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8 . 6 . 1 ® DIE V
VNATURWISSENSCHAFTEN
H E R A U S G E G E B E N V O N
A R N O L D B E R L I N E R
U N T E R B E S O N D E R E R M I T W I R K U N G V O N HANS SPEMANN IN F R E I B U R G I. B R ORGAN DER GESELLSCHAFT DEUTSCHER NATURFORSCHER UND ÄRZTE
U ND
ORGAN DER KAISER WILHELM-GESELLSCHAFT ZUR FÖRDERUNG DER WISSENSCHAFTEN
V E R L A G V O N J U L I U S S P R I N G E R I N B E R L I N W 9
H E F T 23 (S E IT E 493- 5 i 6 ) 5 . JU N I 1925 D R E IZ E H N T E R JA H RG A N G
D ie Naturwissenschaften an den preußischen R eal
anstalten nach der Neuordnung von 1924. Von F. P o sk e , Berlin-Dahlem ...
Der Comptonefiekt. Seine E ntdeckung und seine D eutung durch die Quantentheorie. Von H.
M a rk , Berlin-Dahlem. (Mit 4 Figuren) . . . Zur chemischen Mechanik der Reaktionen fester
Stoffe. Von W ilh e lm B i l t z , Hannover. (Mit 3 F i g u r e n ) ...
Zur naturwissenschaftlichen Erforschung des D en
kens. (Schluß.) Von K a r l G e r h a r d s , Aachen 493
494
500 I N H A L T :
Wüstendurchquerungen. V on O. Ba s c h in, Berlin.
(Mit 2 F i g u r e n ) ... .... . 510 Berichte der Deutschen wissenschaftlichen K om
mission für Meeresforschung. Von W . S c h n a k e n b eck , H a m b u r g ... 512 D e u ts c h e M e t e o r o lo g is c h e G e s e l l s c h a f t (B e r
l i n e r Z w e ig v e r e in ) : Eine neue Methode zur Messung der Verdunstung m it Hilfe des Psychro
meters. Wolkenuntersuchungen auf dem Hohen Sonnblick. Beiträge zu Meßmethoden im prak
tischen W e tte rd ie n s t... 515 506 B e r ic h tig u n g e n ... . . 5 1 6
Abb. 4. Z apfen — Halbgrätenschnitt
A u s ; D ie Chemie des Kautschuks
Von
B. D . W . L u f f , F. I . C .
wissenschaftlicher Chemiker, The N orth British Rubber Company, Limited, Edinburgh
Deutsch von Dr. F ran z C . Stfim elkes, Prag 221 Seiten mit 32 Abbildungen. 1925
Gebunden 13.20 Goldmark
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II D I E N A T U R W I S S E N S C H A F T E N . 1925. H eft 23. 5. Juni 1925
DIE NA TU RW ISSEN SCHAF TEN
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D a s W e rk ste llt sich zu r A u fg a b e , die P a te n te d er a n o rg .-ch em . In d u strie e b e n s o zu sam m eln und nach sach lich e n G e sic h tsp u n k te n zu ordn en , zu b e sp re ch e n und lau fen d h e ra u sz u g e b e n , w ie e s im „ F rie d lä n d e r“ , „ F o r t
sch ritte d er T e e rfa rb e n fa b rik a tio n “ fü r d ie P a te n te der o rg .-ch e m . F a b r ik a tio n s z w e ig e d u rch g efü h rt ist:
D er G e sa m tsto ff w u rd e u n ter A n le h n u n g an die am tliche K la sse n - und G ru p p e n fo lg e in e n tsp rech en d e A b sch n itte ein g e te ilt, die m it d en e rfo rd erlich en E in leitu n g en v e rse h e n sin d . D ie A n o rd n u n g der P a te n te in den ein zeln en K apiteln s e lb s t is t n ach te ch n o lo g isch e n G e sich tsp u n k te n d u rchg efü hrt w o rd e n . Sach lich Z u sam m en ge h ö re n d e s ist dann in den s o en tstan d en en U n tergru pp en so w e it als m ö g lich n ach d er Z e itfo lg e geo rd n et. D iese sa c h lic h e E in teilu n g d e s g a n z e n S to ffe s h at w e r tv o lle V o rte ile fü r d ie b eq u em e B en u tzu n g d e s W e rk e s. S ie fin d e t sich zu sa m m e n g e fa ß t in U b ersich tsta b ellen , d ie den E in leitu n gen fo lg e n und d eren D u rc h sic h t bei B e n u tzu n g d es W e rk e s a ls e rste s zu em pfehlen ist, da sie e in e au ß e ro rd e n tlic h sch n e lle O rien tieru n g ü b er b estim m te W is s e n s g e b ie te erm ö glich en . A n d iese T a b e lle n sch lie ß e n sich die P a te n tsch rifte n in d er g leich en R eih en fo lg e an, w ie s ie in d e n se lb e n au fg efü h rt sind.
D ie P a te n te sin d m it den w ich tig ste n am tlichen D ate n (B eg in n u n d E nde s o w ie L ö sch u n g e n und Ü b er
tra g u n g e n d er S ch u tzre ch te ) v e rse h e n . Bei d en n eueren P aten ten sin d au ch d a s A k te n ze ich e n , A u sle g u n g s - und E r te ilu n g sd a tu m an geg eb en . D ie V erä n d eru n g en w e r d e n fo rtlau fen d n a c h g e tra g e n . A lle 1910 noch b este h en d en un d v o n d a an erteilten P a te n te w u rd en im W o rtla u t und d ie an deren gem äß ih rer B ed eu tu n g m ehr o d e r w e n ig e r g e k ü r z t w ie d e rg e g e b e n , w o b ei ab er w e n ig s te n s d er P a te n ta n sp ru c h s te ts w o rtg etreu e A u fnah m e fan d . A m S c h lu ß der P a ten te sin d , s o w e it e s e rfo rd erlich w a r, ein e ku rz e K ritik s o w ie H in w eise au f die e n tsp rech en d en A u sla n d s p a te n te b e ig e fü g t. V o n den Z eich n u n gen der O rig in a le sin d so lch e au fgen om m en , die d as W e s e n tlich e d er E rfin d u n g ch a rak te risie re n . D urch d ie B e sch attu n g des W e r k e s kan n m an sich m it v e rh ä ltn ism ä ß ig g e rin g e n M itte ln in den B e s itz d er g e sa m te n e in sch lä g ig e n P a te n tlite ra tu r se tz e n , die zudem in te ch n o lo g isch g e o rd n e te r und g e sic h te te r F o rm , m it E in le itu n g e n u n d Ü b e rsich tsta b e lle n v e rs e h e n , v o rlie g t.
I n h a l t s v e r z e i c h n i s z u T e i l 1 d e s z w e i t e n B a n d e s .
