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.6.1928
DIE Postverlagsort Leipz
NATURWISSENSCHAFTEN
BE G B Ü N D ET VO N A . B E B L IN E B U ND C. THESING
H ER A U SG EG EBEN VON
ARNOLD B E R L I N E R
U N T E R B E S O N D E R E R M IT W IR K U N G V O N HANS SPEMANN IN F R E IB U R G I. B R . ORGAN D E R GESELLSCH AFT DEUTSCHER NATURFORSCHER UND Ä R Z T E
U N D
ORGAN D E R K A ISE R W ILH ELM -G ESELLSCH AFT ZU R FÖRDERUNG D ER W ISSENSCHAFTEN 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 g
H E F T 24 (S E IT E 4 77— 500) 15. JU N I 1928 16. JA H R G A N G
I N H D ie P h osp h o rescen z im Zusam m en han g m it elek
trischen E rschein un gen . V on R . W . Po h l, G öttin g en . (M it 12 F iguren) ...477 Ü ber die W irkun gsw eise des bestrah lten E rgosterin s
bei R a ch itis. V o n A . Ho t t i n g e r, B asel. (M it 5 F i g u r e n ) ...484 M oderne Prob lem e der V u lk an o lo g ie. V o n A.
Ri t t m a n n, N ea p el ... 491 Zu s c h r i f t e n:
E lek trisch e S yn th e se des H yd razin s. V o n G.
Br e d i g und A. Ko e n i g, K a rlsru h e i. B . . . 493 Ü ber eine n otw en d ige N eu b estim m u n g der
M erkurelem ente. V o n B . Me y e r m a n n, G ö t
tingen ... 493 Die Ä n d eru ng der R o ta tio n sge sch w in d ig k eit der
der E rd e. V o n B . Me y e r m a n n, G öttingen 494 Be s p r e c h u n g e n :
Gr ü n e r, P . , u nd H. Kl e i n e r t, D ie D äm m eru ngs
erscheinungen. (R ef.: K . K a h ler, B erlin- P otsdam ) ... 494 Do r n o, C., G ru n d zü ge des K lim as v o n M uottas-
M uraigl. (R ef.: F . B au r, B e r l i n ) ...495
A L T :
Al b r e c h t, Fr i t z, He i n r i c h Vo i g t sund Ar t u r Pa e s c h, G ru n d züge der M eteorologie und ihre u n terrich tlich e B eh an d lu n g in V o lks- und höheren Schulen. ( R e f .: O. B asch in, Berlin) 496 Bö r n s t e i n s L e itfa d e n der W etterkun d e. ( R e f.:
A . Schm auss, M ünchen) ...497 St a u b, R ., D er Bew egungsm echanism us der Erde.
(R e f.: A . W egener, G r a z ) ... 497 Kü h n, Fr a n z, A rgen tin ien. H an d b u ch zur
p h ysik alisch en L an deskun de. 2 B än de. (R ef:
H an s M ortensen, G ö t t i n g e n ) ... . 498 Ke n d e, Os k a r, G eographisches W örterbu ch .
A llgem ein e E rd k u n d e. (R e f.: O. B asch in, B e r l i n ) ... ... 498 Bo l l, Fr a n z, S tern glau b e und S tern deutun g.
(R ef.: A . K o p ff, B erlin-D ah lem ) ...499 Ro u s e Ba l l, W .-W ., H istoire des M athem a-
tiq ues. ( R e f . : O. N eu gebauer, G öttingen) . 499 Mi t t e i l u n g e n a u s v e r s c h i e d e n e n Ge b i e t e n:
V o m G ehirn ob ersilurisch er Panzerfische. A us den S itzu n g sb erich ten der Sächsischen A kad em ie der W issen sch aften in L e ip zig ...499
Strom linien und Feldlinien um eine schief gegen die Achse bewegte Ellipse.
Soeben e rsc h ie n :
Mathematische Strömungslehre
Von
Dr. Wilhelm Müller
Privatdozent an der Technischen Hochschule Hannover
M it 13 7 T extabbildungen IX , 239 Seiten. 1928 R M 18 .— ; gebunden R M 19.50
II D I E N A T U R W I S S E N S C H A F T E N . 1928. H e ft 24. 15. Juni 1928.
DIE NATURWISSENSCHAFTEN
erscheinen w ö ch en tlich und kön n en im In- und A usland e du rch je d e S ortim en tsb u ch h an d lu n g, jed e P o sta n sta lt oder den U nterzeichneten V e rla g b e zogen w erden. P reis v ierte ljä h rlic h fü r das In - und A usland R M 9.— . H ierzu tr it t bei d irek ter Z u stellu n g durch den V e rla g das P o rto bzw . beim B ezü g e d u rch die P o st die p ostalisch e B estellgeb ü h r. E in ze lh eft R M 1.— zu zü g lich Porto.
M an u skrip te, B ü c h e r usw . an
Die Naturwissenschaften, Berlin W 9, L in k str. 23/24, erbeten.
P reis d er In la n d -A n ze ig e n : x/x S eite R M 150.— ; M illim eter-Zeile R M 0 .3 5 . F ü r V o rzu gsseiten besondere V erein baru ng . — B e i W ied erh o lu n gen N a ch la ß .
A usland s-A n zeigen p reise w erd en a u f d irek te A n frage m it geteilt.
K lisch ee-R ü ck sen d u n g en erfolgen zu L a sten des Inserenten.
V e r la g s b u c h h a n d lu n g J u li u s S p r in g e r , B e rlin W 9, L i n k s tr . 2 3 2 4 Fernsprecher: Amt Kurfürst 6050— 53 und 6326— 28
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Edited by H. M u n r o F o x
Biological Reviews embodies critical summaries of re- cent work in special branches of biological science, ad-
dressed to biological readers.
