Moderne Probleme der Physik, by H. Sieveking potx

Unter der Vor-aussetzung, daß die sichtbaren Lichtschwingungen auf diese Bewegungder Elektronen zurückzuführen seien, folgte daraus, daß die Schwin-gungszahl im Magnetfelde eine andere s

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Title: Moderne Probleme der Physik

Author: H Sieveking

Release Date: November 28, 2011 [EBook #38157]

Language: German

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Copyright, 1914, by Fr i e d r V i e we g & S o h n,

Braunschweig, Germany.

Der Vortragszyklus, den der Verfasser im Winter 1913 in heim gehalten hat, erscheint auf Anregung älterer Kollegen hiermit imDruck Der Mannheimer Bezirksverband des Vereins Deutscher Che-miker hegte den Wunsch, den in der Praxis stehenden Herren Gelegen-heit zu geben, sich mit den neueren Errungenschaften der theoretischenChemie und Physik vertraut zu machen Speziell sollten die neuerenAnschauungen über das Wesen der Elektrizität behandelt werden.

Mann-In fünf Vorträgen habe ich versucht, möglichst viele der modernen,

im Mittelpunkt des Interesses stehenden Probleme zu behandeln türlich konnte dies nicht stets in erschöpfender Form geschehen; häufigmußte ich mich auf das allerwichtigste beschränken Bei der späterenDrucklegung konnte ich eine etwas erweiterte Behandlung ermöglichen;doch habe ich mich bemüht, mich streng an den Inhalt der Vorträge

Na-zu halten; lediglich die mathematischen Ableitungen, die im chen Vortrag naturgemäß kürzer behandelt werden mußten, sind in derneuen Darstellung mehr zu ihrem Recht gekommen

mündli-Die numerischen Werte sind auf dem Gebiete der Radioaktivitätund der Elektronik ja immer noch einem Wechsel unterworfen, insoferndie wiederholten Messungen immer bessere Ergebnisse zeitigen; ich ha-

be mich bemüht, die letzten mir zugänglichen Werte wiederzugeben.Bei dem Vortrag über das Relativitätsprinzip habe ich mich eng aneine Arbeit angelehnt, die ich gemeinschaftlich mit meinem Freund undKollegen O e t t i n g e r in der Förster-Festnummer der Vereinigung derFreunde der Astronomie und Physik veröffentlicht habe; das letzte Ka-pitel habe ich schon früher gemeinsam mit meinem Kollegen V i e f h a u s

in den Verhandlungen des Naturwissenschaftlichen Vereins zu

Karlsru-he zum Gegenstand einer mehr berichtenden als kritiscKarlsru-hen Wiedergabegemacht So bin ich diesen beiden Herren für ihre Mithilfe zu Dankverpflichtet Es ist sehr schwierig, eine gemeinsame Überschrift für soviele und teilweise recht heterogene Themata zu finden Deshalb habeich mich veranlaßt gesehen, auf eine klangvolle Titulatur zu verzichten

und lasse das Büchlein unter dem Namen „Vorträge“ in die Welt gehen.Sollte es mir gelingen, den Mannheimer Herren eine angenehme Erin-nerung an die Vortragsabende zu gewähren, so würde der Hauptzweckdes Buches erfüllt sein Ich danke ihnen auch an dieser Stelle für ihreAufmerksamkeit und die Anregung zu den Vorträgen.

K a r l s r u h e, September 1913

H Sieveking

Einleitung IV

Inhaltsverzeichnis VI

Die Elektronentheorie 1

Die Radioaktivität 22

Die Radioaktivität der Quellen 49

Größe und Zahl der Moleküle 63

Die Röntgenstrahlen 72

Neuere Elektrodynamik und Relativitätsprinzip 91

Fortschritte der Thermodynamik 115

Plancks modifizierte Strahlungstheorie 149

Namenregister 154

Sachregister 157

Die Entdeckung der Strahlen elektrischer Kraft durch Hertz tet den Sieg der Fa r a d ay - M a x we l lschen Anschauungen vom Wesender Elektrizität Die Identität von Licht und Elektrizität, die Fa r a d ay sEntdeckungen nahegelegt, die M a x we l l s scharfsinnige Ableitungen bis

bedeu-zu einem hohen Grade wahrscheinlich gemacht hatten, fand sich tigt durch den Nachweis, daß die elektromagnetischen Wellen sich nurdurch Wellenlänge und Schwingungsdauer von den sichtbaren Licht-wellen unterscheiden, im übrigen aber den gleichen Gesetzen der Spie-gelung, Brechung, Interferenz und Polarisation unterworfen sind Wie

bestä-M a x we l l durch Rechnung aus seinen Grundgleichungen abgeleitet

hat-te, mußten sich die elektrischen Wellen mit einer endlichen digkeit im Äther ausbreiten Diese wurde von H e r t z gemessen und zu

Geschwin-300 000 km pro Sekunde gefunden, also übereinstimmend mit der breitungsgeschwindigkeit des Lichtes im leeren Raume Die Frage nachdem eigentlichen Wesen der Elektrizität wurde indes durch diese glän-zende Entdeckung nicht endgültig gelöst Ebenso wie die Wärme nannteman die Elektrizität eine Form der Energie, elektrische Körper erregtenSpannungszustände im umgebenden Raume; doch was man sich unterElektrizität vorstellen sollte, das blieb offen Die energetische Auffas-sung vertrug sich schlecht mit der älteren, stofflichen Auffassung, diefreilich schon einmal, nämlich in der Wärmelehre, vor ihr hatte weichenmüssen Doch war das nicht der einzige aufklärungsbedürftige Punkt.Schon bald nachdem die neue elektromagnetische Lichttheorie ihrenSiegeszug angetreten, zeigten sich weitere Unvollkommenheiten So wardie Theorie nicht imstande, eine so fundamentale Erscheinung wie dieDispersion restlos zu erklären, und bei der Ausdehnung der Vorstellungvom elektrischen Feld auf bewegte Systeme zeigten sich Abweichungenzwischen Theorie und Experiment Der Träger des elektrischen Feldes,der Äther, konnte die Bewegungen der Materie, die er durchdringt, ent-weder mitmachen oder, unabhängig davon, an seinem Orte verharrenbei Bewegungen der Materie Der Grundgedanke der M a x we l l schen

Aus-Gleichungen ist der, daß bei einer zeitlichen Änderung eines schen oder magnetischen Feldes in der Nähe sich ein magnetisches bzw.elektrisches Feld ausbildet, dessen Wirbel1) sich aus der Änderung desanderen Feldes und drei Konstanten, der Dielektrizitätskonstante, derPermeabilität und der Lichtgeschwindigkeit, berechnen läßt Sind Leiter

elektri-im Felde vorhanden, so tritt ein weiteres Glied für den Leitungsstrom zudem ersten, das den Verschiebungsstrom darstellt Treten endlich räum-lich bewegte elektrische Ladungen hinzu, so ergeben sich Zusatzglieder,die man Röntgen- und Rowlandstrom nach ihren Entdeckern nennt.Die Ausdehnung auf bewegte Systeme indes ergab eine Unstimmigkeit

in der Größe des zu erwartenden Induktionseffektes Erst H A L o r

-e nt z g-elang -es, -ein Syst-em d-er -el-ektromagn-etisch-en Grundgl-eichung-enaufzustellen, das aller dieser Schwierigkeiten Herr wurde Dabei wur-den aber nicht nur die Gleichungen umgeformt, sondern es entstandenganz neue Vorstellungen, die sich allmählich zu der Theorie verdichte-ten, die zurzeit die herrschende ist und den Namen „Elektronentheorie“führt; sie bedeutet in gewisser Hinsicht eine Rückkehr zu viel älterenAnschauungen, zu Vorstellungen, die schon We b e r gehabt hat Nach

We b e r hängt die anziehende Kraft zwischen zwei Ladungen nicht nurvon der Ruhegröße derselben ab, sondern in den von ihm entwickel-ten Gleichungen finden sich Beschleunigungen eingeführt, die von derBewegung der elektrischen Teilchen gegeneinander herrühren Die An-schauungen We b e r s waren indes nicht von Bestand gewesen SeineFormeln waren zu kompliziert So trat der richtige Gedanke vom Ein-fluß der bewegten Ladungen wieder zurück Erst H e l m h o l t z frischteihn wieder auf Aus den Vorgängen der Elektrolyse leitete er die Vor-

1 ) Wirbel oder „Curl“ ist eine Abkürzung für einen sechsgliedrigen Ausdruck Hat das elektrische Kraftfeld E die drei Komponenten X, Y, Z, so ist der Wirbel

Hat das Magnetfeld H die Komponenten L, M, N , so ist 4πA∂L

∂t proportional demersten Gliede, usf. dH

dt proportional curl E faßt die drei Gleichungen in eine men.

zusam-stellung von der atomistischen Natur der Elektrizität ab Da stets diegleiche Menge Elektrizität an einer bestimmten Stoffmenge haftet, soist es naheliegend, erstere genau wie letztere in elementare Portioneneinzuteilen Da die Menge Coulomb, die mit1 ccm oder mit 1 Mol eineselektrolytisch entwickelten Gases durch den Elektrolyten wandert, be-kannt ist, so genügt die Kenntnis der Anzahl Moleküle der betreffendenEinheit, um das auf1 Molekül entfallende Elektrizitätsquantum zu be-rechnen Freilich setzt diese Überlegung die Kenntnis der L o s ch m i d t -schen Zahl voraus Wenn diese bekannt ist, kann auch das Verhältnisder elektrischen zur schweren Masse eines mit dem Elementarquantumbehafteten Wasserstoffatoms berechnet werden Es ergibt sich zu rund

