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4. W. J. de Haas. Die Beugungserscheinungen, welche an einer großen Anzahl unregelmäßig verstreuter Öffnungen oder undurchlässiger Teilchen auftreten

Ausgegeben am 20. Dezember 1918.

Seite

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Vierundzwanzigstes Heft.

1. Ragnar Lundblad. Zur Theorie des Opaleszenzlichtes . . 581 2. Edgar Meyer. Nachtrag zur Arbeit: „Über die atomistische Struktur der Elektrizität" von R. Bär

Namenregister zum Jahrgang 1918 ..

Ausgegeben am 10. Januar 1919.

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ANNALEN DER PHYSIK, ANK

VIERTE FOLGE. BAND 57.

1. Versuch einer Theorie des Kanalstrahlenlichtes; von Gregor Huch.

Übersicht.

Die vorliegende Untersuchung versucht eine theoretische Auswertung der Beobachtungen am Dopplereffekt der Kanalstrahlen, welche von Vegard, Wilsar u. a. gemacht worden sind, wobei die Arbeiten Vegards als Ausgangspunkt dienen.

Unter den Annahmen, welche der Theorie zugrunde gelegt sind, sind nur zwei neu. Von diesen aber ist die zweite nur eine Folgerung der ersten.

Es wird angenommen, daß beim Zusammenstoß zweier Teilchen des Gases nicht nur Schwingungsenergie erzeugt wird, sondern daß auch ein Ausgleich zwischen den vor dem Stoße in beiden Strahlern vorhandenen Energien stattfindet, derart, daß der Energiegehalt der Strahler einem Gleichgewicht zustrebt. Ist also das bewegte Teilchen des Kanalstrahles beim Stoße noch nicht erloschen, so gibt es Energie an das ruhende Teilchen ab. Dieser Schwingungsausgleich wird gleich der Lichterregung (der Erregung neuer Schwingungsenergie) als Induktionsvorgang aufgefaßt und an der Analogie der gekoppelten elektrischen Schwingungskreise plausibel gemacht, wobei der in die Beobachtung eingehende Wert des Ausgleichs als Durchschnitt vieler gegeneinander verschobenen einzelnen Werte verstanden wird. Die Menge der durchschnittlich auf den ruhenden Strahler übergehenden Schwingungsenergie hängt ab von der Menge von Schwingungsenergie, welche der bewegte Strahler beim Stoße noch besitzt. Diese Restenergie hängt ab von der seit dem vorangegangenen Stoße verflossenen Zeit (und damit vom Gasdrucke und der Geschwindigkeit) und von der Ausstrahlung in der Zeiteinheit. Aus diesen Voraussetzungen ergeben sich einfache mathematische Beziehungen. Indem man für die Annalen der Physik. IV. Folge. 57.

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Ausstrahlung pro Zeiteinheit verschiedene Werte in die erhaltenen Gleichungen einsetzt, gelangt man dazu, die nach der Theorie möglichen Werte der Effekte in Grenzen einzuschließen. Auf diese Weise ergibt sich für den Druckeffekt die einfache Beziehung, daß das Verhältnis der ruhenden zur bewegten Strahlung sich nicht stärker ändern kann als der Gasdruck, und zwar liegen die Veränderungen des Verhältnisses der Proportion des Gasdruckes um so näher, je weniger Energie der bewegte Strahler in der Zeit zwischen zwei Stößen. verliert; das Verhältnis bleibt konstant, wenn der bewegte Strahler auf dem freien Wege erlischt. Diese Beziehung wird durch die Vegardschen Messungen bestätigt, und zwar muß angenommen werden, daß die bewegten Teilchen des Wasserstoffs zwischen zwei Stößen einen viel geringeren Bruchteil ihrer Schwingungsenergie verlieren als jene des Sauerstoffs und des Stickstoffs.