Vol. III, No. 3. July 1928. 12s 6d net.
CO N TEN TS
Les donnees experimentales relatives au mechanisme de la division cellulaire, par A L B E R T DALCQ.
The physiology of ovarian activity, by A. S. P A R K E S .
The influence of ultra-violet light on plants, by E. MARION D E L F .
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DIE NATURWISSENSCHAFTEN
1 6. J a h rg a n g 15. Juni 1928 H eft 24
Die Phosphorescenz im Zusammenhang mit elektrischen Erscheinungen1.
V o n R . W . Po h l, G ö t t in g e n . M . H . ! D ie P h o s p h o r e s c e n z is t a u s ih re r p r a k
tis c h e n A n w e n d u n g in d e n „ L e u c h t f a r b e n “ w o h lb e k a n n t. G e w is se fe s t e K ö r p e r h a b e n d ie F ä h ig k e it , e in g e s tr a h lte s L i c h t a u fz u s p e ic h e r n u n d d a n n sp ä te r , o f t e r s t im V e r l a u f v ie le r S tu n d e n , w ie d e r a u s z u s t r a h le n , u n d z w a r f a s t a u s n a h m slo s m it g e ä n d e r te r F a r b e . D a s P h o s p h o r e s c e n z lic h t is t la n g w e llig e r a ls d a s u rs p r ü n g lic h e in g e s tr a h lte L i c h t . K ö r p e r d ie s e r A r t n e n n t m a n a llg e m e in P h o s p h o r e . I h r e ch e m isch e Z u s a m m e n s e tz u n g is t fü r u n s z u n ä c h s t o h n e B e la n g . W ich tig is t n u r d ie B e m e rk u n g , d a ß w ir im folgenden a u s s c h lie ß lic h von P h o s p h o re n krystallin er B e sch a ffe n h e it sp rech en .
M an fü h rt d ie P h o s p h o r e s c e n z e r s c h e in u n g e n in v i e r G ru n d v e rsu ch e n v o r :
Z u n ä c h s t b e s tr a h lt m a n e in e n P h o s p h o r b e i t i e f e r T e m p e r a tu r. N a c h S c h lu ß d e r B e s t r a h lu n g i s t e r v o lls tä n d ig d u n k e l, o b w o h l e r L i c h te n e r g ie a u f g e sp e ic h e rt h a t. D ie A u s s t r a h lu n g d e s L ic h t e s , o d e r d a s L e u c h te n d e s P h o s p h o r s , b e g in n t e rs t, w e n n m a n den P h o s p h o r e r w ä r m t . D a b e i e r f o lg t d ie V e r a u s g a b u n g d e r g e s p e ic h e r t e n L ic h t s u m m e
d
Z e it---- > 4 t3 E rre g u n g Nachleuchten Beschleunigtes
durch Bestrahlung Nachleuchten
Fig. 1. Zeitlicher V erlau f der H e llig k e it eines Phosphors»
der schon w ährend der E rreg u n g t1 bis t2 le u c h te t und zur Zeit ts erw ärm t oder m it lan g w elligem L ic h t b e
stra h lt w ird.
u m so ra sc h e r, je h ö h e r m a n d ie T e m p e r a t u r w ä h l t . M a n k a n n so e in schw aches L e u c h t e n e rre ic h e n , d a s sich , la n g sa m a b k lin g e n d , ü b e r v ie le S t u n d e n , j a s e lb s t x a g e u n d W o c h e n e r s t r e c k t o d e r e in helles k u r z e s A u ffla m m e n , d a s sc h o n n a c h w e n ig e n S e k u n d e n w ie d e r e rlis c h t.
D a n n u n te r su c h t m a n d e n g le ic h e n P h o s p h o r b e i e in e r h ö h e re n T e m p e r a tu r. J e t z t b e g in n t d ie W ie d e r a u s g a b e d es g e sp e ic h e rte n L i c h t e s s c h o n w ä h r e n d d e r B e s tr a h lu n g . D ie H e llig k e it s t e ig t m i t z u n e h m e n d e r B e s tra h lu n g s d a u e r, a ls o m i t z u n e h m e n d e m B e t r a g e d e r g e sp e ich e rten L ic h t s u m m e , e t w a n a c h A r t d e s K u r v e n s tü c k e s a b in F ig . 1. N a c h
1 N ied ersch rift eines am y. Februar 1928 v o r d er w issen schaftlich en V o rtra g s Vereinigung in S tad e ge
ha lten en V ortrages, d er über Arbeiten aus dem G ö ttin g e r P h ysikalischen I n s titu t berichten sollte.
S c h lu ß d e r B e s t r a h lu n g d a u e r t d ie W ie d e r a u s g a b e a n , u n d z w a r j e t z t n a c h A r t d e r K u r v e b c, e rs t r a s c h , d a n n im m e r la n g s a m e r a b k lin g e n d , w e il d e r B e s t a n d d e r n o c h g e s p e ic h e r t e n L ic h t s u m m e a l l m ä h lic h e r s c h ö p ft w ir d .
W i l l m a n d ie s e n V o r g a n g b e s c h le u n ig e n , so m u ß m a n d ie T e m p e r a t u r d e s P h o s p h o r s s te ig e r n . D a s m ö g e in F ig . 1 im Z e it p u n k t e t3 g e s c h e h e n : D e r P h o s p h o r f la m m t a u f ( K u r v e c d ) u m d a n n r a s c h z u v e r lö s c h e n , ( K u r v e de ) .