10 000

Die Untersuchungen über den Elektrizitätsdurchgang durch Gaseboten neue Stützpunkte für die atomistische Auffassung Besonders istvon G i e s e auf die Ähnlichkeit hingewiesen, die zwischen dem Vorgangder Stromleitung durch Gase und durch einen Elektrolyten besteht.Auch in Gasen erfolgt der Transport der Elektrizität durch Ionen DenNamen „Elektronen“ hat zuerst S t o n e y eingeführt

Bestimmte Anschauungen vom Elektron formulierte H A L o r

-e nt z Das Mol-ekül und das Atom sind komplizi-ert-e G-ebild-e Um d-enfesten materiellen Kern gruppieren sich die beweglichen Elektronen, dienach dem Mittelpunkt mit einer Kraft hingezogen werden, die propor-tional mit dem Abstande zunimmt Aus ihrer Ruhelage gebracht, voll-führen sie Schwingungen, wobei ein bewegtes Elektron einen konvekti-ven elektrischen Strom darstellt Ein solcher wird in einem Magnetfeldegenau so beeinflußt wie der bekannte galvanische Strom Unter der Vor-aussetzung, daß die sichtbaren Lichtschwingungen auf diese Bewegungder Elektronen zurückzuführen seien, folgte daraus, daß die Schwin-gungszahl im Magnetfelde eine andere sein müsse Es ergab sich dievon Z e e m a n experimentell bestätigte Erscheinung der Veränderungder Spektren im Magnetfelde Die Berechnung des Massenverhältnisses(e/m) beim Zeemaneffekt ergab den Wert 1, 7 107, woraus folgt, daßdie Masse m etwa 2000 mal kleiner ist als die des Wasserstoffatoms;bei ersterem war e/m = 10 000 Wenn man für e den gleichen Wertannimmt, und die Berechtigung dazu ergibt sich aus der einheitlichen

Auffassung des elektrischen Atoms, so muß im zweiten Falle der ner des Bruches etwa 2000 mal kleiner sein als im ersten Sehr wichtigist die Tatsache, daß, wie aus dem Polarisationszustande geschlossenwerden konnte, das Elektron beim Zeemaneffekt negative Elektrizitätdarstellte.

Nen-Besser ließen sich die Verhältnisse studieren, als die gen genauer bekannt wurden Die von H i t t o r f entdeckten Kathoden-strahlen erwiesen sich als ein Konvektivstrom rasch bewegter negativerElektronen Sie führten negative Ladung mit sich und wurden in diesemSinne durch den Magneten abgelenkt Auch hier ergab die Bestimmungvone/m wieder denselben Wert wie beim Zeemaneffekt Freilich konnte

Gasentladun-K a u f m a n n nachweisen, daß dieser Ausdruck von der Geschwindigkeitabhängig ist, woraus sich folgern läßt, daß das, was wir bisher schwe-

re Masse nannten, teilweise nur eine durch die Trägheit vorgetäuschteErscheinung ist; daß neben der wirklichen Masse noch eine scheinbareMasse existiert

Ein anderer Vorgang, bei dem freie negative Elektronen auftreten,ist der sogenannte lichtelektrische Effekt Bestrahlt man eine blankeMetallscheibe mit Licht, so entsendet sie negative Elektronen, derenEigenschaften völlig dieselben sind, wie die bisher besprochenen sie be-sitzen

Den Schlußstein in dem Gebäude der Elektronentheorie liefertedie Entdeckung der radioaktiven Stoffe durch H e n r i B e c q u e r e l Beidiesen werden ohne äußere Einflüsse dauernd Elektronen ausgesandt.Die Bestimmung der Konstanten ergab wieder die Identität mit denfrüheren Die Feinheit der Strahlungsquelle ermöglichte eine genauereNachprüfung der K a u f m a n n schen Messungen an den Kathodenstrah-len Die Abhängigkeit von der Geschwindigkeit wurde nachgeprüft Ei-

ne Entscheidung zwischen der Theorie von A b r a h a m und der von

H A L o r e nt z, die beide diese Abhängigkeit rechnerisch abgeleitethatten, ließ sich indes einstweilen nicht erzielen

Dies sei hier übrigens nur angedeutet, da wir uns auf die tische Seite der Theorie leider nicht einlassen können Wir haben aberjetzt kurz den historischen Entwickelungsgang der Elektronentheoriebeschrieben und wenden uns nun der eingehenden Besprechung alles

mathema-dessen zu, was an ihr neu und wesentlich ist.

Fig 1

Wir greifen den Vorgang der Kathodenstrahlen heraus, weil dabeisich am leichtesten die fundamentalen Eigenschaften der Elektronen er-kennen lassen Die Erscheinung selbst besteht in folgendem: Ein Glas-rohr,Fig 1, in dem eine hohlspiegelförmige AluminiumelektrodeK undein Platinstift A als andere Elektrode angebracht sind, werde so weitluftleer gepumpt, bis die Entladung eines Funkeninduktoriums farblosgeworden ist Bei einem Druck von etwa 0, 002 mm tritt eine Fluores-zenz des Glases auf, die besonders intensiv in der Nähe der Kathode, inunserem Falle der Aluminiumelektrode, ist Man sieht im Dunkeln mitgut ausgeruhtem Auge, daß von der Kathode ein bläulich schimmern-der Strahlenkegel ausgeht Trifft dieser auf Glas oder auf einen Kristalloder auf ein Stückchen Leuchtschirm, so leuchten diese Substanzen hellauf Nähert man einen Magneten, so biegt das Büschel aus; es krümmtsich, und zwar um so stärker, je stärker der Magnet und je näher manherankommt Läßt man die Strahlen auf eine isoliert eingeführte Plattefallen, die mit einem Elektroskop verbunden ist, so findet man, daß sieeine negative Ladung mit sich führen Läßt man endlich die Strahlen imInneren der Röhre abgeblendet durch ein DiaphragmaD zwischen zweiPlatten hindurchtreten, die so angeordnet sind, wie es aus der Fig 1

ersichtlich ist, so biegt sich die bisher gerade Bahn zu einer Parabel;die Folge ist, daß das Bündel nicht mehr auf die Mitte des Leuchtschir-mes L fällt, sondern nach der Seite abgelenkt wird, die positiv geladenist Die negative Elektrizität wird von der positiven Platte angezogen,von der negativen aber abgestoßen Wir stellen uns das bewegte elek-trische Teilchen vor als ein Geschoß, das aus einem Gewehr abgefeuertwird und aus seiner geradlinigen Bahn durch einen seitlichen Wind ab-

gelenkt wird Diese Ablenkung wird um so größer sein, je stärker derWind und je größer die Angriffsfläche Diesen Größen entsprechen inunserem Beispiel die elektrische Feldstärke und die Ladung eines einzel-nen Teilchens Andererseits wird die Ablenkung um so kleiner sein, jegrößer die Masse m, d h die schwere Masse, deren Trägheit sich einerÄnderung der Bahn widersetzt Die Zeit der Einwirkung wird natürlichabhängen von der Geschwindigkeit, mit der das Teilchen durch die Röh-

re eilt Die Abweichung ist proportional mit dem Quadrat dieser Zeit,genau wie beim Fall der Weg= g/2.t2ist Also erhalten wir als Maß fürdie Verschiebung des Lichtfleckes nach Erregung des elektrostatischenFeldes zwischen a und b einen Ausdruck der außer der Feldstärke undden Konstanten der Röhre die Größe e/m 1/v2 enthält Nähern wirdem Bündel von Kathodenstrahlen jetzt einen Magneten, der in der Fi-gur durch den punktierten Kreis angedeutet ist, so wird das geradlinigeBüschel aus der Ebene herausgedreht und in einen Kreisbogen verwan-delt, dessen Krümmung um so stärker ist, je stärker das Magnetfeldwirkt Die Wirkung berechnet sich aus dem Produkt Feldstärke malStromstärke Der auf ein Teilchen reduzierte Strom besteht aus demProdukte v, denn e ist die Ladung eines Teilchens; besitzt es die Ge-schwindigkeitv, so ist e v die Menge Elektrizität, die in der Zeiteinheitpassiert, mit anderen Worten die Stromstärke Zurückgetrieben wirddas Teilchen durch die Zentrifugalkraft Letztere ist gleich m v2/r, wo

r der Krümmungsradius ist Ist die Feldstärke des Magneten = H, soist also H e v = m v2/r

Somit haben wir eine zweite Gleichung für die beiden ten e/m und v Aus diesen lassen sich beide berechnen Man nenntdie Methode der doppelten Ablenkung durch das Magnetfeld und daselektrostatische Feld die Methode der gekreuzten Spektren Steigertman die Geschwindigkeit der Kathodenstrahlen durch immer höhereSpannung an den Elektroden, so zeigt sich eine Abnahme des Wertesfür e/m Dies wird gedeutet als verursacht durch eine mit höherer Ge-schwindigkeit zunehmende scheinbare Masse des Elektrons Die Frageliegt nahe, wie sich die Elektronen, die wir bisher im Vakuum beob-achteten, verhalten, wenn sie auf ein Hindernis stoßen Beim Anprallverlieren sie ihre kinetische Energie, die sich in Wärme umsetzt Wenn

unbekann-letztere gemessen wird, so kann man daraus die Energie der strahlen, und daraus ihre Geschwindigkeit berechnen Ein Bruchteil derStrahlung wird verwandt, um eine neue Strahlung zu erzeugen, mit derwir uns später ausführlich beschäftigen wollen Dünne Blättchen ver-mögen die Kathodenstrahlen zu durchdringen Sie erleiden dabei einenGeschwindigkeitsverlust L e n a r d ist es gelungen, ein Aluminiumfen-ster herzustellen, das so fein war, daß die Strahlen hindurchpassierenkonnten, das aber gleichzeitig so fest war, daß es, durch ein Messingnetzversteift, den Luftdruck aushielt, wenn es die Vakuumröhre abschloß.Auf diese Weise gelang es, die Kathodenstrahlen im freien Luftraum zubeobachten Dabei werden sie rasch völlig absorbiert Sie dringen nurauf eine kleine Distanz und verlöschen dann Soweit sie aber dringen,erregen sie die Luft zum Leuchten und machen sie elektrisch leitend.Wahrscheinlich sind die Nordlichter Kathodenstrahlungen, die von derSonne ausgehen Sie werden von der Atmosphäre der Erde, die ja um