W a ss e r s to ff. S a lzsä u re u n d S u lfa t, C h lo r. C h lo r-S a u ersto ff-V erb in d u n g en . B rom , Jod, F lu or und deren V erb ind u n aen . S a u e rsto ff und O zon . P erv erb in d u n g en . S e le n . S c h w e fe l. S c h w e flig e S ä u re. S c h w e fe lsä u re . S c h w e fe lw a sse rsto ff und S ch w e fe la lk a lie n . C h lo rh a ltig e S ch w e fe lve rb in d u n g e n . S u lfite , T h io su lfa te , H yd rosu lfite.
E d e lg a se . S tick sto ff. S a lp e te rsä u re , S tick o x y d e und A lk a lin itra te . N itrid e. A m m o n iak u n d sein e Verbindungen.
C y a n und s e in e V erb in d u n g en . H yd roxylam in , H yd razin . S tick s to ff-W a s s e rs to ffs ä u r e .
DIE NATURWISSENSCHAFTEN
D reizehnter Jahrgang 5* Juni I 9 25 H eft 23
D ie N atu rw issen sch aften an den preußischen R ealan stalten nach der Neuordnung vo n 1924.
Von F. P o s k e , In dem A ufsatz über den naturwissenschaftlichen Unterricht und die Neuordnung des preußischen höheren Schulwesens1) habe ich hauptsächlich auf die humanistischen Gymnasien bezug genommen, an denen keine der seit lange erhobenen Forderungen für die Vermehrung der naturwissenschaftlichen Stunden auf der Oberstufe erfüllt worden ist. Bedauerlicher noch steht die Sache für die Realanstalten, und zwar im be
sonderen für die Realgymnasien, an denen auch nach den revidierten Lehrplänen vom 30. Oktober 1924 eine nicht unerhebliche Verminderung der Zahl der naturwissen
schaftlichen Unterrichtsstunden eingetreten ist. Bisher waren die Realgym nasien neben den Oberrealschulen die H auptträger der naturwissenschaftlichen Jugend
bildung gewesen, es waren an ihnen die Naturwissen
schaften auf der Oberstufe von O II bis O I je 5 Stunden zugewiesen; diese sind in den neuesten Stundentafeln auf 3 + 4 + 4 verm indert worden. Jene 5 + 5 + 5 Stunden der Oberstufe waren in den Lehrplänen von 1901 derart verteilt, daß der Ph ysik je 3, der Chemie je 2 Stunden zugewiesen waren, während für Biologie überhaupt kein Raum geblieben war, wenn nicht der Chemielehrer, falls er zugleich Biologe war, einige Chemiestunden auf biologische Belehrungen verwandte, oder etwaige wahlfreie Stunden für diesen Zweck zur Verfügung standen. Es wäre also eher eine Vermehrung als eine Verminderung der Stundenzahl zu erwarten ge
wesen. Von den zur Verfügung stehenden 3 + 4 + 4 Stunden in den Oberklassen wird voraussichtlich ein Teil der Physik, das übrige der Chemie zufallen, so daß für Biologie auch hier wieder nichts übrig bleibt, die Ph ysik aber auf etw a dieselbe knappe Zeit, die ihr am Gymnasium zugewiesen ist, beschränkt wird.
W ollte man gar, wie hier und da vorgeschlagen, die karge Stundenzahl auf alle drei Fächer verteilen, so bliebe nichts übrig, was noch auf den Namen einer natur
wissenschaftlichen Bildung Anspruch machen kann.
Dies ist ein ganz unhaltbarer Zustand, entsprechend der Geringschätzung, die die Naturwissenschaften in der „N euordnung“ erfahren haben (man vergleiche den oben erwähnten Aufsatz), und gegen die immer wieder Protest erhoben werden muß.
Der äußere Anlaß für diese Benachteiligung der Naturwissenschaften war die völlig ungerechtfertigte Spaltung des höheren Bildungswesens in vier Schul
typen nach willkürlich festgelegten Bildungszielen, nämlich in altsprachliche, neusprachliche, m athem atisch
naturwissenschaftliche und deutschkundliche Anstalten.
Im besonderen gegen die Abstem pelung der R eal
gymnasien zu neusprachlichen Anstalten ist innerhalb des deutschen Realschulmännervereins selbst von neu
sprachlicher Seite sehr entschieden Einspruch erhoben worden2). Bei aller Anerkennung der in den neueren Sprachen liegenden Bildungselemente wird doch Stel
lung genommen gegen die Einführung in den sog.
Europäismus, dessen einseitige Betonung unsere ewig
*) Die Naturwissenschaften 13, H. 4, S. 73. 1925.
2) Das Realgym nasium und die preußische Schul
reform. Von Prof. Dr. B e c k e r in Duisburg. 24 S.
Leipzig: Quelle & Meyer 1925.
Nw. 1925.
Berlin-Dahlem.
gefährdete deutsche Eigenart nicht gerade fördern würde. Es wird vielmehr m it R echt eine stärkere Pflege des Lateinischen erfordert, als in der „N euordnung“
vorgesehen war (dies ist denn auch in den revidierten Plänen vom 31. Oktober 1924 bis zu einem gewissen Grade geschehen). Vor allem aber wird selbst vom Neusprachler verlangt, daß „den Naturwissenschaften an beiden Formen des Realgym nasium s (altes RG . und Reform -R.G.) die bisherige Stundenzahl verbleiben müsse, wenn die Schüler einen wirklichen Einblick ge
winnen sollen in den gesetzmäßigen Zusammenhang der Naturerscheinungen und die Bedeutung der Naturgesetze für das Leben.“ Dieser Forderung h at sich auch der deutsche Realschulmännerverein in seinen Leitsätzen zur preußischen Schulreform im wesentlichen ange
schlossen. Dem ist aber auch in den veränderten Plänen nicht entsprochen worden.
Aus dem Vorstehenden wird zur Genüge hervor
gehen, daß die Überzeugung von der Unhaltbarkeit des je tzt eingetretenen Zustandes auch in den Kreisen nichtnaturwissenschaftlicher Schulmänner geteilt wird.
Das Realgym nasium ist eben von jeher der V er
m ittler realistischer Bildung gewesen, in der Verbindung dieser Bildung m it der Kenntnis des Lateinischen ist die „unverwüstliche L ebenskraft" begründet, die dem Realgym nasium innewohnt und die seine immer wieder bewährte Beliebtheit in vielen Bevölkerungs
schichten herbeigeführt hat. Diese Bewährheit darf nicht durch einen von völligem M ißverständnis der wahren deutschen Kulturbedürfnisse zeugenden Eingriff gestört oder gar zerstört werden.