B e i e in e r W ie d e r h o lu n g d ie se s V e r s u c h e s e r g ib t s ic h e in e ü b e r r a s c h e n d e F e s t s t e llu n g : E b e n s o w ie e in e E r h it z u n g d e s P h o s p h o r s w i r k t e in e B e s t r a h lu n g m it „ la n g w e llig e m “ , o f t u lt r a r o te m L i c h t . N u r s e t z t d a s A u f fla m m e n s t e ile r e in , d ie K u r v e c d in F ig . 1 e r s c h e in t p r a k t is c h a ls e in e s e n k r e c h t n a c h o b e n s t r e b e n d e G e r a d e .
D a s W o r t , .la n g w e llig e s “ L i c h t b e d a r f e in e r e tw a s sc h ä r fe r e n F a s s u n g . D a z u m ü sse n w ir k u r z d a s A b s o r p t io n s s p e k t r u m d e s P h o s p h o r s e r w ä h n e n . — E s i s t k la r , d a ß e in P h o s p h o r n u r so lc h e s L i c h t a u f- s p e ic h e r n , o d e r in a n d e r e r A u s d r u c k s w e is e , n u r d u r c h so lc h e s L i c h t „ e r r e g t “ w e r d e n k a n n , d a s im P h o s p h o r a b s o r b ie r t w ir d . F ig . 2 z e ig t s c h e m a t is c h d a s A b s o r p t io n s s p e k t r u m e in e s P h o s p h o rs , w ie es, e t w a im B la u e n b e g in n e n d , in R ic h t u n g
500m/U a. O W ellenlänge des Lichtes
F ig. 2. A b sorp tion ssp ek tru m eines Phosphors im u n erregten (1) und erregten (2) Z u stan d . Sch em atisch.
k ü r z e r e r W e lle n , a ls o in s U l t r a v i o l e t t h in e in , a n s t e ig t. — J e t z t w e r d e d e r P h o s p h o r d u r c h B e s t r a h lu n g e r r e g t , b is e r e in e g r ö ß e r e L ic h t s u m m e a u f g e s p e ic h e r t h a t . D ie s e E r r e g u n g v e r ä n d e r t se in A b s o r p t io n s s p e k t r u m , d ie A b s o r p t io n s k u r v e in F ig . 2 w ir d in R i c h t u n g lä n g e r e r W e lle n v e r fla c h t , w ie es d e r p u n k t ie r t e K u r v e n z u g a n d e u t e t. D ie s A b s o r p t io n s s p e k t r u m d e s erregten P h o s p h o r s ä h n e lt w e itg e h e n d d e m , d a s d e r g le ic h e P h o s p h o r im unerreg ten Z u s t a n d , a ls o o h n e a u fg e s p e ic h e r te L i c h t su m m e , b e i e in e r höheren T em p era tu r a u fw e is t.
„ L a n g w e l l i g e s L i c h t “ im S in n e u n seres o b ig e n V e r s u c h e s i s t n u n s o lc h e s L i c h t , d a s in F ig . 2 d e m S p e k t r a lg e b ie t a b a n g e h ö r t, a ls o v o n u n s e r e m P h o s p h o r n u r d a n n a b s o r b ie r t w ir d , w e n n e r e r r e g t is t . D ie s L i c h t is t es, d a ß d e n P h o s p h o r im S in n e e in e r E r w ä r m u n g a u ffla m m e n l ä ß t u n d ih n z u r a s c h e r A u s g a b e se in e r g e s p e ic h e r t e n L i c h t s u m m e v e r a n la ß t .
Nw. 1928 36
478 P o h l : D ie P hosphorescenz im Zusam m en han g m it elektrisch en E rschein un gen . f Die N a tu r- [w issenschaften F a s s e n w ir d ie s e G r u n d ta t s a c h e n n o c h e in m a l
k u r z z u sa m m e n , so h a b e n w ir fo lg e n d e s :
1. B e i t ie f e r T e m p e r a t u r s p e ic h e r t e in P h o s p h o r w ä h r e n d d e r B e s t r a h lu n g L i c h te n e r g ie a u f, o h n e sie w ie d e r zu v e r a u s g a b e n .
2. B e i h ö h e r e r T e m p e r a t u r s e t z t d ie V e r a u s g a b u n g d e r L ic h t e n e r g ie sc h o n w ä h r e n d d e s S p e ic h e r v o r g a n g e s e in . D e r P h o s p h o r le u c h t e t sc h o n , w ä h re n d e r d u r c h B e s t r a h lu n g e r r e g t w ir d .
3. D ie V e r a u s g a b u n g d e r g e s p e ic h e r t e n L i c h t s u m m e l ä ß t s ic h d u r c h E r w ä r m u n g d e s P h o s p h o rs o d e r d u r c h B e s t r a h lu n g m it la n g w e llig e m L i c h t b e s c h le u n ig e n .
4. „ L a n g w e l l i g “ h e iß t d a b e i so lc h e s L i c h t , d a s e r s t im e r r e g t e n P h o s p h o r a b s o r b ie r t w ir d , n a c h d e m d ie E r r e g u n g d a s A b s o r p t io n s s p e k t r u m d es P h o s p h o r s in R ic h t u n g lä n g e r e r W e lle n v e r f la c h t h a t .
Z u r D e u t u n g d ie s e r E r s c h e in u n g e n s in d m a n c h e r le i B ild e r e n t w o r fe n w o r d e n . D a s t r e ffe n d s t e is t w o h l d a s fo lg e n d e :
A b s o r b ie r t e in P h o s p h o r e in g e s t r a h lt e s L i c h t , so w e rd e n in se in e m I n n e r n E l e k t r o n e n a b g e s p a l
te n . D ie A b s p a lt u n g v o n E l e k t r o n e n d u r c h L i c h t is t k e in e s w e g s e in e a d h o c g e m a c h t e A n n a h m e , so n d e rn e in e a n fe s te n , flü s s ig e n u n d d a m p ffö r m ig e n M e t a lle n w o h l u n t e r s u c h t e E r s c h e in u n g . M a n b e z e ic h n e t sie a ls lic h te le k t r is c h e W ir k u n g o d e r a ls P h o t o e ff e k t .