Kathoden-so dichter ist, je näher man an die Erde herankommt, abKathoden-sorbiert DerDruck von etwa einigen Hundertsteln von Millimetern, unter dem dieLuft noch durch die Strahlen zum Leuchten angeregt wird, ergibt nachder barometrischen Höhenformel eine gute Übereinstimmung zwischender berechneten und der meist beobachteten Höhe Die eigenartigen spi-ralenförmigen Draperien der Nordlichter kommen durch die Krümmungder Strahlen im erdmagnetischen Felde zustande

In Luft von Atmosphärendruck besitzen die Elektronen eine weglichkeit, die ihnen gestattet, mit etwa1 cm pro Sekunde zu wandern,wenn die treibende Kraft 1 Volt pro Zentimeter beträgt Es gibt ver-schiedene originelle Methoden, die Ionen zu verfolgen Wir müssen hiereine Zwischenbemerkung einfügen Die freien Elektronen werden sich,wenn sie ein Gas unter normalem Druck durchwandern, sehr rasch miteinem Gasmolekül vereinigen Eine solche Kombination nennt man einMolion, oder auch kurz ein Ion Die Beweglichkeit der Ionen ist sehrverschieden; es gibt sehr große komplexe Ionen, die aus einer großenAnzahl von Teilchen bestehen; solche sind z B die sogenannten L a n -

Be-g e v i n-Ionen Diese besitzen eine nur Be-gerinBe-ge BeweBe-glichkeit Die tiven Ionen sind immer schwerfälliger als die negativen Es ist bishernoch nicht gelungen, das positive Ion zu spalten, so daß, wie beim

posi-negativen Elektron, eine freie positive Ladung auftritt Entzieht maneinem neutralen Molekül durch irgend ein Verfahren das negative Elek-tron, so bleibt der positiv geladene Rest zurück Auch dieser kann unterdem Einfluß elektrischer Kräfte eine große Geschwindigkeit annehmen.

Fig 2

Einen solchen Strom rasch bewegter positiver Ionen haben wir in denKanalstrahlen anzunehmen, die von G o l d s t e i n entdeckt sind Sie sindbesonders von W i e n untersucht worden Man erzeugt sie am einfach-sten in einer Vakuumröhre von der Form, dieFig 2wiedergibt Die ne-gative ElektrodeK ist durchlöchert Die einzelnen Löcher oder Kanäle,hinter denen sich die Strahlung zeigt, boten den Anlaß zu der Benen-nung Kanalstrahlen,b und c sind Anoden Bestimmt man bei ihnen dasVerhältnise/m, so findet man, daß es erstens viel kleiner ist als bei dennegativen Elektronen oder Kathodenstrahlen Bei gleicher elektrischerLadung ist nämlich die materielle Masse, die den Nenner des Bruchesbildet, mindestens 1800 mal so groß, und zwar in dem Fall, daß wir esmit Kanalstrahlen zu tun haben, die in Wasserstoff erzeugt werden Imallgemeinen erweist sich der Wert von e/m bei diesen Strahlen als vonderselben Größenordnung wie bei den elektrolytischen Atomen Endlichsei noch eine sehr interessante Eigenschaft der Kanalstrahlen erwähnt.Sie zeigen, wie S t a r k gefunden hat, den sogenannten Dopplereffekt,

d h die Spektrallinien des von ihnen erzeugten Lichtes verschiebensich nach der Seite größerer Frequenz, wenn die Strahlen in der Rich-tung der Achse beobachtet werden In der Akustik und in der Optikist der Dopplereffekt ein wichtiges Kriterium für den oszillatorischenCharakter einer Bewegung Der Ton einer Pfeife erscheint dem Ohrehöher, wenn sich die Pfeife dem Beobachter rasch nähert, tiefer dage-gen, wenn sich Tonquelle und Ohr voneinander entfernen Es treffen

entweder mehr oder weniger Schwingungen auf das Empfangsorgan.Aus der Zunahme der Frequenz kann man auf die Geschwindigkeit derAnnäherung einen Schluß ziehen Das gleiche gilt für die Lichtschwin-gungen So läßt sich die relative Bewegung einiger Sterne zur Erde ausder Verschiebung der Spektrallinien ableiten Beobachtet man die Ka-nalstrahlen senkrecht zur Achse des Rohres, so bleibt der Effekt aus.Die Messung der Geschwindigkeit der Kanalstrahlen bei verschiedenenSpannungen wird auf diese Art sehr erleichtert Wir erinnern daran, daßdie Geschwindigkeit der Kathodenstrahlen aus den oben entwickeltenGleichungen sich indirekt ergibt Eine direkte Bestimmung ist schwie-rig, doch ist sie nicht unausführbar Wiechert hat eine sehr originelleMethode ersonnen, die darauf beruht, daß man um das Entladungsrohrzwei Magnetspulen in variablem Abstand legt und durch diese eine elek-trische Wechselstromschwingung schickt Dadurch werden die Strahlenabgelenkt Der Einfluß der beiden Spulen kann sich nun entweder ver-stärken oder schwächen, je nachdem die Zeit, die die Strahlen zumDurchlaufen des Rohres brauchen, mit der Zeit in Einklang ist, in dersich die Schwingung von der einen Spule zur anderen fortpflanzt DieSchwingung des Wechselstromes, deren Fortbewegungsgeschwindigkeitbekannt ist, dient hier als sehr rasch gehende Uhr, ähnlich wie das raschrotierende Rad bei der Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit nach F i -

z e a u

Die Beweglichkeit der Ionen in gewöhnlicher Luft ist wesentlichgeringer und daher leichter zu bestimmen Man kann sie z B in derArt messen, daß man einen Luftstrom ihnen entgegensendet und ausdessen Schnelligkeit man die der mitgerissenen Ionen bestimmt Oderman setzt der Platte P (in Fig 3), von der die Ionen ausgehen, in be-stimmtem Abstand eine andere durchlöcherte PlatteM gegenüber, dieman mittels Wechselstrom abwechselnd positiv und negativ lädt DieDauer des Vorzeichenwechsels ist leicht zu bestimmen Erfolgt dieser sorasch, daß die Ionen an der Platte das gleiche Vorzeichen antreffen, sowerden sie zurückgeworfen und eine Aufladung eines Elektrometers, dasmit der bestrahlten Platte verbunden ist, unterbleibt Die Aufladungist eine Folge der Ausschleuderung negativer Ionen Man braucht jetztnur den Abstand so zu variieren, daß dies eintritt, so kann man mit der

Fig 3.

als rasch laufenden Uhr arbeitenden Wechselstrommaschine die lichkeit der Ionen bestimmen Die Figur gibt die Anordnung wieder, diesich nach dem Gesagten von selbst erklärt Q1 und Q2 sind Quarzfen-ster,L ist die Lichtquelle; die isolierte Schraube S variiert den Abstandzwischen Platte und Netz

Beweg-Es erübrigt, noch einige Worte über die von den Ionen mitgeführtenLadungen zu sagen Da das Verhältnis e/m bekannt ist und feststeht,daß m beim negativen Elektron rund 1800 mal kleiner ist als das Was-serstoffatom, so ließe sich aus der Kenntnis der Masse des letzteren dieGröße m und damit auch e einzeln berechnen Allerdings setzt dieseAbleitung die Kenntnis der Atomkonstanten voraus Wenn es auch ne-ben der Berechnung aus der kinetischen Gastheorie eine große Anzahlanderer Bestimmungsmöglichkeiten dafür gibt, so haftet doch dieserZahl immer noch etwas Hypothetisches an Es ist darum eine sehr fun-damentale Frage, die Größe e direkt zu messen und umgekehrt aus ihrund dem Werte von e/m die Größe m zu bestimmen Dies ist zuerst

J J T h o m s o n gelungen Die Bestimmung des Elementarquantums

durch J J T h o m s o n geht aus von folgenden Überlegungen: Frei vonbegleitender Materie sind die Elektronen nur im Vakuumrohr In ge-wöhnlicher Luft verbinden sie sich mit den Gasmolekülen Besondersbesteht eine Verwandtschaft zwischen ihnen und dem in gewöhnlicherLuft stets vorhandenen Wasserdampf Ist Luft übersättigt mit Wasser-dampf, so kann man eine Kondensation erzwingen, wenn man in derLuft positive oder negative Ionen erzeugt An diesen setzen sich wie

an Staubteilchen die Wassertröpfchen an Die negativen Ionen werdenbevorzugt Zur Kondensation an ihnen genügt eine geringere Übersätti-gung als zum gleichen Vorgang an den positiven Kernen Die Übersätti-gung wird durch eine adiabatische Ausdehnung und damit verbundeneAbkühlung erzeugt, die Kernbildung durch Röntgenstrahlen, die diebenachbarte Luft ionisieren, oder durch eine radioaktive Substanz Anjedem Elektron kristallisiert ein Tröpfchen aus Es kommt nun darauf

an, diese zu zählen und die auf jedes Tröpfchen entfallende Ladungaus der Zahl der Tröpfchen und der Gesamtladung zu berechnen Dazubenutzt man das S t o ke s sche Gesetz, nach welchem die Fallgeschwin-digkeit eines Wassertröpfchens in Luft das Gewicht abzuleiten gestat-tet K = 6πrµv Hierin ist K die Kraft der Schwere, r der Radius,