Noch übler steht es an den Reform-Realgymnasien, deren Zahl in letzter Zeit erheblich zugenommen hat, hauptsächlich wohl aus dem Grunde, weil sie auf der Unterstufe bis O II I einen m it dem der Oberreal
schulen übereinstimmenden Unterbau haben und m it dem Latein erst in U II einsetzen. Sie weisen der ersten Fremdsprache (zumeist dem Französischen), die sie schon von V I an betreiben, eine verhältnism äßig hohe Stundenzahl zu, lassen die zweite neue Fremdsprache (meist das Englische) in U I I I eintreten und be
schränken das Latein m it je 4 Stunden auf die vier obersten Klassen. Die Folge ist, daß durch den B e trieb von drei Fremdsprachen nebeneinander auf der Oberstufe die Zeit so stark in Anspruch genommen wird, daß für die Naturwissenschaften nur noch je drei Stunden übrig bleiben, eine Stundenzahl, die gerade nur hinreicht, um die P h ysik in dem bisherigen Ausmaß zu betreiben. Hier könnte nur dadurch, daß die von V I an gelehrte Fremdsprache in den letzten Schuljahren stärker zurücktritt, ein genügender Spielraum für die Naturwissenschaften geschaffen werden. Fordert doch selbst der Realschulm änner verein, daß eine neuere Fremdsprache auf der Oberstufe eingeschränkt, wenn nicht wahlfrei gem acht werden solle. E s muß unbe
dingt dafür gesorgt werden, daß noch zwei weitere Stunden den Naturwissenschaften zugewiesen werden, wenn auch nur bescheidenen Ansprüchen in der Chemie und der Biologie an dieser „realistischen“ Lehranstalt Rechnung getragen werden soll.
63
494 M a r k : Der Comptoneffekt. [ Die N atur
wissenschaften Die Oberrealschulen sind ja in der Neuordnung als
spezifisch m athem atisch-naturwissenschaftliche B il
dungsanstalten bezeichnet. Dennoch ist selbst hier den Anforderungen des naturwissenschaftlichen U nter
richtes nicht völlig genügt. An Lehrstunden hätten, wie z. B. längst an den Ham burger Oberrealschulen der Fall, 7 angesetzt werden müssen, dam it die Verteilung 3 + 2 + 2, für die drei naturwissenschaftlichen Fächer, entsprechend den Vorschlägen des Damnu, möglich geworden wäre. Für die naturwissenschaftlichen Schülerübungen ist kein ausreichender Raum geschaffen, vielm ehr sind die bisherigen doch wenigstens wahlfrei angesetzt gewesenen Stunden weggefallen. Die je tz t für sog. Ersatzunterricht vorgesehenen 6 wahlfreien Stunden werden so vielseitig in Anspruch genommen sein, daß es im allgemeinen nicht möglich sein wird, diese Stunden wie bisher den naturwissenschaftlichen Übungen vorzubehalten. In Anerkennung der W ich tig
keit dieser Übungen verlangt auch der deutsche R eal
schulm ännerverein, daß für solche Übungen, die für einen zeitgem äßen naturwissenschaftlichen Unterricht unentbehrlich seien, der erforderliche R aum zu ge
währen sei.
An den deutschen Oberschulen — von denen zur Zeit nur erst wenige A nstalten eingerichtet sind — hätte man erwarten dürfen, daß bei der Beschränkung der Lehr Verfassung auf zwei neuere Sprachen, die kulturkundlichen und die m athem atisch-naturwissen
schaftlichen Fächer, den letzteren reichlicherer Raum zugemessen sei. A ber w eit g efeh lt! A u f der Oberstufe sind ihnen je 4 Stunden zugewiesen, zu wenig für einen normal ausgestalteten Unterricht. Es wäre hier die
selbe Stundenzahl wie am Realgym nasium zu fordern.
Diese Schulgattung, die deutsche Oberschule, ist übri
gens von den Regierungen mehrerer deutscher Länder als den übrigen höheren Schulen nicht gleichwertig abgelehnt worden, so daß die Gefahr einer weiteren Ausbreitung nicht groß sein dürfte.
Fassen w ir zusamm en: Es wird alles daran gesetzt werden müssen, daß die die Naturwissenschaften
schädigenden Maßnahmen der obersten preußischen Unterrichtsbehörde wieder rückgängig gem acht werden.
Wenn der deutsche Ausschuß für den mathem atischen und naturwissenschaftlichen Unterricht in dieser R ich tung nichts erreicht hat, so liegt die Ursache vor allem in der ausgesprochen feindseligen Stellung des Urhebers der Reform pläne gegen die naturwissenschaftliche Bildung überhaupt. Für die M athem atik sind mehr Erfolge erzielt worden; hier ist es gelungen zu erreichen, daß am Gym nasium die ursprüngliche Stundenzahl fast vollständig wiederhergestellt wurde, und daß am Realgym nasium die Stundenzahl doch wenigstens auf eine der des Gymnasiums entsprechende (durchweg 4 Stunden in jeder Klasse) erhöht wurde. Diese Erfolge dürften vornehm lich dem Um stande zu verdanken sein, daß sich Hochschullehrer der M athem atik m it großer Energie bei der Behörde selbst für die höhere Bewertung dieses Gegenstandes eingesetzt haben.
F ür die Naturwissenschaften hat es an einem derartigen Eintreten fast ganz gefehlt, während in England schon während des W eltkrieges Vertreter der verschiedenen Richtungen naturwissenschaftlicher Forschung ihre gewichtige Stimme für die Verbesserung des natur
wissenschaftlichen Unterrichts erhoben haben. Es ist dringend zu wünschen, daß auch bei uns die Vertreter der N aturforschung an den Hochschulen die Bedeutung der naturwissenschaftlichen Bildung für unsere K u ltu r und unseren W iederaufstieg erkennen und diese E r
kenntnis in einer kräftigen Einwirkung auf die oberste Unterrichtsbehörde zum Ausdruck bringen. Die V er
treter der Naturwissenschaften und der Technik müssen es als einen schreienden W iderspruch empfinden, daß in demselben Jahre, in dem die deutsche N atu r
wissenschaft und Technik durch Eröffnung des deutschen Museums in München einen Trium pf ohne gleichen erlebt, eine preußische Neuordnung des höheren Schulwesens in K ra ft tritt, die das natur
wissenschaftliche Zeitalter als überwunden ansieht und die Naturwissenschaften im höheren Unterricht bis zur U nerträglichkeit einschränkt.
D er C om pton effekt.
Seine E ntdeckung und sein e D eu tu ng durch die Q uantentheorie.