D ie im K r y s t a llin n e r n a b g e s p a lt e n e n E l e k tr o n e n sin d z u n ä c h s t fr e i b e w e g lic h , w e r d e n a b e r b a ld in d e r N a c h b a r s c h a f t im G it t e r ir g e n d w ie e in g e fa n g e n o d e r f e s t g e h a lt e n . A m O r te d e r L i c h t a b s o r p t io n b le ib t e in e p o s it iv e L a d u n g z u r ü c k , d ie ih re n P a r t n e r v e r lo r e n h a t . D ie L i c h t e n e r g ie w ir d in F o r m e le k t r is c h e r E n e r g ie a u fg e s p e ic h e r t. — D a s is t d a s B ild f ü r d e n E rreg u n g sv o rg a n g .
W ie e r f o lg t d a n n s p ä t e r d a s L e u c h te n , d ie W ie d e r a u s s t r a h lu n g d e r g e s p e ic h e r te n E n e r g ie ? — A n t w o r t : D a s L i c h t e n t s t e h t b e i d e r R ü c k k e h r d e s E le k t r o n s , b e i d e r W ie d e r v e r e in ig u n g d e s E l e k tr o n s u n d d e r p o s it iv e n L a d u n g . — D ie R ü c k k e h r e in e s E le k t r o n s a ls U r s a c h e e in e r L ic h t e m is s io n is t d u r c h Ni e l s Bo h r s b e r ü h m t e A t o m t h e o r ie h e u t e e in a llg e m e in g e lä u fig e V o r s t e llu n g g e w o r d e n . W e n ig e r b e k a n n t is t, d a ß d ie s e V o r s t e llu n g g a n z a l l g e m e in a u s P h o s p h o r e s c e n z b e o b a c h tu n g e n a b g e le it e t is t, u n d z w a r 1 9 1 0 d u r c h Le n a r d.
D ie R ü c k k e h r d e r E le k t r o n e n w ir d d u r c h d ie W ä r m e b e w e g u n g e n im I n n e r n d e s K r y s t a lle s e in g e le ite t, W ä r m e s c h w in g u n g e n d e r M o le k ü le b e fre ie n d ie f e s t g e h a lt e n e n E l e k t r o n e n a u s ih r e r Z w a n g s la g e . D a b e i is t d a s W o r t , , R ü c k k e h r “ , w ie w ir s p ä te r se h e n w e rd e n , n ic h t g a r z u w ö r t lic h zu n e h m e n . D a s b e fr e it e E l e k t r o n k a n n s t a t t se in e s u r s p r ü n g lic h e n P a r t n e r s a u c h e in e a n d e r e p o s itiv e L a d u n g a u fs u c h e n .
S o la n g e d e r P h o s p h o r e r r e g t is t, a ls o E le k t r o n e n u n d p o s it iv e L a d u n g e n r ä u m lic h g e t r e n n t sin d , is t d a s K r y s t a l l g i t t e r a n d ie s e n S te lle n e le k t r is c h g e s t ö r t. E in g e s tö r te s K r y s t a l l g i t t e r v e r h ä lt sich w ie e in G it t e r b e i h o h e r T e m p e r a t u r , d a e in e g e
s t e ig e r t e W ä r m e b e w e g u n g v ie le r le i lo k a le S t ö ru n g e n , A b w e ic h u n g e n v o m N o r m a lz u s t a n d , h e r v o r r u f t . S o v e r s t e h t m a n , w a r u m d a s S p e k t r u m d e s erregten P h o s p h o r s s ic h w ie d a s e in e s erw ärm ten w e it e r in s G e b ie t la n g e r W e lle n e r s t r e c k t . W ir d d a n n la n g w e llig e s L i c h t im e r r e g t e n P h o s p h o r a b s o r b ie r t, so s p a lt e t es s e in e r s e its in d e n g e s t ö r te n G itt e r g e b ie t e n w e ite r e E l e k t r o n e n a b u n d v e r g r ö ß e r t d a d u r c h z u n ä c h s t je w e ils d ie lo k a le S t ö r u n g . A b e r d a s G it t e r v e r t r ä g t n u r e in g e w is se s H ö c h s t m a ß e in e r lo k a le n S t ö r u n g . W ir d es ü b e r s c h r it t e n , so s p r in g e n d ie B a u s t e in e u m u n d ste lle n d ie a lt e O r d n u n g w ie d e r h e r, ä h n lic h d e m V o r g a n g d e r U m k r y s t a llis a t io n b e i s t a r k e r m e c h a n is c h e r B e a n s p r u c h u n g . W ie d e r h e r s t e llu n g d e r a lt e n O r d n u n g b e d e u t e t a u c h R ü c k k e h r d e r E le k t r o n e n , a ls o e in A u f le u c h t e n d e s P h o s p h o r s u n t e r d e r W i r k u n g d e s la n g w e llig e n L i c h t e s u n d g le ic h z e it ig e in e W ie d e r h e r s t e llu n g d e s u rs p r ü n g lic h e n , d e m u n e r r e g t e n o d e r u n g e s t ö r t e n G i t t e r a n g e h ö r ig e n A b s o r p t io n s s p e k t r u m s .