µ die innere Reibung, v die Geschwindigkeit Die Fallgeschwindigkeitwird beeinflußt durch die innere Reibung der tragenden Luft und durchdie Größe eines fallenden Tropfens Je kleiner und leichter ein einzel-nes Tröpfchen, um so besser schwebt es, um so langsamer fällt es DieFallgeschwindigkeit der kondensierten Wolke wird mit dem Mikroskopgemessen Gewicht und Größe eines einzelnen Tröpfchens lassen sichsomit leicht finden Die gesamte Wassermenge kann entweder mit derWage gemessen oder aus der Abkühlung und Ausdehnung berechnetwerden Die gesamte Ladung bestimmt man in der Art, daß man durchein angelegtes elektrisches Feld die Wolke an eine Platte heranzieht unddort ihre Ladung an ein Elektrometer abgeben läßt So erhielt Thom-son zum ersten Male einen direkten Wert für das Elementarquantum,der zwar noch nicht sehr gut, aber doch in der Größenordnung sehrgut mit dem zu erwartenden Werte übereinstimmte Seitdem sind dieMessungen sehr vervollkommnet Sie sind für die Elektronentheorie vongrundlegender Bedeutung Die Annahme der Theorie und ihre Haupt-

stütze ist ja die Existenz eines solchen kleinsten Wertes der tät; kleinere Werte sind unzulässig, denn ihr Nachweis würde ein Stoßins Herz der Theorie bedeuten Die Versuche von E h r e n h a f t ergabendie Existenz kleinerer Quanta, als das Elementarquantum betrug; siesind aber nicht bestätigt worden Vielmehr hat M i l l i ka n eine Rei-

Elektrizi-he sehr sorgfältiger Arbeiten darüber ausgeführt und gefunden, daßwohl ganzzahlige Vielfache sich zeigen, aber niemals ein kleinerer Wert.Die Versuche von M i l l i ka n verdienen eine genauere Besprechung Wirgehen aus von dem bekannten Versuch, den man elektrischen Puppen-tanz nennt; kleine Holundermarkkügelchen, Papierschnitzel und andereleichte Gegenstände liegen auf einer Platte Nähert man einen geriebe-nen Hartgummistab, so fliegen die Teilchen in die Höhe, fallen wiederherunter usf Genau so benehmen sich die Ionen im elektrischen Fel-

de zwischen zwei geladenen Platten M i l l i ka n konstruiert ein kleinesKästchen aus den Platten; durch ein Loch im Deckel, das sich dannverschließen läßt, fallen die durch Zerstäubung erzeugten Ionen ins In-nere hinein Die Ionisierung erfolgt durch Bestrahlung mit Röntgenlicht.Die Bewegung wird mikroskopisch unter intensiver seitlicher Beleuch-tung beobachtet Dies hat den Vorzug, daß nicht, wie bei T h o m s o n,eine ganze Wolke beobachtet wird, sondern ein einziges Teilchen DasGesetz von S t o ke s liefert auch hier die Beziehung zwischen Größe undFallgeschwindigkeit Doch tritt eine Kraft hinzu, die gegen die Kraft derSchwere ein Teilchen in der Schwebe hält, nämlich die statische Anzie-hung der geladenen Platten So kann es geschehen, daß ein Partikelchenstehen bleibt, ja sogar umkehrt, dann wieder stehen bleibt, eine Streckefällt usf Man sucht sich ein Beobachtungsobjekt heraus und verfolgt

es genau Aus der Geschwindigkeit und der treibenden Kraft des des läßt sich die elektrische Ladung berechnen Es ergab sich, daß dieLadung stets gleich dem Elementarquantum, oder gleich einem ganzenVielfachen davon war, aber niemals kleiner Der M i l l i ka n sche Wertbeansprucht große Genauigkeit Er beträgt4, 77.10−10ESE (elektrosta-tische Einheiten) Wir können aus ihm einen Wert für die Avo g a d r o -sche Zahl, d h die Anzahl von Molekeln im Mol ableiten Wir gehenvom zweiten Fa r a d ay schen Gesetz aus, nach welchem die GleichungN.e = 96540 Coulomb gilt Eine elektrostatische Einheit ist bekanntlich

Fel-= 1/3 109 Coulomb Also ist das Elementarquantum gleich1, 59 10−19Coulomb, und N = 6, 1 1023; dieser Wert beansprucht große Genauig-keit Der Wert, den P l a n ck für e gefunden hat, beträgt 4, 65 10−10.Seine Ableitung erfolgt aus den Strahlungsgesetzen Die verschiedenenMethoden der Bestimmung der Zahl N (es gibt deren über 20) werdenwir im dritten Vortrag genauer besprechen.

Nachdem wir nun die Konstanten der Elektronen, d h die

Grö-ße der Ladung, die Beweglichkeit, das Verhältnis e/m genau kennengelernt haben, wollen wir uns die Frage vorlegen, wie weit die neueTheorie ältere Anschauungen verändert oder umstößt; ferner wie sichbekannte Tatsachen im Lichte der neuen Theorie ausnehmen Wir müs-sen uns dabei natürlich auf einige spezielle Fragen beschränken DieElektrizitätsleitung in festen Leitern erster Klasse erscheint im Lichteder Elektronentheorie als ein Vorgang, bei dem der vorher angenomme-

ne etwas unklare Begriff des elektrischen Stromes ersetzt wird durch dieLeitungselektronen, die in großer Zahl durch den Leiter fließen und jedeentstehende Spannung, sei sie thermoelektrischer oder sonstiger Natur,alsbald ausgleichen Vor allen hat D r u d e die Elektronentheorie der Me-talle entwickelt und aus derselben das Gesetz von W i e d e m a n n und

Fr a nt z, d h die Beziehung zwischen den Leitfähigkeiten für Wärmeund für den elektrischen Strom abgeleitet Auch der H a l l effekt undder Pe l t i e r sche Versuch lassen eine ungezwungene Erklärung durchdie Elektronentheorie zu Die elektrolytischen Vorgänge stellen sich inder neuen Auffassung sehr klar und ungezwungen dar, was kein Wun-der ist, insofern ja deren Grundvorstellungen, wie oben erörtert, ausdieser Domäne stammen Am schwierigsten dürfte die Erklärung deselektromagnetischen Feldes sein Man kommt hier, wenn man eine eini-germaßen anschauliche Darstellung wünscht, nicht ohne den Äther aus

In diesem stellen die Elektronen singuläre Punkte dar, aus denen dieKraftlinien heraustreten, oder in denen sie endigen Der Äther ist inletzter Linie das, was übrig bleibt, wenn man aus irgend einem Gebietalles Materielle entfernt hat Man definiert ihn demnach gewissermaßenals etwas Geometrisches, man könnte auch sagen eine Art von Koor-dinatensystem, das unseren Erfahrungen nach stets in Ruhe ist Daßalle Versuche eine Bewegung des Äthers, die durch Bewegung der Ma-

terie hervorgebracht wird, nachzuweisen ohne Erfolg waren, wollen wirspäter ausführlich behandeln Die Materie kann nach der neuen Auf-fassung niemals von der elektrischen Ladung unabhängig sein, insofernihre einzelnen Teilchen aufeinander durch Vermittelung des Äthers wir-ken Der Äther oder das Vakuum wird von der Materie beeinflußt, diewieder ihrerseits vom Äther beeinflußt wird So können wir sagen, daßkeine Materie ohne elektrische Ladung zu denken ist Nach M i e, derdiese Betrachtungen wohl bis in ihre weitesten Konsequenzen durch-gedacht hat, entstehen im Äther infolge des Auftretens der Knoten-stellen andere besondere Kraftäußerungen, die er als Kohäsionsdruckebezeichnet Letztere haben voraussichtlich einen Zusammenhang mitder Gravitation, jener noch recht wenig erforschten Naturkraft Wirkönnen hier nur durch Rechnung Klarheit schaffen Der erste Grundist von M i e in seiner umfassenden Theorie der Materie gelegt Wennunser Anschauungsvermögen uns bei solchen Betrachtungen im Sticheläßt, so ist das kein Grund, sie zu verwerfen Wir können von diesenschwierigen Problemen nicht verlangen, daß wir sie restlos verstehen,wobei unter Verstehen an ein Zurückführen auf bekannte Vorgänge, alsodie Konstruktion vertrauter Bilder, gedacht ist Die Theorie des beweg-ten Elektrons ist von A b r a h a m, von H A L o r e nt z und endlich von

E i n s t e i n ausgearbeitet worden Die M a x we l l schen Gleichungen sinddadurch ihrer Gültigkeit nicht beraubt worden Das Feld des Elektronsentspricht auch weiterhin durchaus den M a x we l l schen Vorstellungen

Es liegt nicht im Rahmen unserer Vorträge, diese theoretischen ten, so grundlegend sie auch sind, zu behandeln Die Elektrodynamikbewegter Systeme wird in einem späteren Vortrag behandelt werden,soweit dies erforderlich ist, um die Grundlagen der Relativitätstheorie

Arbei-zu verstehen Wir wenden uns jetzt der Frage Arbei-zu, wie die theorie Probleme der Physik in ein neues Licht gesetzt hat Hier istals erstes das uralte Problem des erdelektrischen Feldes zu nennen Mitihm sind so viele grundlegende Fragen verknüpft, die besonders jetztdurch die aufstrebende Luftschiffahrt an Aktualität gewinnen, daß eineeingehende Behandlung angebracht erscheint

Elektronen-Nach C hwo l s o n existierten bis vor kurzem 35 Theorien, die sichmit der Ladung der Erde und der Atmosphäre, sowie mit den Ausgleich-

serscheinungen beschäftigen Es ist jetzt nicht mehr schwer, sie fast alleauszuscheiden und auf Grund der Elektronentheorie sich plausible Vor-stellungen vom Zustandekommen der atmosphärischen Raumladung zumachen Wir betrachten den Erdkörper mit seiner Gashülle als ein selb-ständiges System; die von der Erde ausgehenden Kraftlinien endigen inder Atmosphäre, wir nehmen keinen elektrischen Zusammenhang zwi-schen der Erde und anderen Himmelskörpern an Ausgenommen istnatürlich dabei der elektrische Energieaustausch, der auf der Strahlungberuht, die Frage ist vielmehr so gestellt, ob eine Unabhängigkeit derErde in der Weise bestehe, daß stets gleich viel positive und negativeElektrizität vorhanden sei, oder ob das System als ganzes eine Ladungbesitze, so daß die Kraftlinien sich bis zu anderen Himmelskörpern er-strecken Wir halten an der ersteren Ansicht fest, die auf W i l l i a m

