manometers zeigte es sich, dass das Auskochen des Quecksilbers eine wechselnde, unregelmässige Adhäsion desselben am Glase zur Folge hatte. Es wurde daher das Manometer von beiden Seiten leer gepumpt und dann der eine Schenkel oben zugeschmolzen.

Zur Ablesung diente ein vortreffliches, von Bamberg in Berlin construirtes Kathetometer, dessen Nonius das Hundertstel eines Millimeters direct angab. Da aber der Druck selten grösser als drei Millimeter war, wurde das Ocularmikrometer benutzt, welches eine sehr genaue Ablesung gestattete. Nach dem Verfahren von Röntgen 2) wurde auf die Kuppen des Quecksilbermanometers eingestellt.

§ 5.

Die Messungen beziehen sich fast ausschliesslich auf Stickstoff, der auf die von Hittorf3) beschriebene Weise hergestellt wurde. Nascirendes Natrium, nach dem Verfahren von Warburg) in das Rohr eingeführt, diente dazu, die letzten Spuren von Sauerstoff zu entfernen. Die Messungen mit Stickstoff wurden bei Drucken von etwa 0,50 bis etwa 2,5 mm ausgeführt. Es stellte sich heraus, dass der Potentialgradient im dunklen Raume sehr durch den Grad der Reinheit des Gases be

1) Zur Messung von Potentialdifferenzen zwischen 500 und 1200 Volt wird der eine Quadrant durch eine zur Erde abgeleitete, quadrantenförmige Platte ersetzt. Von den zwei Punkten, deren Potentialdifferenz zu messen ist, wird der eine zur Erde abgeleitet, der andere mit der Nadel und den drei Quadranten verbunden. Die Ablenkung wird durch Hebung oder Senkung der Platte regulirt. Die Potentialdifferenzen ergeben sich der Quadrantwurzel aus der Ablenkung proportional.

2) W. C. Röntgen, Pogg. Ann. 148. p. 586. 1873.

3) W. Hittorf, Wied. Ann. 20. p. 725. 1883.

4) E. Warburg, Wied. Ann. 40. p. 1. 1890.

einflusst war. In unreinem Gase hatte ferner die positive Lichtsäule eine andere Gestalt und Ausdehnung als in reinem, und ausserdem war sie fast nie ruhig - ein Verhalten, welches, wie in 9 gezeigt wird, auf die Potentialmessungen sehr störend wirkte.

Auf die sehr zeitraubende Gewinnung von reinem Gase wurde aus den angegebenen Gründen viel Werth gelegt.

Zweiter Theil.
§ 6.

Die Anordnung der Apparate bei den ersten Versuchen ist in Fig. 1 dargestellt. Der Schliff a war mittels Queck

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suchsrohr war mit einem Ansatz g versehen, welcher in ein mit halbprocentigem Natriumamalgam gefülltes Gefäss hineintauchte. Während der Entwickelung des Natriums wurde e, ein 1,5 mm dicker Aluminiumdraht, zur Kathode gemacht. Für die Glimmentladung bei den Messungen diente e als Anode, f, ein 2 mm starker Draht aus Platin, der 35 mm weit in das Rohr hineinragte, als Kathode. Das Rohr war mit vier Sonden versehen, von denen hund i gewöhnlich im positiven Lichte, j und k im dunklen Raume sich befanden.

§ 7.

Die Potentialdifferenzen im dunklen Raume zwischen den Sondenj und k änderten sich, besonders bei kleineren Drucken, etwas mit der Zeit.

Tab. I giebt einige Zahlen, die die Grösse dieser Veränderung für verschiedene Drucke darstellen. Die Tabelle giebt nicht den Potentialgradienten an, sondern das totale, zwischen und k gemessene Potentialgefälle.

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Wahrscheinlich hängt diese Potentialveränderung mit einer Veränderung in der Lage des positiven Lichtes zusammen (§ 9), hervorgerufen durch kleine Druckänderungen, welche constatirt wurden und besonders bei kleinen Drucken auftraten.

§ 8.

Bei den Messungen im dunklen Raume, wo die Potentialunterschiede klein waren, ändert sich der Electrometerausschlag, einer Veränderung der Stromstärke entsprechend, nicht sofort, sondern nahm allmählich zu oder ab. Dieses Verhalten scheint von einer Schwierigkeit beim Uebergang der Electricität zur Sonde herzurühren. Da es möglich schien, dass ultraviolettes Licht den Uebergang der Electricität erleichtere, wurde das Entladungsrohr mittels einer Bogenlampe bestrahlt und Beobachtungen gemacht, um zu sehen, ob die Veränderung des Electrometerausschlages, die eine Veränderung der Stromstärke begleitete, in einer kürzeren Zeit erfolgen würde. Ein Einfluss der Bestrahlung konnte aber nicht bemerkt werden.

§ 9.

Zur richtigen Beurtheilung der im Folgenden mitgetheilten Ergebnisse über den Gradienten im dunklen Raume wird es gut sein, ein Hauptresultat der Messungen vorauszuschicken. Dieses besteht darin, dass der Gradient im dunklen Raume keineswegs constant ist, sondern vom positiven Lichte aus nach der Kathode hin abnimmt, sodass der Verlauf des Gradienten im allgemeinen durch Fig. 3 (p. 56) dargestellt wird. Misst

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