D a s W e s e n t lic h e d ie s e s e in fa c h e n p h y s ik a lis c h e n B ild e s v o m W e s e n d e r P h o s p h o r e s c e n z is t a ls o : E rreg u n g b e d e u t e t r ä u m lic h e A b t r e n n u n g v o n E le k t r o n e n , L e u c h te n b e d e u t e t R ü c k k e h r d e r E l e k tr o n e n z u d e n p o s it iv e n L a d u n g e n , n a c h d e m W ä r m e b e w e g u n g o d e r la n g w e llig e s L i c h t d ie E l e k tr o n e n a u s ih r e r Z w a n g s la g e in d e r N a c h b a r s c h a f t w ie d e r f r e ig e m a c h t h a t .
T r i f f t d ie s in g r o ß e n Z ü g e n u m ris s e n e B ild z u , so m ü ss e n s ic h d ie E le k t r o n e n b e w e g u n g e n so w o h l b e i d e r E rreg u n g d e s P h o s p h o r s w ie w ä h r e n d se in e s L e u c h te n s d u r c h d ir e k t e elek trische B e o b a c h t u n g e n n a c h w e is e n la s s e n , fa lls d ie W e g e d e r E l e k t r o n e n la n g g e n u g sin d . D a s is t in d e r T a t b e i m a n c h e n P h o s p h o r e n d e r F a ll .
U m sic h e r v e r s t ä n d lic h z u se in , b e g in n e n w ir m it e in e r g a n z e le m e n ta r e n D a r s t e llu n g d e s e le k tr is c h e n L e it u n g s v o r g a n g e s . W i r b e h a n d e ln d a s B e is p ie l, in d e m e in e le k t r is c h e r S tr o m d u r c h Z im m e r lu f t h i n d u r c h flie ß t .
F ig . 3 z e ig t b e i E e in e A k k u m u la t o r e n b a t t e r ie u n d b e i S e in e m p fin d lic h e s A m p e r e m e t e r . D is t
0
A K
- 0 - 1
S
F ig . 3. V ersuchsan ordn ung, m it der m an den M echanis
m us des elektrischen S tro m es in Z im m erlu ft vorführen kann. Zwischen den E lek tro d en K und A fehlen
,, E le k tr iz itä ts tr ä g e r “ .
e in k u p fe r n e D r a h t le it u n g . S ie is t b e i A u n d K d u r c h z w e i M e t a llp l a t t e n , so g . K o n d e n s a t o r p la t t e n o d e r E le k t r o d e n , u n t e r b r o c h e n . Z im m e r lu f t is t e in v o r z ü g lic h e r I s o la t o r , d a s A m p e r e m e t e r z e ig t k e in e r le i S tr o m . — W o h l a b e r h e r r s c h t z w is c h e n K u n d A e in e le k t r is c h e s F e ld , je n e r m e r k w ü r d ig e Z u s t a n d , d e n m a n s ic h im B ild e e le k t r is c h e r F e ld -
iiejt24- P o h l : Die Phosphorescenz im Z u sam m en han g m it e lek trisch en Erscheinungen. 479 lin ie n v e r a n s c h a u lic h t . D e n k e n w ir u n s K u n d A
a u f e in e G la s p la t te a u fg e s e tz t u n d d a n n u n t e r le ic h t e m K lo p f e n G ip sk ry s ta lle a u fg e s tr e u t. S o e r h a l t e n w ir d ie in F ig . 4 e rs ich tlic h e n e le k t r is c h e n F e ld lin ie n , d eren E n d en d en S it z d e r n e g a t iv e n b z w '. p o s itiv e n E le k t r iz itä ts a t o m e b ild e n .
+ —
l'ig . 4. Elektrische, Feldlin ien zw ischen den E le k tro den K A in Fig. 3, m it G ip sk ry sta llen sich tb a r gem ach t.
Idg. 5. Zwischen den E lek tro d en K A zw ei geladene Seifenblasen als E le k triz itä ts trä g e r, deren W an d eru n g im elektrischen F elde einen d u rch die L u ft zw ischen
K und A fließenden elektrisch en Strom d a rste llt.
W a s h a t n u n zu g e s c h e h e n , d a m it e in e le k t r is c h e r S tro m d u rc h d ie L u f t z w is c h e n K u n d A h i n d u r c h flie ß e n u n d d a s A m p e r e m e t e r e in e n A u s s c h la g m a ch e n k a n n ? — A n t w o r t : W i r m ü ss e n in d e n R a u m zw isch e n K u n d A ir g e n d w e lc h e „ E l e k t r i z it ä t s t r ä g e r “ h in e in b rin g e n . A ls s o lc h e n e h m e n w ir in F ig . 5 z u n ä c h st z w e i S e ife n b la s e n (£) u n d (+), d ie w ir z u v o r m it e in er k le in e n I n flu e n z m a s c h in e e le k t r is c h a u f gelad en h a b e n .
D a s h e ld zw isch e n K u n d A e r f a ß t d ie s e E l e k t r i z i t ä t s t r ä g e r in d er A r t , w ie es u n s F ig . 6 a n e in e m M o d e llv e r s u c h m it e le k tris c h e n F e ld lin ie n a u s G ip s k r y s t a lle n v e r a n sc h a u lic h t. D ie E l e k t r i z i t ä t s t r ä g e r w a n d e r n im e lek trisch en F e ld e in R ic h t u n g d e r in F i g . 5 s k iz z ie r te n P fe ile . I h r e B e w e g u n g b e d e u t e t e in e n e le k tris c h e n S tro m , d a s A m p e r e m e t e r z e ig t e in e n A u s s c h la g . D a b e i s c h ü t z t u n s d ie s e r e in fa c h e V e r s u c h g le ich v o r e in e m M iß
v e r s t ä n d n is : D a s A m p e r e m e t e r s c h lä g t a u s, d e r S t r o m f lie ß t , w ährend d ie T r ä g e r w andern, n ic h t e t w a e r s t d a n n , w e n n sie d ie E le k t r o d e n e rre ic h e n u n d d o r t ih re L a s t , d ie E le k t r iz it ä t s a t o m e , a b lie fe r n .