T h o m s o n zurückgeht Es läßt sich experimentell nachweisen, daß stets,auch bei gutem Wetter, ja bei wolkenlosem Himmel ein elektrischesGefälle vorhanden ist zwischen zwei Punkten verschiedener Höhe in

Fig 4

Fig 5

der Atmosphäre Unter normalen Verhältnissen beträgt der Gradient,

d h das Spannungsgefälle pro Längeneinheit 100 Volt pro Zentimeter.Bei Gewitterstimmung wächst der Wert auf das 30fache und mehr

Da dieser Gradient mit wachsender Höhe abnimmt, so kann man nachder Po i s s o n schen Gleichung d2s/dt2 = −4πρ die räumliche Dichteder Elektrizität berechnen Schreibt man der Erde die gleiche Mengenegativer Elektrizität zu, so läßt sich aus der bekannten Kapazität derErdkugel die Spannung berechnen Allgemein nimmt man für die Span-nung der Erde den Wert0 an Das ist aber willkürlich, ähnlich wie dieWahl des Schmelzpunktes des Eises zum Nullpunkt der Temperatur Inder Atmosphäre ist also eine freie räumliche Ladung vorhanden Daß siesich nicht ebenso rasch ausgleicht wie in einem Leiter erster oder zwei-ter Klasse, hat seinen Grund darin, daß nur verhältnismäßig wenigeElektronen vorhanden sind Immerhin besitzt die Luft stets ein gewis-ses Leitvermögen, das bedingt ist durch die anwesenden Ionen Dieseverdanken ihren Ursprung erstens den radioaktiven Emanationen undder durchdringenden Strahlung Man kann auch auf hohen Berggipfeln,ferner im Ballon, sogar auf dem Ozean stets eine Zerstreuung gelade-ner Konduktoren beobachten, die durch die umgebende Luft erfolgt.Ein einfacher Versuch mag die Leitfähigkeit der Luft veranschaulichen.Wir nehmen ein Elektroskop von der Form, dieFig 4wiedergibt DieseForm stammt von E l s t e r und G e i t e l und ist eine Verbesserung desElektroskops von E x n e r Die Isolation besteht aus Bernstein und ist insInnere des Apparates verlegt Lädt man ein solches Elektroskop auf et-

wa200 Volt und schließt es ab, so behält es seine Spannung wochenlangund verliert pro Stunde nur ein halbes Volt bis ein Volt Sobald abermit ihm ein Zylinder verbunden ist, Fig 5, so wird die Spannung in ei-nigen Stunden verloren sein Die Ladung ist durch die Luft abgeflossen,nicht etwa über den Bernstein, denn sonst müßte auch bei geschlosse-nem Apparat der gleiche Verlust eingetreten sein Früher führte mandie Abnahme der Ladung auf Staubteilchen zurück, die zuerst angezo-gen und dann abgestoßen werden sollten und so einen Konvektivstromliefern sollten Es zeigte sich indessen, daß diese Annahme falsch ist.Der Rauch einer Zigarre z B setzt die Leitfähigkeit in einem Zimmersogar herab Wir stellen uns das jetzt so vor, als ob die freien Ionen vonden kleinen festen Partikeln des Zigarrenrauches gefangen und unschäd-lich gemacht werden In gleicher Weise wirkt auch der Wasserdampf.Die Folge ist die, daß feuchte Luft besser isoliert als trockene Dies

scheint einer alten Erfahrung zu widersprechen, nach welcher statische Versuche nur gelingen, wenn die Apparate vor Feuchtigkeitsorgfältig geschützt werden Hier haben wir es aber dann mit flüssigemWasser zu tun, das sich auf den Stützen niederschlägt In gasförmigemZustand isoliert der Wasserdampf wie jedes Gas, und durch die feinenTröpfchen, die in der Luft schweben, wird ein Bruchteil der Ionen gefan-gen Auch durch das ultraviolette Licht wird die Luft ionisiert; endlichdurch einen Vorgang, auf den zuerst L e n a r d aufmerksam wurde undder uns bei der Erklärung der Gewitterelektrizität einen großen Dienstleisten wird Lenard fand nämlich, daß in der Nähe von Wasserfällendie Luft ein erhöhtes Leitvermögen besitzt Das Zerplatzen der kleinenTröpfchen bedingt ein Zerreißen einer elektrischen Doppelschicht undbildet somit die Quelle freier Elektrizität Übrigens enthält die Luft im-mer einige Ionen Unsere neuen Elektroskope sind so empfindlich, daßschon die Anwesenheit von20 Ionen im Kubikzentimeter sich erkennenläßt Von den Trillionen Molekülen, die der gleiche Raum enthält, brau-chen also nur20 in diesen eigenartigen Zustand versetzt zu werden, umelektrometrisch erkannt zu werden Unter dem herrschenden Potenti-algefälle kommt nun, da die Luft ein schwaches Leitvermögen besitzt,ein Vertikalstrom zustande, der dicht vor Gewittern und während sol-cher den normalen Wert vielfach überschreitet Die Niederschläge, diestets Ladungen zeigen, bringen die Elektrizität teilweise wieder zur Er-

elektro-de herab Im großen finelektro-det ein Ausgleich statt durch die Gewitter Umdiese zu erklären, bedürfen wir erstens des obengenannten Lenardeffek-tes, ferner der ebenfalls bereits besprochenen Kondensation des Wasser-dampfes an den Ionen Natürlich müssen auch gewisse meteorologischeVorbedingungen erfüllt sein, damit ein Gewitter zustande kommt Wirdenken uns die Lage so, daß nach einem sonnenreichen Tage die unterenSchichten der Luft wie der Erdboden selbst sehr warm sind, währenddie kühlere Luft darüber lagert Dies ist ein labiler Zustand, der nureines Anstoßes bedarf, um gestört zu werden Die wärmere Luft wirdrasch in die Höhe steigen und dabei sich ausdehnen Die Abkühlungbedingt eine Übersättigung An den Staubpartikeln, dann an den Elek-tronen, und zwar zuerst an den negativen, kondensieren die Tröpfchen,

um dann zu größeren Tropfen zusammenzufließen Je dicker die Tropfen

werden, um so rascher fallen sie nach dem Gesetz von S t o ke s EinerFallgeschwindigkeit von 8 m in der Sekunde entspricht nach Lenardgerade die Größe, die ein Wassertropfen besitzen kann Jenseits davonbeginnt er, sich zu deformieren und in kleinere Tröpfchen aufzulösen.Der aufsteigende Luftstrom trägt die kleineren Tröpfchen wieder in dieHöhe Die großen fallen, wie gesagt, gerade so schnell, wie der aufstei-gende Strom beträgt, und scheinen still zu stehen Wenn sie zerplatzen,

so entstehen infolge der Verstäubung elektrische Kräfte Beim menfließen wächst die Spannung, so daß der neu gebildete Tropfen einehöhere Spannung besitzt, als die der einzelnen Komponenten betrug.Wiederholt sich dies Spiel genügend oft, so werden die Spannungen er-reicht, bei denen die Elektrizität in die Luft ausstrahlt Dadurch wirddie Bahn der Entladung ionisiert Die Blitzbahn wird gewissermaßenvorbereitet Der herabfallende Gewitterregen bringt die positiven La-dungen mit herab Die negativen folgen meist später, und zwar werdensie mehr durch den gewöhnlichen Regentypus getragen, als durch dieGewitterregen Auch Schnee und Hagel führen Ladungen mit herab, wieman leicht erkennen kann, wenn man zum Auffangen eine isolierte Scha-

Zusam-le benutzt Daß auch quantitativ die besprochenen Effekte ausreichen,

um die gewaltigen Gewitterspannungen und die normale Anzahl derBlitze zu erklären, hat S i m p s o n dargetan In den regen- und gewitter-reichen Gegenden von Simla in Vorderindien hat er eingehende Studienüber diese Frage gemacht Er empfiehlt den Luftschiffern, sich mit derFrage der Entstehung der Gewitter zu befassen Bei diesen wird freilicheine solche Anregung gemischte Gefühle auslösen; es ist einstweilen rat-sam, bereits bei den Vorboten eines sicher herannahenden Gewitters zueiner Landung zu schreiten, denn in den auf- und absteigenden Böenist ein Ballon völlig machtlos Kein Ventil bzw Ballast vermögen dieBewegung aufzuhalten Insofern die Gewitter eine große Gefahr für denLuftschiffer bilden, ist ihr Studium und die Frage ihrer Entstehung na-türlich von größter Bedeutung Man kann die Ausbildung elektrischerStörungen im Feld der Erde vom Ballon aus besonders schön untersu-chen Die Methoden sind von E b e r t und seinen Schülern ausgearbeitet.Die größeren Luftschiffe sollten alle mit Vorrichtungen zur Messungund Registrierung der Spannungsgradienten versehen sein Steigt die

Spannung so hoch, daß Büschelentladungen eintreten, so ist die Gefahrbereits recht erheblich Mit dem Auswerfen von Sand- oder Wasser-ballast wird noch eine erhöhte Deformierung des elektrischen Feldesauftreten, als sie schon durch den Ballon selbst verursacht wird Wenndie durch Influenz auf dem Körper des Ballons erregte Influenzelektri-zität vor ihrer Wiedervereinigung durch Spitzenausstrahlung in freieLadung umgewandelt wird, so ist Gefahr vorhanden, daß beim Landenein Funke zur Erde überspringt Schon manches Mal ist ein Ballon beimLanden verbrannt Die Ballonhülle kann endlich auch durch Reibungelektrisch werden Sinkt der Ballon beim Reißen zusammen, so könnensich einzelne Schichten laden Man hat vorgeschlagen, die umgebendeLuft künstlich zu ionisieren, etwa durch Radium, um diese Gefahren zuverhüten Wir sehen, wie ein uraltes Problem, das seit Fr a n k l i n dieForscher beschäftigte, sich im Lichte unserer neuen Theorie zwanglosund elegant erklären läßt Wir können aber noch auf andere Fragen mitErfolg die neuen Kenntnisse anwenden.