V o n H . M a r k , B e rlin -D a h lem . In d er T h e o rie d er o p tisch en E rfa h r u n g s
ta ts a c h e n b e ste h t g e g e n w ä rtig ein D u a lism u s u n serer A n sch a u u n g en , w elch e r g e g e n ü b er dem o ffe n k u n d ig ein h e itlic h en U rsp ru n g a lle r m it d em L ic h t zu sam m en h än gen d en E rsch ein u n g e n a ls b eso n d erer M an g el e m p fu n d en w erd en m u ß . W ie h a u p tsä c h lic h E i n s t e i n ( i ) h erv o rh o b , v e r la n g en alle a u f die E m issio n u n d A b so rp tio n der S tra h lu n g b e zü g lich e n V o rg ä n g e ein e der Q u a n ten th e o rie en tn om m en e A u ffa s s u n g , d eren e x tre m ste K o n se q u e n z d ie ,,L ic h tq u a n te n “ sind, w äh ren d R e fle x io n , B rec h u n g , B e u g u n g u n d In terferen z des L ic h te s in v o lle m U m fa n g e v o n d er „ k la s s i
s ch e n “ W e llen th eo rie w ied e rg eg e b en w erd en . D iese K o m p e te n zb e re ic h e d er b e id en k o n k u rrieren d en T h e o rien w aren b ereits v o r e tw a 10 Jah ren in gro ß en U m rissen g eg en ein an d er a b g e s te c k t, und seith e r w a r je d e r V o rs to ß , sei es in d er einen oder in der and eren R ic h tu n g n ic h t v o n d a u ern d em E r fo lg b e g le ite t gew esen .
D a te ilte im S om m er des Jah res 1923 A . H . C o m p x o n (2) einen V e rsu c h m it, w elch e r ge eig n e t erschien, d ie o ben e rw äh n te G ren ze zw isch en W e llen - u n d Q u a n ten th e o rie des L ic h te s w ied eru m ein S tü c k zu g u n sten d er Q u an ten th eo rie zu v e r sch ieb en . D e n n d ieser V e rsu c h fö rd e rte einen b ei d er b lo ß e n Z erstre u u n g v o n R ö n tg e n stra h le n a u ftre te n d e n U m sta n d z u ta g e, dessen D e u tu n g z u n ä c h st n u r m it H ilfe d er Q u an ten th e o rie m ö g
lic h ersch ein t. W ie bei allen E n td e c k u n g e n , deren e x p e rim e n te lle F e s ts te llu n g an die G ren zen d er L e is tu n g s fä h ig k e it u n serer H ilfs m itte l zu geh en erfo rd ert, h a t sich au ch h ier W id e rsp ru ch gegen die R e a lit ä t des gefu n d en en E ffe k te s erhoben, u n d es h a t tro tz M ita rb e it der e rfah ren sten R ö n t
g e n p h y sik e r 20 M o n ate g e d a u ert, b is d ie V e r h ä ltn isse so w e it g e k lä rt w aren , d a ß m an h e u te d er E x is te n z des C o m p to n e ffe k tes w o h l sich er sein kan n .
E s sch e in t d a h er d er Z e itp u n k t gegeb en , a u f
H e ft 23. 1
5- 6. 1925 J M a r k : Der Comptoneffekt. 49 5
d as gru n d leg en d e E x p e rim e n t und a u f seine D e u tu n g, w elch e g le ic h z e itig vo n C o m p t o n (3 ) u n d vo n D e b y e (4) erfo lg te, n äh er ein geh en zu dü rfen .
D er Com ptonsche Grundversuch.
W a s v e rs te h t m an u n ter dem C o m p to n e ffe k t?
U m diese F ra g e zu b e a n tw o rte n , is t es zw e ck m ä ß ig , zu n ä ch st den V o rg a n g d er Z erstre u u n g des L ic h te s du rch M aterie u n d seine B eg leite rsch e in u n g en k u rz zu re k a p itu lie re n . W e n n a u f einen K ö rp e r — e tw a a u f die w eiß e W a n d ein es Z im m ers — v o n einer b e stim m te n S e ite S o n n e n lich t fä llt, so er
sch ein t uns diese W a n d vo n allen S eiten , v o n denen w ir sie b e tra c h ten , b e le u c h te t. Sie sen d et also n a ch allen R ic h tu n g e n des R a u m e s L ic h t au s: sie ,,ze rstre u t“ d as e in fallen d e L ic h t n a ch allen Seiten . D iese Z erstre u u n g des L ic h te s (verb u n d en m it der A b so rp tio n ) is t d er G ru n d d a fü r, d a ß w ir ü b e r
h a u p t K ö rp e r seh en k ön nen , w elch e n ic h t selb st leu ch ten ; S u b sta n zen , die d as L ic h t w ed er m e rk lich zerstreu en n och absorbieren , w ie die m eisten G ase, sind fü r u n ser A u g e u n sich tb a r. W ü rd e m an an S telle des w eiß e n S o n n en lich tes e in fa r
b iges L ic h t, e tw a grünes, a u f die w eiß e W a n d fa lle n lassen, so w ü rd e sie v o n a llen S eiten b e
tra c h te t, g rü n ersch ein en ; d ie F a rb e des g e stre u ten L ic h te s stim m t m it d er des ein fallen d en überein oder, p h y s ik a lis c h g e s p ro c h e n : die W e l
len länge des L ic h te s u n d so m it a u ch die S ch w in g u n g sza h l p ro Z e ite in h eit, die „ F r e q u e n z “ b le ib t b eim S tre u u n g sv o rg a n g u n v e rä n d e rt erh alten . S ow oh l die E x is te n z einer Z e rstre u u n g ü b e rh a u p t als au ch die K o n sta n z der F re q u e n z w ird n ach der W ellen th eo rie des L ic h te s u n m itte lb a r v e rs tä n d lich , denn n ach ih r k o m m t die S tre u u n g fo lg en d erm aßen z u s ta n d e : In d er M aterie b efin d en sich sch w in g u n g sfäh ig e e le k trisch e E le m e n ta rla d u n gen — die so g en a n n ten ,,D isp ersio n sele k tro n en “ — , w elch e u n ter d em E in flu ß der a u ftreffen d e n p erio dischen L ic h terre g u n g e n in M itsch w in g en g era ten un d ih rerseits als b e w e g te L a d u n g en K u g e lw e lle n aussenden, so d a ß n u n m eh r n ach allen R ic h tu n g e n L ic h t vo n dem b e stra h lte n K ö rp e r au sg eh t. D a d as M itsch w in g en der E le k tro n e n im T a k te der erregend en W e lle erfo lg t, is t die Z a h l d er p ro S eku n d e vo n den E le k tro n e n au sgeh en d en W e lle n b erge gleich d er Z a h l der pro S eku n d e a u ftr e ffe n d en : die F re q u e n z des g e streu ten L ic h te s is t g leich der des ein fallen d en . A b e r n ic h t n u r diese E ig e n sc h a ft des S tre u u n gsv o rga n g e s v e rm a g die W ellen th eo rie a n sch a u lich zu d eu ten , sondern au ch eine große R e ih e w esen tlich k o m p lizie rte re r T a t sach en , w elch e sich d a ra u f bezieh en , d a ß der S tre u u n g sv o rg a n g u n ter U m stä n d en b estim m te R e g e lm ä ß ig k e ite n ann eh m en kan n . W en n n ä m lich die streu en d en T eilch en n ic h t ga n z w illk ü r lich an g eo rd n et sind, sondern w en n b e stim m te geo m etrisch e B e zie h u n g e n ihre gegen seitige L a g e regeln, d an n b esitzen a u ch die v o n ih n en a u s