D a s e in e P a a r d e r g u t s ic h tb a r e n E l e k t r i z i t ä t s t r ä g e r l ä ß t s ic h le ic h t d u r c h viele P a a r e fe in e r e r T r ä g e r , z . B . e le k t r is c h g e la d e n e n S ta u b , e rs e tz e n . A u c h k ö n n e n d ie T r ä g e r so fe in w e rd e n , d a ß sie s ic h d e r W a h r n e h m u n g s e lb s t d u r c h d a s b e w a ffn e t e A u g e e n t z ie h e n . E in b r e n n e n d e s S tr e ic h h o lz , ir g e n d w o h in z w is c h e n K u n d A g e h a lte n , lie fe r t d e r a r t ig e M e n g e n s o lc h e r u n s ic h t b a r e n E l e k t r i z i t ä t s t r ä g e r (Io n e n g e n a n n t), d a ß d a s A m p e r e m e te r e in e n g r o ß e n A u s s c h la g m a c h t.
+
F ig. 6. M it G ip sk ry sta llen im M od ellversuch d a r
gestellte elek trisch e F eldlin ien veran schaulich en , w ie die B ew egu n g der E le k triz itä ts trä g e r in F ig . 5 zw ischen
K und A zu stan de kom m t.
S o w e it d e r M e c h a n is m u s d e s e le k t r is c h e n L e i tu n g s s tr o m e s in L u f t . A n a lo g e s g i lt fü r d ie e le k tr is c h e L e i t u n g d u r c h je d e n b e lie b ig e n le ite n d e n
F ig. 7. Z eitlich er V e rla u f des lich telek trisch en P rim ä r
strom es in einem Ph osphor, der w ährend der Z eit t2 e rregt w ird , aber n ach S chluß der E rregu n g erst nacli- leu ch tet, falls er n ach trä g lich zur Z eit t3 erw ärm t oder
m it la n g w elligem L ic h t b estra h lt wird.
K ö r p e r h in d u r c h . Im m e r m ü sse n E l e k t r i z i t ä t s a t o m e , v o m e le k tr is c h e n F e ld e g e z o g e n , w a n d e r n , m e is t g e tr a g e n v o n m a te r ie lle n E l e k t r i z i t ä t s t r ä g e r n , z u w e ile n a u c h , w ie in d e n M e t a lle n , a ls fr e ie E l e k t r iz it ä t s a t o m e .
3 6 *
480 • P o h l : D ie P h osp horescenz im Zusam m en han g m it e lek trisch en E rschein un gen . I D ie N a tu r- L Wissenschaften D e n k e n w ir u n s n u n m e h r d e n Z w is c h e n r a u m
K A in F ig . 5 d u r c h e in e n p h o s p h o r e s c e n z fä liig e n K r y s t a l l a u s g e fü llt . D a n n h a b e n w ir d ie A n o r d n u n g , d ie u n s d ie E le k t r o n e n b e w e g u n g w ä h r e n d d e r P lio s p h o r e s c e n z v o r g ä n g e a ls so g . lich telek trisch en P rim ä rstro m n a c h z u w e is e n g e s t a t t e t .
D e r K r y s t a l l se i u n e r r e g t u n d is o lie re g u t , se in e T e m p e r a t u r se i n ie d r ig . W ir b e g in n e n m it d e r E in s t r a h lu n g e rre g e n d e n L i c h t e s , u n d z w a r im S c h a u b ild d e r F ig . 7 z u r Z e it tv M o m e n ta n s e t z t d ie A b s p a lt u n g d e r E l e k t r o n e n e in , a b e r d ie a b g e s p a lte n e n E le k t r o n e n fa h r e n im e le k tr is c h e n F e ld e n ic h t m e h r r e g e llo s n a c h a lle n R ic h t u n g e n in s G it t e r h in e in , so n d e rn d a s e le k t r is c h e F e ld e r f a ß t sie u n d z w in g t ih re W e g e a lle in ein e R ic h t u n g , n ä m lic h h in z u r p o s it iv e n E l e k t r o d e A . W ä h r e n d d ie E le k t r o n e n so ih re n W e g d u r c h la u fe n , z e ig t d a s A m p e r e m e te r e in e n S tr o m , d e n so g . n e g a t iv e n A n t e il d e s lic h t e le k t r is c h e n P r im ä r s t r o m e s .
Im Z e it p u n k t t2 w ir d d ie B e s t r a h lu n g d e s P h o s p h o r s u n t e r b r o c h e n , d ie A b s p a lt u n g d e r E l e k tr o n e n h ö r t a u f, u n d s c h la g a r t ig (n a c h b e s o n d e re n M e s su n g e n in w e n ig e r a ls 10 ~4 S e k .) h ö r t a u c h d e r S tr o m a u f. D e r e r r e g te P h o s p h o r is o lie r t w e ite r h in b e i t ie f e r T e m p e r a t u r , es s in d k e in e E le k t r o n e n fre i, d ie w a n d e r n k ö n n t e n . — J e t z t e r w ä r m e n w ir z u r Z e it t3 d e n P h o s p h o r o d e r b e s tr a h le n ih n m it la n g w e llig e m L i c h t . D ie E le k t r o n e n w e r d e n v o n ih re n H in d e rn is s e n b e fr e it , w ie d e r w a n d e r n sie in R ic h t u n g d e s e le k t r is c h e n F e ld e s , b is sie a u f e in e p o s it iv e L a d u n g s t o ß e n u n d s ic h m it d ie s e r v e r e in ig e n . D e r P h o s p h o r le u c h t e t a u f u n d e r lis c h t a llm ä h lic h . G le ic h z e it ig z e ig t u n s d a s A m p e r e m e te r w ie d e r e in e n S tr o m . E r s t e ig t u n d s i n k t z u g le ic h m it d e r H e llig k e it d e s P h o s p h o r e s c e n z - lic h te s , d . h . m it d e r Z a h l d e r a u f d e m H e im w e g b e fin d lic h e n E le k t r o n e n . (D ie s e r S tr o m w ir d a ls d e r p o s it iv e A n t e il d e s P r im ä r s t r o m e s b e z e ic h n e t .)