Es gibt ein unzweifelhaftes experimentum crucis für diese Erklärung:

Wenn die Ausstrahlungen der ruhenden und der bewegten Teilchen zusammenhängende Vorgänge sind, Ausstrahlungen der gleichen beim Stoße erzeugten Schwingungsenergie, die sich nur in einem veränderlichen, von den Bedingungen abhängenden Verhältnis auf die beiden Strahler verteilt, so muß der absolute Wert der gesamten Ausstrahlung (ruhende plus bewegte Intensität) der Zahl der Stöße, also dem Gasdruck, proportional sein. Wenn Energie von dem bewegten auf den ruhenden Strahler übergeht, und dieser Betrag mit der Restenergie des bewegten Strahlers ansteigt, so muß der absolute Wert der ruhenden Intensität stärker steigen als die Zahl der Stöße, d. h. als der Gasdruck, weil die Restenergie mit der Verkürzung der freien Wege zunimmt. Dagegen muß die bewegte Intensität aus dem gleichen Grunde langsamer steigen als der Gasdruck. Diese Folgerungen werden durch Strahlung Vegards Messungen des Verhältnisses Bewegungsenergie untersuchten Gase (Wasserstoff, Sauerstoff) bestätigt.

für die

Die zweite Annahme folgt aus der ersten. Wenn ein Ausgleich der Schwingungen zwischen zwei sich berührenden Strahlern stattfindet, so werden beide Strahler nach dem Ausgleiche nur dann gleiche durchschnittliche Mengen von

Schwingungsenergie besitzen, wenn sie gleiche Eigenschaften haben. Das ist besonders einleuchtend, wenn das ruhende und das bewegte Teilchen, wie bei den Versuchen Wils ars, verschiedenen Gasen angehören. Die Strahler haben also eine verschiedene,,Schwingungskapazität"; und zwar zeigt sich aus Wilsars Versuchen, daß das Wasserstoffteilchen mehr Energie aufnimmt als die Teilchen des Stickstoffs und des Sauerstoffs, das Teilchen des Quecksilberdampfes mehr Energie als die Teilchen aller anderen untersuchten Gase. Wenigstens gilt diese Beziehung für die untersuchten Linien des sichtbaren Spektrums. Wenn wir diese Voraussetzungen zugegeben haben, so müssen wir aber auch erwarten, daß Atome und Moleküle ein verschiedenes Verhalten zeigen. Die bewegte Intensität wird also im Verhältnis zur ruhenden größer oder kleiner werden, wenn das Verhältnis zwischen Atomen und Molekülen im Kanalstrahl sich ändert. Da aber die Mischung der Strahler von den Vorgängen im Entladungsraum abhängen muß, so besteht die Vermutung, daß die Kapazität der bewegten Strahler und damit das Verhältnis der beiden Intensitäten mit der Entladungsspannung veränderlich ist. Dieser Einfluß der Schwingungskapazität ist aber nur bei jenen Gasen möglich, bei denen die magnetische Analyse eine Zusammensetzung des Kanalstrahles aus Atomen und Molekülen ergeben hat. Damit ist die Erklärung des Spannungseffektes gegeben. Bei Sauerstoff, dessen Kanalstrahl nur aus Atomen besteht, ist der Spannungseffekt klein und bleibt in den Grenzen, die nach unseren Annahmen aus der Veränderung der Geschwindigkeit erklärt werden können; er ist von der Größenordnung des Druckeffektes. Bei Wasserstoff, dessen Kanalstrahl aus Molekülen und Atomen zusammengesetzt ist, ist er mehrfach größer. Eine besondere Methode gestattet noch, die Wirkung der Kapazität von der Wirkung der Geschwindigkeit mit hinreichender Annäherung zu sondern.

Es zeigt sich aber, daß auch die gesamte beim Stoße erzeugte Energie und dementsprechend die gesamte Ausstrahlung (ruhende plus bewegte Intensität) von der Kapazität der Teilchen abhängt, derart, daß ein anderer Betrag von Schwingungsenergie erzeugt wird, wenn ein bewegtes Atom, ein anderer, wenn ein bewegtes Molekül mit einem ruhenden Teilchen zusammenstößt. Atome und Moleküle

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