geh enden sek u n d ären K u g elw elle n b e stim m te P h asen d ifferen zen , und es kom m en In te rfe re n z ph änom ene zu sta n d e, w elch e zu r F o lg e h ab en ,
d a ß d as zerstreu te L ic h t in gew issen R ic h tu n g e n b esonders in te n s iv ist. So lä ß t sich z. B . zeigen , d a ß fü r alle O b erfläch en , w elch e seh r g la t t s in d 1), der g rö ß te T e il des ein falle n d en L ic h te s n u r m e in e r gan z b estim m ten R ic h tu n g g e stre u t w ird , und d a ß diese R ic h tu n g gen au m it der n a ch dem em pirisch en R e fle x io n sg e setz gefo rd erten ü b erein stim m t. A b e r n ic h t nur dies, sondern sä m tlich e E rsch ein u n gen , w elch e m it der R e fle x io n , d er B re c h u n g u n d der B e u g u n g des L ic h te s Z u sam m enh ängen, w erd en d u rch die ob ige ein fach e, w ellen th e o retisch e V o r
stellu n g q u a n tita tiv ve rstä n d lic h , so d a ß m an ih r je d e n fa lls einen ric h tig en K e rn zu gesteh en und sie sich er als ein die W ir k lic h k e it seh r g u t k o p ieren des B ild g elten lassen m u ß .
D ieselb e V o rste llu n g h a t sich ab er n ic h t n u r fü r das G eb ie t des sich tb a re n L ic h te s b e w ä h rt, sondern sie erw eist sich au ch gegen ü b er den v ie l ku rzw e llig eren R ö n tg e n stra h le n als geeig n et, die w ic h tig ste n E rfa h ru n g s ta ts a c h e n v e rs tä n d lic h zu m ach en . D ie E rfa h ru n g le h rt zu n ä ch st, d a ß a u ch R ö n tg e n stra h le n vo n der M aterie g e streu t w erd en kön nen . W ä h ren d die S tre u u n g des L ic h tes d u rch feste K ö rp e r fa s t stets n u r an der O b er
fläch e erfo lg t, is t die Z e rstre u u n g d er R ö n tg e n stra h len ein V o lu m e ffe k t, denn die A b so rp tio n dieser S tra h le n in der M aterie is t so gerin g, d a ß au ch die im In n ern liegen d en T eilch en vo n d er e in fallen d en W e lle e rreich t w erd en , u n d d a ß so gar die v o n ih n en au sgeh en d en sek u n d ären W ellen n och fa s t u n g e sch w ä ch t w ied er n ach au ß en tre ten kön nen . D ie sta rk e S tre u u n g der R ö n tg en stra h len
— beson d ers der k u rzw e llig en — h a t zu r F o lge, d a ß es bei E x p e rim e n ta lu n tersu c h u n g e n k ein es
w egs g e n ü g t, sich v o r d em d irek te n , die A n t i
k a th o d e verla ssen d en R ö n tg e n lic h t zu sch ü tzen , sondern d a ß m an a u ch die ein m al u n d d o p p e lt g e streu te S tra h lu n g n och so rg fä ltig ab sch irm en m u ß . D a s einer R ö n tg en rö h re en tn om m en e L ic h t h a t in sofern Ä h n lic h k e it m it dem w eiß en S o n n en lic h t, als es e b en fa lls eine M isch u n g v ie le r e in fa rb ig e r K o m p o n e n te n d a rste llt. W en n v o r dem S tre u u n g s v o rg a n g eine b e stim m te s p ek tra le V e r te ilu n g v o rla g , w elch e m an am ein fac h sten als ,,H ä r te “ 2) des S tra h le s m iß t, so m u ß a u ch n ach d er S tre u u n g d ieselbe V e r te ilu n g sich w ied e r
fin d en , d a ja n ach den F o rd e ru n g en d er W e llen
*) Unter „ g la tt“ ist dabei zu verstehen, daß der Reflexionsvorgang in einer Schicht erfolgt, welche von der Größenordnung der verwendeten W ellenlänge ist.
2) Je schwerer eine Röntgenstrahlung absorbierbar ist, um so „h ärter” nennt man sie. Dieser Begriff hat natürlich nur dann für die Charakterisierung der Strahlung W ert, wenn sie sich nicht über einen großen Wellenlängenbereich erstreckt. Nur in diesem Falle
— also für annähernd monochromatische Strahlung
— trifft auch die Forderung der Wellentheorie zu, daß die in einer bestimmten R ichtung abgehende ge
streute Strahlung dieselbe H ärte haben muß wie die ursprüngliche. Als weißes L ich t ist also im folgenden stets ein ziem lich schmaler Frequenzbereich zu ver
stehen.
496 M a r k : Der Comptoneffekt. [ Die N atur
wissenschaften
th eorie eine F re q u e n z ä n d e ru n g d u rch den S tre u u n g sv o rg a n g n ic h t erfo lg t. D iese K o n se q u e n z sch ien a u c h im a llg em ein en e rfü llt zu sein : g e s tre u te R ö n tg e n s tra h lu n g h a tte an n äh ern d d ie selbe H ä rte w ie u n g e streu te . A u fm erk sa m en B e o b a c h te rn (5) w ar es a llerd in g s n ic h t en tg a n g en , d a ß b e i seh r h a rte n R ö n tg e n stra h le n u n d b eso n ders b ei den n och k u rzw e llig eren im ü b rigen w esen sgleich en y -S tra h le n eine m e rk lich e Ä n d e ru n g d er A b so rb ie rb a rk e it d u rch den S tre u u n g sp ro zeß e in t r i t t : die Strahlung ist nach der Streuung stärker absorbierbar (also w eicher), als sie vorher war.
D ie s w a r d er S ta n d d er D in g e, als es C o m p t o n u n tern a h m , diese q u a lita tiv e B e o b a c h tu n g aller u n b estim m te n V o ra u sse tzu n g e n zu e n tk le id en u n d einen q u a n tita tiv e n V e rs u c h an ih re S telle zu setzen , w elch e r eine tra g fä h ig e G ru n d la g e fü r th e o retisch e Ü b e rle g u n g en b ild e n k o n n te .