Einige Beispiele mögen zur Erhärtung dieser Behauptung dienen.Der Vorgang der Lichterregung beruht auf den Schwingungen; welchedie Elektronen um den positiven Kern der Atome vollführen Entfer-nen sie sich aus ihrer Ruhelage, so treten elastische Kräfte auf, dieproportional der Entfernung aus der Ruhelage sind Dadurch entste-hen Schwingungen, die den gleichen Gesetzen gehorchen, wie die Be-wegungen eines Pendels unter dem treibenden Einfluß der Schwerkraft.Jeder Schwingung entspricht eine Linie im Emissionsspektrum des be-treffenden Atoms Bei der Mannigfaltigkeit der Spektren ist demnachdas Atom ein keineswegs einfacher, sondern ein recht komplizierter Ge-genstand Seine Unteilbarkeit besteht darin, daß in ihm das kleinsteselbstständige Individuum vorliegt Auch der Mensch ist insofern un-teilbar, als er nach der Zerteilung nicht imstande ist, weiterzuleben;und doch besteht er aus vielen Millionen einzelnen Teilen

So ist nach dem Ausspruche R ow l a n d s ein Eisenatom so pliziert, daß im Vergleich mit ihm ein Bechsteinflügel mit seinen Tau-senden von Teilen und Teilchen ein einfacher Körper genannt werdenmuß Daß die Bewegung, die das Licht hervorruft, wirklich in hin undher zitternder Elektrizität besteht, kann man daran erkennen, daß ein

kom-magnetisches Feld die Schwingungen in dem Sinne beeinflußt, wie esvon der Elektronentheorie vorausgesagt werden kann Z e e m a n hat denNachweis erbracht; H A L o r e nt z hatte ihn vorausgesagt Nach demGesetz von B i o t und S ava r t wirkt ein Magnetfeld auf einen elektri-schen Strom mit einer Kraft, die gleich dem Produkte aus Stromstärkemal Feldstärke ist Diese Kraft tritt zu der elastischen noch hinzu Undzwar wirkt sie in zwei Achsen; in der dritten Achse, die die Richtung dermagnetischen Kraftlinien hat, tritt keine Beeinflussung auf Die Folgeist das Neuerscheinen zweier Spektrallinien neben der ursprünglichen.Aus der Größe der Verschiebung läßt sich auch für die hier schwingen-den Elektronen das Verhältnise/m bestimmen Man erhält den gleichenWert wie bei den Kathodenstrahlen oder beim lichtelektrischen Effekt.Die Änderung der Frequenz beträgt:

dn = 1

2H

e

m,wenn H die Feldstärke des Elektromagneten ist Die Gleichungen lau-ten:

Die Abweichung der Spektrallinie von der ursprünglichen ist gleich demhalben Produkt aus Feldstärke und dem Verhältnis e/m Das Vorzei-chen des Elektrons ist das negative So findet der wichtige Prozeß derLichterregung eine neue und befriedigende Erklärung

Den lichtelektrischen Vorgang haben wir bereits besprochen; einennahe damit verwandten Effekt wollen wir hier erwähnen, weil er einsehr wichtiges neues Feld für die Elektronentheorie eröffnet Es ist dervon H a b e r und J u s t gefundene sogenannte Reaktionseffekt Bei derEinwirkung aktiver Gase, z B Bromdampf oder Phosgen auf uned-

le Metalle oder deren Legierungen, z B Rubidium, Lithium, Kalium,

Natrium, werden Elektronen frei, die, im Magnetfeld untersucht, fürdas Verhältnis e/m ebenfalls den bekannten Wert ergeben, woraus mitSicherheit zu schließen ist, daß man es mit Elektronen zu tun hat, undnicht etwa mit Reaktionsprodukten Die Wärmetönung der chemischenReaktion ist in diesen Fällen ausreichend, um das Elektron aus demAtomverbande loszulösen Der Vorgang geht auch im völlig dunkelenRaume vor sich, es ist also nicht etwa ein lichtelektrischer Vorgang.

Am besten läßt sich die Erscheinung als eine künstliche Radioaktivitätbezeichnen Wie weit auch andere chemische Prozesse zu elektrischenVorgängen Anlaß geben, muß noch untersucht werden Ein Verlust anMasse, wie man ihn bei Umsetzungen oft gesucht und gelegentlich zufinden geglaubt hatte, ist bei dem Reaktionseffekt nicht vorhanden

Wir wollen zum Schluß noch kurz auf die Entladungen in Gaseneingehen Auch sie finden im Lichte der neuen Theorie eine elegan-

te Darstellung und Erklärung J J T h o m s o n hat ein Buch über denDurchgang der Elektrizität durch Gase geschrieben, das auf elektronen-theoretischer Grundlage beruht Nicht nur die Kathodenstrahlen, son-dern auch alle anderen Formen der Entladungen lassen sich deuten.Schwierig bleibt nur der Vorgang, der der Entladung vorausgeht Derlichtlose Strom, den manche annehmen, ist experimentell nicht nachzu-weisen, wie L e h m a n n und nach ihm der Verfasser dargetan haben Sobleibt der Entladung doch immer ein disruptiver Charakter anhaften

Die schönste Frucht des Studiums der Entladungen war die deckung der Röntgenstrahlen Diese kommen dadurch zustande, daß dieElektronen beim Aufprall auf ein festes Hindernis ihre Geschwindigkeitplötzlich verlieren, und damit Anlaß zur Entstehung einer Ätherwellegeben, die als Röntgenstrahlung aus dem Entladungsrohr heraustritt.Diese Strahlung wird in einem späteren Vortrag ausführlich bespro-chen werden Wir wollen hier von ihr nichts weiter sagen, als daß sieder Anlaß zur Entdeckung der B e c q u e r e l strahlen gewesen ist Dieseihrerseits bildet den letzten Schlußstein, der das Gebäude der Elek-tronentheorie krönt Wir wollen im nächsten Vortrag uns mit dieserneuen und grundlegenden Entdeckung ausführlich beschäftigen

Ent-Das Thema meines heutigen und teilweise auch noch das des sten Vortrages beansprucht das größte Interesse unter allen neuerenFragen der letzten Jahrzehnte Wohl noch nie hat eine Entdeckungeine so einschneidende Umwälzung in den Grundanschauungen hervor-gerufen Noch keine hat so viele neue Begriffe, Tatsachen und Theorienzutage gefördert Und beispiellos ist die rasche Entwickelung, die dieserneue Zweig der Chemie und Physik zeigt Es ist wohl kein eigentlicherBeweis, aber doch ein Beleg für meine Behauptung, wenn ich Ihnen mit-teile, daß das neue Buch aus der Feder der Fr a u C u r i e einen Umfangvon 1000 Seiten besitzt.

näch-In diesem Werk hat die berühmte Entdeckerin des Radiums allesWissenswerte zusammengestellt Die Darstellung ist dabei keineswegsweitschweifig Die große Menge von neuen Erscheinungen, die in den

16 Jahren seit der ersten Entdeckung bekannt geworden sind, ist nur so

zu erklären, daß zahlreiche Forscher in richtiger Erkenntnis der keit des neuen Gebietes sich diesem zugewandt haben Einzelne habensich sogar die Beschäftigung damit zu ihrer Lebensaufgabe gemacht

Wichtig-So hat sich das Dunkel rasch gelichtet Immer seltener wird die her öfters geäußerte Anschauung, als ob durch die neuen Entdeckungendie Grundlagen der Physik erschüttert wären, als ob z B das Prin-zip von der Erhaltung der Energie seine Gültigkeit verloren hätte DerSchleier des Geheimnisvollen hebt sich mehr und mehr, und für die an-fangs sehr kühn scheinenden Hypothesen sind exakte Zahlenbelege er-bracht Chemie und Physik erfahren beide eine ungeahnte Erweiterung.Erstere vermehrt ihre Grundstoffe um fast die Hälfte, letztere sieht ei-

frü-ne glänzende Bestätigung der moderfrü-nen Theorien der Elektrizität bracht Die Elektronentheorie findet ihr kunstreiches Gebäude gekrönt.Ohne umständliche Apparate, ohne Vakuum und Funkeninduktorenzeigen sich die Elektronen dem menschlichen Auge Ein Schwarm vonElektronen, mit riesiger Geschwindigkeit ausgeschleudert, verursachtdie eigenartigen Erscheinungen, die der strahlenden Substanz anhaf-

er-ten Der vierte Zustand, wie der geniale Engländer C r o o ke s die lende Materie genannt hatte, die Ergänzung der festen, flüssigen undgasförmigen Körper, ist jetzt kein Phantasiegebilde mehr, sondern bil-det ein leicht zugängliches Objekt für ein genaues Studium und sichertalle die Resultate, die bisher das Gebäude der Elektronentheorie bil-deten So ist der logische Zusammenhang des heutigen Themas mitdem des ersten Vortrages ein ebenso inniger wie leicht sichtbarer Dochauch historisch läßt sich das eine aus dem anderen ohne Schwierigkeitentwickeln Die Kathodenstrahlen bilden den Ausgangspunkt für die

strah-R ö nt g e n sche Entdeckung der X-Strahlen Aus letzterer aber hat sichdie neue Entdeckung der Radioaktivität hergeleitet