D a n n w ie d e r h o le n w ir d e n V e r s u c h m it d e m P h o s p h o r b e i g e s t e ig e r t e r T e m p e r a tu r , a ls o dem Z u s t a n d d e s P h o s p h o r s , in d e m d a s L e u c h te n sc h o n w ährend d e r E r r e g u n g e in s e t z t. F ig . 8 z e ig t
Fig. 8. Z eitlich er V e rla u f des lich telek trisch en P rim ä r
strom es in einem Ph osphor, der schon w ährend der E rreg u n g szeit tx t2 m it dem L eu ch ten begin n t und dessen N a chleuchten zu r Z eit ts du rch E rw ä rm u n g oder la n g
w ellige B estra h lu n g besch leu n ig t w ird.
d a s E r g e b n i s : B e i B e g in n d e r B e s t r a h lu n g z u r Z e it tx s e t z t d e r lic h t e le k t r is c h e P r im ä r s t r o m t r ä g h e it s lo s e in , K u r v e n s t ü c k a b, d ie E r r e g u n g b e g in n t, d ie E le k t r o n e n w a n d e r n a b . S o b a ld a b e r e in e k le in e L ic h t s u m m e a u f g e s p e ic h e r t is t, b e g in n t sc h o n d a s L e u c h t e n , d a s E in r ü c k e n d e s E le k t r o n e n e r s a t z e s . A u f d e n t r ä g h e its lo s e n E i n s a t z ab f o lg t e in A n s t ie g b c d e , b e i d e m d ie je w e ilig e n S t r o m a n t e ile c c ',
d d ' u sw . d e r je w e ilig e n H e llig k e it d e s P h o s p h o r s , a ls o d e r Z a h l d e r e in r ü c k e n d e n E le k t r o n e n , p r o p o r t io n a l sin d .
I m Z e it p u n k t #2 f in d e t d ie B e li c h t u n g ih r E n d e . T r ä g h e it s lo s h ö r t d ie A b s p a l t u n g w e it e r e r E l e k tr o n e n a u f u n d d e r S tr o m s i n k t u m d e n B e t r a g e /, w o b e i e / = a b is t. D ie se m j ä h e n S p r u n g f o lg t e in a n f ä n g lic h s t e ile r , s p ä te r sic h d a u e r n d v e r la n g sa m e n d e r A b f a l l / g. E r r ü h r t v o n d e m E in r ü c k e n d e r E r s a t z e le k t r o n e n h e r, d ie d e n P h o s p h o r n a c h S c h lu ß d e r B e li c h t u n g e r s t s t a r k , d a n n im m e r s c h w ä c h e r le u c h t e n la ss e n .
W e n n m a n w ill, k a n n m a n d e n P h o s p h o r n a c h e in ig e r Z e it , e t w a b e i t3> n o c h e r w ä r m e n o d e r m it la n g w e llig e m L i c h t b e s t r a h le n . A u f f la m m e n d v e r a u s g a b t e r in k u r z e r Z e i t d e n n o c h v o r h a n d e n e n R e s t s e in e r L ic h t s u m m e , u n d p a r a lle l m it se in e r H e llig k e it z e ig t u n s d a s A m p e r e m e te r e in e n S tr o m .
K u r z g e s a g t , z e ig t u n s a ls o in F ig . 8 d ie r e c h t e c k ig e n i c h t s c h r a f f ie r t e F lä c h e d ie B e w e g u n g d e r E l e k t r o n e n w ä h r e n d d e r E r r e g u n g d e s P h o s p h o r s , w ä h r e n d d ie S tr ö m e in d e n s c h r a ffie r te n F lä c h e n d a s L e u c h t e n d e s P h o s p h o r s b e g le ite n .
D ie s e e in fa c h e n , fü r V o r le s u n g e n g e e ig n e te n V e r s u c h e , la s s e n k e in e n Z w e ife l, d a ß d a s o b e n s k iz z ie r t e B ild d e s P h o s p h o r e s c e n z v o r g a n g e s in se in e n G r u n d z ü g e n d e r W i r k li c h k e i t e n t s p r ic h t.
S o w o h l d ie E r r e g u n g e in e s P h o s p h o r s w ie sein L e u c h te n sin d m it B e w e g u n g e n d e r E l e k t r o n e n im K r y s t a l l g i t t e r v e r k n ü p f t , d ie d u r c h d e n li c h t e le k tr is c h e n P r im ä r s t r o m n u n d e m d ir e k t e n e le k t r is c h e n N a c h w e is z u g ä n g lic h g e w o rd e n sin d .