Fig. 1. Der R öntgenstrahl geht von der A ntikathode A durch zwei Spalte zum Streustrahler S und dann wieder
um durch zwei Spalte zum Spektrom eterkrystall, von dem er in die Ionisationskamm er gelangt.
E in ä u ß e rst h in d e rlich e r U m sta n d w a r es^zu- n äch st, d a ß m a n ü b er die sp e k tra le V e r te ilu n g d es w eiß en R ö n tg e n lic h te s n u r q u a lita t iv o rie n tie rt w ar, u n d d a ß diese V e rte ilu n g a u ß erd em v o n den B e trieb sb e d in g u n g e n des R ö n tg en ro h re s s ta r k a b h ä n g ig ist. M an m u ß d a h er fü r die V ersu ch e v ö llig m o n och ro m atisch es R ö n tg e n lic h t v erw en d en . C o m p t o n w ä h lte eine M o ly b d ä n a n tik a th o d e , d eren S tra h lu n g er d u rc h E in sc h a ltu n g g e eig n e ter F ilte r m ö g lic h st zu h om og en isieren su ch te, so d a ß z u n ä c h st seine P rim ä rs tra h lu n g der B e d in g u n g der k o n sta n te n sp e k tra le n V e r te ilu n g seh r g u t, d er der E in fa rb ig k e it w en ig sten s an n äh ern d en tsp rach . A b so rp tio n sv e rsu c h e v o r u n d n ach d er S tre u u n g d ieses L ic h te s an P a r a ffin e rw ec k te n in ih m die Ü b e rze u gu n g , d a ß d er v e rm u te te E ffe k t w irk lic h v o rh a n d e n sei.
U m ih n g ä n zlic h sich e rzu stellen , m u ß te m an die F e s ts te llu n g d er W e llen lä n g e n ä n d eru n g n och gen au er g e sta lten , a ls es d u rch d ie A b so rp tio n s m eth o d e m ö g lich ist, w as sich d u rch S p e k tr o
sk o p ieru n g d er g e stre u te n S tra h lu n g m it H ilfe eines K r y s ta lle s n a ch der L a u e -B ra g g sc h e n In te r
feren zm eth o d e erreich en lä ß t. D ie h ierb ei zu ü b erw in d en d e e xp erim en telle S c h w ie rig k e it b e s te h t d arin , d a ß die g e streu te S tra h lu n g in ein er b e s tim m ten R ic h tu n g n u r e tw a ein Z e h n ta u se n d ste l d er P r im ä rin te n sitä t a u sm ach t, d a ß also d as zu sp ek tro sk o p ie re n d e L ic h t n u r d er zeh n tau se n d ste T e il d erjen ig en S tra h lu n g ist, w elch e m an der R ö h re d ir e k t en tn eh m en kan n . M an m u ß also ein ä u ß e rst em p fin d lich es E le k tro m e te r zu r M essung d er Io n isatio n sströ m e b e n u tzen oder, im F a lle p h o to g ra p h isch e r R e g istrie ru n g , seh r lan g e e x pon ieren . In F ig . 1 is t die V ersu ch sa n o rd n u n g sch e m a tisc h d a rg e s te llt; die n äh ere B e sc h re ib u n g b e fin d e t sich im T e x t u n ter d er F ig u r.
D u rc h V erw en d u n g ein er H o ch leistu n g srö h re als L ic h tq u e lle und eines em p fin d lich en Q u a d ra n t
e le k tro m eters als M e ß in stru m en t erh ie lt C o m p t o n
Fig. 2. Ein Teilstrich der Skala entspricht 0,075 A.
Die punktierte K u rve stellt die Prim ärstrahlung dar, die ausgezogene K u rve ist die verschobene Linie, deren
Wellenlänge also um etw a 0,02 A . größer ist.
die in F ig . 2 w ied erg egeb en e K u r v e , w elch er m an z u n ä c h s t en tn eh m en kan n , d a ß in d er S tre u stra h lu n g d ie als P rim ä rs tra h l v e rw e n d e te W e llen län g e (p u n ktiert) v o rh a n d e n is t ; n eb en dieser S p e k tra llin ie z e ig t sich ab er eine zw eite sch arfe L in ie , w elch e ein er W e llen län g e e n tsp ric h t, die b e i diesem V e rsu c h um 0,022 A n g strö m grö ß er w a r a ls die u rsp rü n g lich e.
W enn m an die Streustrahlung in einer bestimmten R ichtu ng spektroskopisch a u f ihre Zu sam m en
setzung 'prüft, findet m an also, daß sie aus zwei nahe beisam m enliegenden scharfen L in ie n besteht (vgl.
Fig- 3)-
M it diesem neuen B e fu n d h a t m an n u n an die ob en e rw ä h n te A n sc h a u u n g v o n d er N a tu r des S tre u v o rg a n g e s h e ra n z u tre te n u n d eine E rk lä r u n g fü r d ie E x is te n z d er sch a rfen ve rsch o b en en L in ie zu fo rd ern . H ie rb e i v e rs a g t d as a u f den V o r stellu n g e n d er W ellen th eo rie a u fg e b a u te B ild . D ie A n w ese n h eit an d erer F re q u e n zen an sich kö n n te m an ja n och d a d u rch ve rste h en , d a ß die
H e ft 23. 1
5. 6. 19*5 J M a r k : Der Comptoneffekt.
D isp ersion selektro n en n ic h t als ru h en d e T eilch en S eku n d ärw ellen aussenden, sondern d a ß sie u n ter dem L ic h td ru c k der ein fallen d en W e lle in B e w eg u n g g e ra ten u n d d em gem äß n ach dem P rin z ip vo n D o p p l e r in versch ied en en R ic h tu n g e n v e r schiedene F re q u e n zen em ittieren . D a ab er die E lek tro n e n v o n vo rn h erein b e stim m te regellos üb er alle R a u m ric h tu n g e n v e rte ilte G esch w in d ig
keiten b esitzen , w ü rd e d as H in zu tre te n ein er v e r h ä ltn ism ä ß ig klein en K o m p o n e n te 1) in d er P rim ä r
stra h lric h tu n g n ic h t hin reich en, u m zu erzielen , d a ß alle E le k tro n e n in ein er b e stim m te n R ic h tu n g gen au dieselb e F re q u e n z a u ssen d en : die Schärfe der versch o b en en L in ie w id ersp rich t dieser A u f fassu n g.
E s lie g t also h ier ein P ro ze ß vo r, w elch er in einer bloß en R ic h tu n g sä n d e ru n g — S tre u u n g — des L ic h te s ohne A b so rp tio n od er E m issio n b e ste h t u n d d em gegen ü b er d ie w ellen th e o retisch e n V o r stellu n gen versa gen .