Bekanntlich erregen die Röntgenstrahlen einen Schirm aus bariumcyanür zum Leuchten Sie erregen Fluoreszenz Den inneren Zu-sammenhang zwischen Strahlung und Fluoreszenz untersuchte H e n r i

Platin-B e c q u e r e l näher Zu diesem Zweck untersuchte er fluoreszierende

Stof-fe auf eine Strahlung hin mit der photographischen Platte Nach rer Exposition am Sonnenlicht wurden die zu untersuchenden Substan-zen, vor allem Uranverbindungen, auf ihre photographische Aktivitätgeprüft Dabei ergab sich, daß dem Sonnenlicht ausgesetzte Uranverbin-dungen eine Strahlung aussenden, die durch schwarzes Papier hindurchauf eine lichtempfindliche Platte wirkt Durch Zufall aber fand B e c -

länge-q u e r e l, was übrigens eine systematische Untersuchung ebenfalls sehrbald ergeben haben würde, daß die vorhergehende Bestrahlung keines-wegs notwendig war, sondern daß die Strahlung auch ohne eine solcheemittiert wird Mit anderen Worten: Uran und Uranverbindungen sen-den eine Strahlung aus Diese ist von äußeren Einflüssen unabhängig Eszeigt sich somit eine ganz neue Fundamentaleigenschaft gewisser Stof-

fe Diese Strahlung wird nach ihrem Entdecker B e c q u e r e l strahlunggenannt Substanzen, die diese Strahlung aussenden, sind radioaktiv

B e c q u e r e l ist der Entdecker der Radioaktivität Er hat auch als erstereine große Zahl interessanter Eigenschaften an den neuen Erscheinun-gen festgestellt So fand er die anderen Analogien mit der Röntgenstrah-lung Ebenso wie diese vermag auch die neue Art von Strahlen die Luft

zu ionisieren und Fluoreszenz zu erregen, endlich, wie schon gesagt, diePlatte zu beeinflussen Die Bestimmung der Konstanten der Elektro-

nen stammt ebenfalls teilweise von B e c q u e r e l Es ist verständlich, daßbei der großen Tragweite dieser Entdeckung ein einzelner Mann nichtallein sich der Aufgabe gewachsen fühlte Die Mitarbeit des Ehepaares

C u r i e setzt hier erfolgreich ein P i e r r e C u r i e, ein durch seine beiten über Kristallelektrizität und über den Magnetismus bekannterPhysiker, hilft seiner Gattin, die noch im Beginn ihrer wissenschaftli-chen Laufbahn steht, bei ihrer Dissertation Fast scheint es dem Kritikermerkwürdig, daß eine Doktorarbeit von der Entdeckung des Radiumsberichtet Nicht das reife Werk eines erprobten Forschers, sondern dasErstlingswerk einer neuen Jüngerin der Wissenschaft enthält diesen rei-chen Schatz Kein Wunder, daß große Erwartungen sich an die weitereEntwickelung dieser Kraft knüpften Und, wie wir mit gutem Recht sa-gen können, sind die Erwartungen nicht getäuscht Nach dem tragischenTode ihres Gatten, den ein Lastwagen im Getriebe der Millionenstadtzermalmte, hat sie das Vermächtnis übernommen Noch jetzt ist sieauf ihrem Gebiete unbestritten eine der ersten Autoritäten Wer aufeiner Versammlung gesehen hat, wie diese Frau die Debatte leitet, wiesie mit immer gleichbleibender Ruhe französisch, deutsch, englisch er-widert, der wird sich dem großen Eindruck nicht haben verschließenkönnen Das Verdienst B e c q u e r e l s soll darunter nicht leiden Er hatdie erste Anregung gegeben und Frau C u r i e mit der Aufgabe betraut,den aktiven Bestandteil der Uranverbindungen zu isolieren Die Aus-führung dieser Aufgabe führte dann zur Entdeckung des Radiums

Ar-Uranverbindungen sind leider recht selten In den böhmischenBergwerken wurde Uran gesucht Die Glasfabriken bedienten sichdieses Stoffes, um dem Glase die schöne grüne Farbe zu geben DieRückstände wurden dann weggeworfen und bildeten Halden, derenAbbau später reiche Beute gab Wird doch jetzt das KilogrammPechblende mit etwa 100M bezahlt Die Bearbeitung der Pechblendedurch Frau C u r i e bildet einen Rekord der chemischen Laboratori-umstechnik Sie erinnert an die klassische Darstellung des Cäsiumsdurch B u n s e n Aus ganzen Wagenladungen von Ausgangsmaterialwurden einige Milligramme herausgearbeitet auf Grund eines äußerstmühsamen Verfahrens Wir wollen nur die Grundzüge angeben: Da derneue Bestandteil, das Radium, wie ich vorausnehmen möchte, in seinen

Fig 6.

chemischen Eigenschaften sich ganz denen des Bariums nähert, so istdie Gewinnung identisch mit der des Bariums Nach der Aufschließungder in HCl unlöslichen Bestandteile mit konzentrierter Soda und Pott-asche wird wieder in HCl gelöst und mit H2SO4 gefällt Man erhält sodas Barium, das aber in diesem Falle vom Radium begleitet ist, unddarum besser Radiobarium genannt wird Die strahlenden Eigenschaf-ten zeigen sich bei diesem Produkt wieder, nur in viel größerer Stärke.Wir wollen kurz betrachten, wie sich die Intensität messen läßt DieIonisierung der Luft durch die Strahlung bietet ein bequemes Mittel,die Intensität zu messen Am besten ersieht man den Charakter derMeßmethode aus der Fig 6 Zwei Kondensatorplatten, A und B, sindmit einer Batterie bzw mit einem Elektrometer verbunden Liegt zwi-schen den Platten eine radioaktive Substanz, so ist gewissermaßen einleitender Zusammenhang zwischen ihnen hergestellt Der Ausschlagdes Elektrometers wird nun durch eine Gegenladung kompensiert,die in der Meßanordnung von C u r i e s durch einen piezoelektrischenQuarz Q erzeugt wird Die Untersuchungen P Curies über die Piezo-oder Druckelektrizität des Quarzes gehen zurück auf das Jahr 1881.Wird auf einen bestimmt orientierten Quarzkristall ein Zug ausgeübtdurch ein angehängtes Gewicht, so entstehen an zwei zu einer Axe

normalen Flächen gleiche Mengen entgegengesetzter Elektrizität DieFlächen der Platte sind versilbert bis auf zwei schmale Nuten Ist dieBelegung der einen Plattenseite geerdet, so tritt beim Anhängen desGewichtes an der isolierten anderen Seite eine ganz bestimmte Ladungauf, die im Moment des Abhebens durch eine gleich große Mengedes entgegengesetzten Vorzeichens ersetzt wird Aus den C u r i e schenArbeiten ist bekannt, daß die Elektrizitätsmenge in elektrostatischenEinheiten gegeben ist durch die Gleichung

q = K lP

e ,

wol die Länge, e die Dicke der Platte und P das Dehnungsgewicht deuten.K ist eine von Curie bestimmte Konstante Wir wollen von derBeschreibung der Korrektionen dieser einfachen und genialen Methodeabsehen; nur auf eines sei hingewiesen Der Strom in einem ionisiertenGase folgt nur bis zu einem gewissen Grade dem Grundgesetz des elek-trischen Stromes, nach welchem Stromstärke und Spannung einanderproportional sind (O h m sches Gesetz) Bei wachsender Spannung trittein Maximalwert der Stromstärke ein Man nennt diesen Wert Sätti-gungsstrom Man hat sich den Vorgang so zu denken, daß alle verfüg-baren Ionen am Transport der Elektrizität beteiligt sind, und daher eineerhöhte Spannung keine Zunahme der Stromstärke mehr bewirkt Beigeringerer Spannung wandern die Ionen langsamer Es werden daherviele von ihnen wieder molisiert, d h zurückgebildet durch Wiederver-einigung Je kürzer die Zeit ist, in der die Ionen von einer Platte zuranderen kommen, um so geringer ist die Molisierung, um so größer dieverfügbare Zahl Ist der Sättigungsstrom erreicht, so ist man unabhän-gig von der Spannung Das ist natürlich wichtig, denn sonst könnteeine erhöhte Spannung eine vermehrte Radioaktivität vortäuschen Alsrelatives Maß der Aktivität, wie das Vermögen eine solche Strahlungauszusenden genannt sei, erhalten wir jetzt die Größe des am Quarzangehängten Gewichtes Es ist nicht schwer, nach Eichung des Kri-stalles daraus die Stromstärke in absoluten Einheiten oder in Ampereabzuleiten Eine kleine Tabelle möge die relative Stärke verschiedener

Kaliumuranat 1, 2 10−11

Uranylnitrat 0, 7 10−11Uranylsulfid 1, 2 10−11

Mit fortschreitender Anreicherung der wirksamen Substanz ausdem Ausgangsmaterial steigt nun die Aktivität beträchtlich Mankommt bald zu so hohen Werten, daß ein direkter Vergleich unmöglichist In solchem Fall wird die Strahlung durch Metallfolie abgeschirmtund in einem experimentell festgestellten Verhältnis reduziert

Es liegt sehr nahe, zu erproben, ob außer dem Uran und seinen bindungen auch andere Stoffe radioaktiv seien, d h Elektronen emit-tieren Frau C u r i e hat fast alle bekannten Grundstoffe untersucht undgefunden, daß auch das Thorium und seine Verbindungen diese Eigen-schaft besitzen Zu dem gleichen Resultat gelangte unabhängig Pro-fessor G C S ch m i d t Jetzt wissen wir, daß es noch einen drittenaktiven Stoff gibt, das Aktinium, endlich daß auch das Kalium und dasRubidium schwache Aktivität zeigen Die Größenordnung der bei denThoriumverbindungen erzielten Ströme ist die gleiche wie beim Uran.Doch zeigen sich charakteristische Unterschiede in der Art der Strah-lung, die wir noch eingehend zu besprechen haben werden, wenn wirdie Strahlung und ihre Eigenschaften genauer analysieren

Ver-Das aktive Element, dem die Uranverbindungen das mögen danken, ist ein neues Element, das von Frau C u r i e den Namen

Strahlungsver-R a d i u m erhielt Für den Chemiker erwächst als erste die Aufgabe,Atomgewicht und Spektrum festzustellen Dazu bedarf es einer Rein-darstellung Die Trennung vom Barium ist sehr mühselig Frau C u r i e

erzielte sie durch fraktionierte Kristallisation Die Verbindungen derAlkalimetalle, zu denen das Barium und das Radium gehören, sind alsSulfate so gut wie ganz unlöslich Chloride und Bromide sind in Was-ser löslich, doch sinkt die Löslichkeit mit steigendem Atomgewicht DieReihenfolge ist Calcium, Strontium, Barium, Radium Aus einer gesät-tigten Lösung, die Barium und Radium enthält, fällt daher zuerst dasRadiumbromid aus Die Salze werden in reinem destillierten Wasser beiSiedetemperatur gelöst und in einem gedeckten Gefäß der Ausscheidungüberlassen.