----y unverschobene K a -Linie des Molybdäns
—> verschobene K a -Linie des MolybdäD*
l_> verschobene K a -Linie des Molybdäns ---> unverschobene K a -Linie des Molybdäns Fig. 3. Die Diagramm e sind einer Arbeit von H. K a l l
m a n n und dem Verf. entnom m en2).
D ie Quantentheorie des Comptoneffelctes.
W ie e rk lä rt sich d er C o m p to n e ffe k t n a ch der L ic h tq u a n te n th e o rie ? G an z and ere V o rstellu n g en vo n dem V o rg a n g d er Z e rstre u u n g des L ic h te s lie fe rt die L ic h tq u a n te n th e o rie , deren B e g rü n d u n g u n d A u sb au m an E i n s t e i n v e rd a n k t. N a c h ih r b e ste h t ein L ic h ts tr a h l n ic h t aus einem eb en en W ellen zu g, sondern au ch vie len p a ra lle l m it L ic h t g e sc h w in d ig k e it n eb en ein an d er h erflieg en d en ,,L ic h tq u a n te n " . E in leu ch ten d e r P u n k t e m ittie rt n ach allen R a u m ric h tu n g e n im M ittel g le ich v iele Q u an ten , u n d der sta tis tis c h e E ffe k t dieser vielen vo n ein a n d er u n ab h än g ig en E lem en ta rp ro ze sse e r
s e tz t die k o n tin u ie rlich e K u g e lw e lle der klassisch en T h eorie. M an sieh t, d a ß d ie ,,L ic h tq u a n te n “ an
Diese Kom ponente in der Strahlrichtung kann wegen der häufigen Zusammenstöße nicht zu einer namhaften Größe anwachsen.
2) Die Naturwissenschaften; 13, 297. 1925.
die N e w to n sch en K o rp u sk e ln erinnern, ab er es sind K o rp u sk eln b eso n d erer A r t. E in e flieg en d e K u g e l b e sitz t E n erg ie u n d Im p u ls, w elch e d u rch ih re M asse M u n d d u rch ihre G esc h w in d ig k e it V„ g e geb en sin d ; im F a lle irg en d w elch e r B eein flu ssu n g des F lu g e s — e tw a B rem su n g oder R e fle x io n — v e r änd ern sich E n erg ie und Im p u ls d a d u rch , d a ß d ie G röß e V 0 v a ria b e l is t; M is t d er K u g e l e ig en tü m lich und b leib t k o n s ta n t1). A u c h ein flieg en d es L ic h t
q u a n t vo n der F re q u e n z v0 b e s itz t M asse und G e s ch w in d ig k e it; le tz te re is t stets gle ich der V a k u u m lic h tg e sc h w in d ig k e it c, w äh ren d die erstere n ach dem S a tz vo n d er T rä g h e it der E n erg ie d u rch
h v0
gegeb en is t ; die E n erg ie des L ic h tq u a n ts is t gleich h v0 , sein Im p u ls . A u c h diese b eid en G rö ß en w erd en b ei einer B e ein flu ssu n g des L ic h tq u a n ts V erä n d e ru n g en erleiden, d o ch kön nen diese n ich t
Y
a u f K o s te n der G esc h w in d ig k e it c erfolgen , d a sie n a ch der R e la tiv itä ts th e o rie u n v e rä n d erlich ist, sond ern a u f K o s te n d er M asse diese w ied e r e n th ä lt als ein zig v a ria b le G rö ß e die F re q u e n z v0.
M an k o m m t so zu r fo lgen d en G eg en ü b e rstellu n g : W en n eine flieg en d e K u g e l E n erg ie und Im p u ls a b g ib t — e tw a an ein er anderen K u g e l re fle k tie rt w ird — , so ä n d e rt sich ihre Geschwindigkeit, b ei einem L ic h tq u a n t ä n d e rt sich u n ter denselben V e rh ä ltn isse n seine Frequenz.
D ie S tre u u n g des L ic h te s d u rch die M aterie h a t m an sich v o m S ta n d p u n k t der L ic h tq u a n te n th e o rie als „ R e fle x io n “ der ein fallen d en L ic h tq u a n te n an den E le k tro n e n der M aterie v o r z u s te lle n ; sehr vie le E in ze lv o rg ä n g e ergeb en au ch h ier im M itte l k o n tin u ie rlich e S tre u u n g n a ch allen Seiten , d o ch is t d ieser V o rg a n g w esen tlic h verb u n d en m it einer F re q u e n zän d e ru n g .
B e i d er B e re ch n u n g dieser F re q u e n zän d e ru n g sch em atisieren w ir also m it C o m p to n u n d D e b y e
*) Wenn w ir von der nur bei sehr schnellen B e wegungen in Frage kommenden relativistischen A b hängigkeit der Masse von der Geschwindigkeit absehen.
49 8 M a r k : D er Com ptoneffekt. [" Die N atur
wissenschaften
d en V o rg a n g d er S tre u u n g als „ e la stis c h e n Z u sam m en sto ß “ zw isch e n L ic h tq u a n t u n d E le k tro n und w en d en a u f diesen V o rg a n g die E r h a ltu n g s s ä tz e des Im p u lse s u n d d er E n erg ie an. In F ig . 4 w ird d as streu en d e E le k tro n E v o n der M asse m u n d d er G e sc h w in d ig k e it N u ll v o n d em L ic h tq u a n t L (F req u en z v0) g e tro ffen , w elch e s in d er F - R ic h tu n g m it der G esch w in d ig k e it c h e ra n flie g t; n ach dem S to ß h a b e d a s g e s tre u te Q u a n t (F req u en z v) ein e R ic h tu n g , w elch e d en W in k e l # m it F -A c h s e ein sch lie ß t, w äh ren d d as g e tro ffen e E le k tro n sich m it d er G esc h w in d ig k e it v in d er m it d er Y -A ch se den W in k e l <p e in sch ließ en d en R ic h tu n g b ew egen m öge. D e r S a tz v o n d er E rh a ltu n g d er E n erg ie fo rd e rt:
l, 7 , m 2
h v 0 = h v -)---v
2 (i)
Gesamtenergie des Gesamtenergie des ’ Systems vor dem Systems nach dem
Stoß Stoß
w äh ren d d er S a tz v o n d er E rh a ltu n g des Im pu lses fü r die X - u n d F -K o m p o n e n te g e tre n n t an g esch rie
b en d ie G leich u n g en e rg ib t:
^ h v • a
0 = ---sin v + m v sm w c
h v 0 h v
--- = ---cos# + m v c o s w < •
c c
Gesamtimpuls des Systems Gesamtimpuls des Systems
vor dem Stoß nach dem Stoß
D ie G rö ß e n h, m und c sind u n ive rse lle K o n s ta n te , d ie G rö ß en v0 u n d •& fü h r t m an als b e k a n n t in den V e rsu ch ein ; es sind die F re q u e n z des v e r w en d ete n P rim ä rlich te s und die R ic h tu n g , in w elch e r m an den g e stre u te n S tra h l u n te rsu ch t;
so m it b leib e n 3 U n b e k a n n te v, 90 u n d v, w elch e m an aus den d rei zu r V e r fü g u n g steh en d en G le i
ch u n g en berech n en kan n , so d a ß der V o rg a n g d u rch die E rh a ltu n g ssä tz e e in d e u tig fe s tg e le g t ist.