Nach dem Erkalten sammeln sich am Boden festhaftende schöneKristalle, von denen man die Lösung leicht abgießen kann Der Ein-dampfrückstand einer solchen Lauge ist etwa nur ein Fünftel so starkwie die ausgeschiedene Portion Die Ausgangsprobe ist nun in zwei Teilezerlegt Mit beiden wiederholt man den Versuch, so daß man jetzt vierTeile hat Darauf vereinigt man den stärkeren Teil der ersten (schwä-cheren) mit dem schwächeren der anderen Portion Nun hat man dreiPortionen, die man wiederum in je zwei Teile zerlegt Man hält sich

an eine begrenzte Zahl von Fraktionen Immer wird die gesättigte sung der einen mit den Kristallen der nächstfolgenden vereinigt Dieschwächsten Fraktionen werden ausgeschieden und jedesmal erfolgt ei-

Lö-ne Anreicherung auf das Fünffache Man kann auch eiLö-ne fraktionierteFällung mit Alkohol vornehmen Den Schluß der umständlichen Opera-tion bildet der spektrographische Nachweis des Verschwindens der Ba-riumlinien Gleichzeitig erhält man das Radiumspektrum D e m a r ç ayhat dieses als erster beobachtet Es gleicht im ganzen dem typischen

Spektrum der Erdalkalimetalle Die wichtigsten Linien sind:

inµµ

Grün 482, 61Blau 468, 23

inµµ

Rot 665, 3

” 660, 0Orange 630, 0Grün 482, 6Die Flamme ist schön rot gefärbt

Die Spektralreaktion des Radiums ist sehr empfindlich Man kanneinen Radiumgehalt von0, 01 Proz im Barium noch nachweisen

Die Atomgewichtsbestimmung ergab nach den genauesten sungen von Frau C u r i e 226, 45 Zur Verwendung kam wasserfreies Ra-diumchlorid Auch die Darstellung des metallischen Radiums und dieFeststellung seiner Eigenschaften geht auf Frau C u r i e zurück Im Jah-

Mes-re 1910 stellte sie durch Elektrolyse wässerigen Mes-reinen Radiumchloridsmit einer Quecksilberkathode Radiumamalgam dar; die Destillation des

letzteren in einer verdünnten Wasserstoffatmosphäre ergab metallischesRadium; die chemischen Eigenschaften des reinen Radiums sind sehrmerkwürdig Es ist weißlich silberglänzend, doch nicht beständig, wohlinfolge seines stark elektropositiven Verhaltens, dank welchem es auchmit Stickstoff leicht ein Nitrid bildet Es wirkt zersetzend auf Wasserein und greift organische Substanzen, z B Papier, heftig an.

Die Radiumsalze: Chlorid, Nitrat, Carbonat, Sulfate sehen, in stem Zustande dargestellt, ebenso aus wie die entsprechenden Barium-salze, mit denen sie isomorph sind, sie färben sich jedoch im Laufe derZeit Auch in ihren chemischen Eigenschaften verhalten sich die Radi-umsalze genau so wie die entsprechenden Bariumsalze

fe-Wir wollen jetzt die merkwürdigen Eigenschaften des Radiums aneinem Präparat kennen lernen Im Dunkeln erkennt man mit gut aus-geruhtem Auge, daß ein Kristall Radiumbromid ein schwaches Lichtausstrahlt Das Salz fluoresziert unter der Einwirkung seiner eigenenBecquerelstrahlung Sehr hell wird der Lichtschein, wenn man einenRöntgenschirm nähert 10 mg Radiumbromid sind hier in einer klei-nen Ebonitkapsel eingeschlossen Sie ruhen in einer kleinen Vertiefungund sind mit einem dünnen Glimmerblättchen zugedeckt Das Gan-

ze ist mit einem Messingdeckel verschraubt und in ein Bleikästcheneingeschlossen Je näher man den Schirm bringt, um so heller, aberauch um so kleiner wird der leuchtende Schein Die Strahlung dringtalso durch das Glimmerblättchen und durch den Karton des Barium-platincyanürschirmes hindurch Auch andere Substanzen sind für dieStrahlung durchlässig Ein zweites Präparat, das mir eine Berliner Fir-

ma, die Radiogengesellschaft, zur Verfügung gestellt hat, befindet sich

in diesem Paket Ich habe es gar nicht erst ausgewickelt, um die gelte Verpackung nicht zu beschädigen Gleichwohl leuchtet der Schirmhell auf Die Strahlen durchdringen in diesem Falle zuerst ein Glasröhr-chen, dann einen Karton, endlich die Holzwolle und die äußere Packung.Wenn man das ganze Paket in die Tasche steckt und den Leuchtschirmaußen an den Rock hält, so zeigt sich wieder der helle Schein Legt mandas Präparat in ein Kästchen aus Zigarrenholz, so kann man es wieder-

versie-um mit dem Schirm rasch finden Bedeckt man den Kristall mit einerLeder- oder Stoffschicht, so wird die Helligkeit kaum gemindert; sogar

durch eine silberne Dose hindurch strahlt das Licht, allerdings starkabgeschwächt Aus der Nähe kann man erkennen, daß sogar der dickeBleikasten, der als Schutzhülle dient, ein wenig durchlässig ist Bei derquantitativen Prüfung all dieser Effekte erkennt man, daß ein Teil derStrahlen sehr leicht absorbiert wird Dieser Teil hat nach Rutherfordden Namen α-Strahlen erhalten Schon durch ein Aluminiumblech von

0, 1 mm Dicke werden sie absorbiert Das Durchdringungsvermögen ben hauptsächlich B e c q u e r e l, M e ye r und v S chwe i d l e r, C u r i e und

ha-R u t h e r f o r d untersucht

Fig 7

Sind alle α-Strahlen verschluckt, so besteht der Rest aus β- undγ-Strahlen Von diesen beiden werden die ersteren durch dicke Alumini-umplatten oder andere Metalle ebenfalls absorbiert, während die dannübrigbleibenden Strahlen fast gar nicht absorbiert zu werden scheinen.Selbst dicke Bleiplatten sind durchlässig für sie; wir haben dies ja beiunserem Präparat gesehen

Noch auf eine andere Weise gelingt die Trennung der nen Strahlen Bringt man den Radiumkristall zwischen die Pole einesstarken Magneten, so werden die Strahlen aus ihrer ursprünglich gerad-linigen Bahn abgelenkt Die α-Strahlen werden durch den Magneten sobeeinflußt, als ob sie einen positiven elektrischen Strom darstellten,während die β-Strahlen sich als konvektive negative Elektrizität erwei-

verschiede-sen, die die Eigenschaften der Kathodenstrahlen besitzen, d h

negati-ve Ladung mit sich führen und im Magnetfeld eine gekrümmte Bahnbeschreiben, deren Krümmungshalbmesser umgekehrt proportional derFeldstärke ist Die γ-Strahlen zeigen sich dem Magnetfelde gegenüberindifferent Sie weichen von ihrer geradlinigen Bahn nicht ab Das Sche-

ma der Ablenkung zeigt die Fig 7: P ist ein kleiner Bleiblock, R dasRadiumpräparat AC ist eine photographische Platte Die α-Strahlenbilden eine gekrümmte Bahn von schwacher Biegung, die β-Strahlenwerden energisch zur Seite, und zwar zur anderen hingebogen Dadurchwird die Platte von B bis C beeinflußt Die γ-Strahlen verlaufen auchbei erregtem Felde geradlinig Dieser Versuch ist nur schematisch DieAblenkung der β-Strahlen durch den Magneten hat Becquerel miteiner Anordnung bewiesen, die Fig 8 zeigt Die gekrümmten Strah-len erreichen die Platte von unten und bewirken dort eine Schwärzung

C u r i e hat die Ablenkung elektrometrisch untersucht Man kann dieStrahlen durch den Magneten so beugen, daß sie auf Bleiplatten fallen,von denen sie absorbiert werden, während sie in unabgelenktem Zu-stand das elektrische Feld zwischen den Kondensatorplatten der obenbeschriebenen Anordnung treffen und ionisieren Die Ablenkung derα-Strahlen ließ sich auf diese Art nicht nachweisen

Fig 8

R u t h e r f o r d zeigte die magnetische Ablenkung der α-Strahlenmittels des in Fig 9 wiedergegebenen Apparates B ist ein Elektro-skop, dessen Gehäuse aus Bleiblech besteht und das auf der Unterseiteein Fenster F besitzt Unter diesem befindet sich ein Metallgefäß V ,