D a es im fo lgen d en h a u p tsä c h lic h a u f die F r e q u en z des g e stre u te n L ic h te s a n k om m t, elim in ieren w ir aus den drei G leich u n g en v und 91, w elch e die G e sch w in d ig k e it des g estoß en en E le k tro n s n a ch G röße und R ic h tu n g a n geben u n d e rh a lten fü r v die B e z ie h u n g :
1 H--- £ sin2 —
m c- 2
D a in d en E x p e rim e n te n ste ts die W e llen län g e n u n d n ic h t die F re q u e n zen gem essen w erd en , re c h n e t m an n o c h m it H ilfe d er G leich u n g v • X = c a u f X u m u n d e rh ä lt fü r die W e llen län g e der u n ter d em W in k e l # a b g eh en d en S tre u stra h lu n g :
l = + — — sin 2 — = l 0 + 0,0486 sin2 — , (4)
m c 2 2
w o b ei d ie u rsp rü n glich e W e llen lä n g e ist.
A u s d ieser F o rm e l g e h t z u n ä c h st h e rv o r, d a ß b eim S tre u v o rg a n g u n te r ein em b e stim m te n W in k e l # eine g a n z b e stim m te W e llen lä n g e A den streu en d en K ö rp e r v e rlä ß t, w elch e sich b ei S p e k tr o
sk o p ieru n g d ieser S tre u stra h lu n g als sch a rfe v e r sch o b en e L in ie ä u ß e rn m u ß , gera d e w ie d er V e r su ch es fo rd e rt, u n d z w a r m u ß die D iffe re n z der W e llen lä n g e n b ei ■& — g o ° 0,0243 ^ b e trag en , w as der F a ll ist. F ern e r e rk e n n t m an aus der F o rm e l (4), d a ß die G rö ß e d ieser V ersc h ie b u n g v o m W in k e l & in ga n z b e stim m te r W eise a b h ä n g t ; au ch diese K o n se q u e n z d er T h eo rie w ird — w ie C o m p t o n zu erst g e ze ig t h a t — vo n d er E rfa h r u n g b e s tä tig t. M an k a n n dies z. B . b ei V e rg le ic h d er F ig . 3a u n d 3b erkenn en, w o 3a ein S p e k tru m d a rs te llt, w elch es u n ter ö = 9 0 0 e rh a lten w u rd e, w äh ren d 3b u n ter # = 7 2 ° a u fgen o m m en is t ; die b eid en V ersch ie b u n g en v e rh a lte n sich zu ein an d er seh r a n g en ä h ert w ie
s in 2 4 5 0 : s in 2 36 0 — 1 : o, 706 .
D ie Lichtquanteyitheorie erklärt also die E xisten z der scharfen verschobenen L in ie quantitativ bezüg
lich ihrer Lage u n d der A bhängigkeit vom S treu w inkel.
A b e r n eb en d ieser v e rsch o b en en L in ie is t in a llen V ersu ch e n ste ts a u c h die u rsp rü n g lich e S tra h lu n g fe s tg e s te llt w ord en . W ie so ll m an sich eine d e ra rtig e , m it der W e llen th eo rie in b estem E in k la n g steh en d e B e o b a c h tu n g erk lä re n , w en n m an g era d e d ieser T h e o rie ih re G ü ltig k e it fü r den Z erstre u u n g sp ro zeß a b sp ric h t? D ie L ic h tq u a n te n th eorie g ib t a u c h d a ra u f ein e ein fac h e u n d ü b e r
zeu g en d e A n tw o r t.
In d er o b igen A b le itu n g h a b en w ir b e i B e n u tz u n g d er E rh a ltu n g s s ä tz e die G esa m ten erg ie u n d den G esa m tim p u ls d es „ S y s t e m s “ n u r aus den E n erg ien u n d den Im p u lse n des — „ is o lie r t “ g e d a c h ten — E le k tro n s u n d des L ic h tq u a n ts b e re c h n e t; sie allein w aren an d em V o rg a n g b e te ilig t.
N u n sind die E le k tro n e n in d er M a terie a b e r gar n ic h t „ is o lie r t “ , sond ern sie geh ören den A to m ve rb ä n d e n an, in w elch e n sie d u rc h b e stim m te K r ä ft e fe s tg e h a lte n w erd en . U n sere A b le itu n g k a n n also n u r fü r d iejen ig en E le k tro n e n a ls g e e ig n ete S c h em a tisie ru n g d er W ir k lic h k e it gelten , w elch e so s ch w a c h geb u n d en sind, d a ß sie b e i d er R e a k tio n m it d em L ic h tq u a n t allein an der E n erg ie -Im p u ls b ila n zb ild u n g teiln eh m en . In allen an d eren F ä lle n w ird an S telle des eben b e tr a c h te te n E le k tro n s d as g a n ze A to m m it d em L ic h t q u a n t in W e c h se lw irk u n g tre te n und in F o rm e l (4), is t an S te lle d er E lek tro n e n m a sse m die tau se n d - b is h u n d e rtta u se n d m a l g rö ß ere A to m m a sse M zu setzen . D ies w ü rd e eine W ellen lä n g e n ä n d eru n g b ed in g en , die e b en so v ielm a l k lein er is t als der C o m p to n e ffe k t u n d sich d er B e o b a c h tu n g m it den h e u tig e n sp ek tro sk o p isch e n M itte ln v ö llig e n t
zieh t, so d a ß d e ra rtig e S treu p ro zesse eine u n ve r- sch o b en e L in ie liefern m üssen.
D ie L ic h tq u a n te n th e o rie m a c h t also alle E in z e l
h eiten d er e x p erim en telle n B e o b a c h tu n g a u f G ru n d ein er V o rs te llu n g v e rstä n d lic h , w elch e n ic h t e tw a erst ad h o c g esch a ffen , sondern v o n E i n s t e i n b e re its 10 J ah re vo rh e r zu r A b le itu n g des P la n c k - sch en S tra h lu n g sg ese tzes v e rw e n d e t w ord en ist.