W e n n d ie s e V e r s u c h e a b e r a lle s w ä r e n , w a s ü b e r d e n Z u s a m m e n h a n g d e r P h o s p h o r e s c e n z m it e le k tr is c h e n E r s c h e in u n g e n zu s a g e n is t , so h ä t t e ic h s c h w e r lic h I h r e A u f m e r k s a m k e it f ü r d ie s T h e m a e r b e te n . T a t s ä c h lic h i s t a b e r d a s b is h e r g e b r a c h t e n u r e in k le in e r A u s s c h n it t a u s e in e m r e c h t u m fa s s e n d e n G e b ie t . I c h w ill v e r s u c h e n , es Ih n e n s k i z z e n h a f t zu u m re iß e n .
W ir sa h e n in e in e m b e s t r a h lt e n P h o s p h o r d e n lic h t e le k t r is c h e n P r im ä r s t r o m flie ß e n . D ie s e r v o m L i c h t in e in e m is o lie re n d e n K r y s t a l l a u s g e lö s te S t r o m is t a b e r k e in e s w e g s a u f d ie P h o s p h o re b e s c h r ä n k t . E i n lic h t e le k t r is c h e r P r im ä r s t r o m t r i t t v ie lm e h r z u n ä c h s t g a n z a llg e m e in in a lle n d u r c h hohe L ich tb rech u n g a u s g e z e ic h n e te n K r y s t a lle n a u f.
A ls ro h e r A n h a lt s p u n k t fü r „ h o h e L i c h t b r e c h u n g “ m a g e in B r e c h u n g s in d e x n^> 2 d ie n e n . — Ü b e r d ie s l ä ß t s ic h d e r lic h t e le k t r is c h e P r im ä r s t r o m a u c h in b e lie b ig e n K r y s t a lle n n ie d r ig e r L ic h t b r e c h u n g b e o b a c h te n , w o fe r n m a n in d ie s e n K r y s t a l l e n n u r d u r c h ir g e n d w e lc h e K u n s t g r i f f e e in e e le k t r o n e n lie fe r n d e L i c h t a b s o r p t io n h e r s t e lle n k a n n . B e i A lk a lih a lo g e n id k r y s t a lle n , z . B . K o c h s a lz , k a n n d a s d a d u r c h g e s c h e h e n , d a ß m a n d e n K r y s t a l l in N a t r iu m d a m p f e r h i t z t u n d ih m d a d u r c h e in e G e lb fä r b u n g e r t e ilt . E in z e lh e it e n fü h r e n h ie r z u w e it.
In a lle n d ie s e n K r y s t a l l e n , se i es m it h o h e r L ic h t b r e c h u n g , se i e s m it k ü n s t lic h e r F ä r b u n g , fin d e n s ic h d ie e le k t r is c h e n E r s c h e in u n g e n u n d d ie
Heft 24. 8j P o h l : D ie Phosphorescenz im Z u sam m en han g m it elek trisch en Erscheinungen. 481
V e r ä n d e r u n g d e s A b s o r p tio n s s p e k tru m s d u r c h d ie E r r e g u n g in g le ic h e r W eise, w ie es o b e n fü r d ie P h o s p h o r e g e sc h ild e rt w u rd e. N u r f e h lt im a llg e m e in e n d a s, w a s g erade die P h o s p h o re ä u ß e r lic h k e n n z e ic h n e t , n äm lich d ie L ic h te m is s io n , b e im E i n r ü c k e n d e r E r sa tz e le k tro n e n . D a s L e u c h te n d e r e r r e g t e n K r y s t a lle u n te r d e r E in w ir k u n g d e r W ä r m e b e w e g u n g oder d es la n g w e llig e n L i c h t e s is t a n b e s o n d e re , nur in P h o s p h o re n e r f ü llt e S o n d e r b e d in g u n g e n g ek n ü p ft.
I n fo lg e dieser sehr a llg e m e in e n V e r b r e it u n g d e r lic h t e le k t r is c h e n L e itu n g sin d d ie lic h t e le k t r is c h e n P r im ä r s t r ö m e m a n n ig fa ch er A n w e n d u n g e n fä h ig . E i n i g e B eisp iele w erd en im fo lg e n d e n g e n a n n t.
E s is t in der E le k t r iz itä ts le h r e e in e a lt e F r a g e , w a r u m ein Iso lato r is o lie rt. E s k a n n z w e i G rü n d e h a b e n . E n tw ed er feh len im I s o la t o r d ie fre ie n E le k t r iz itä ts a to m e , die im e le k t r is c h e n F e ld e w a n d e r n k ön n en . O der es sin d w o h l fre ie E l e k t r i z i t ä t s a t o m e vorh an d en , a b e r sie k ö n n e n im e le k t r is c h e n F e ld e keine n e n n e n sw e rte n W e g e z u r ü c k le g e n , w e il sich ihnen u n ü b e r w in d lic h e H in d e r n is s e e n t g e g e n ste lle n .
Volt F ig. 9.
strom es
Elektr.Feldstörke 5-ioH
Spannung 500
Sättigung eines lich telek trisch en P rim är- 1 Steinsalz, das du rch R ö n tg e n lich t gelb v erfä rb t worden ist. D ie K r y s ta llp la tte w ar 0,135 m m dick. D ie A bszisse e n th ä lt sow ohl die zw isch en den Elektroden herrschende S p an n un g in V o lt w ie die von
ihr hervorgerufen e F eld stärk e in V olt/cm . D e r lic h te le k tr is c h e P r im ä r s t r o m e r la u b t d ie s e F r a g e e in d e u tig im S in n e d e r e rs te n A lt e r n a t i v e z u b e a n tw o r te n . M a c h t m a n im I n n e rn e in e s is o lie re n d e n K r y s t a lle s d u r c h e in e g e e ig n e t e L i c h t a b s o rp tio n E le k tr o n e n fre i, so k ö n n e n sie a u c h im e le k tris c h e n F e ld e w a n d e r n u n d d u r c h d e n I s o la t o r flie ß t ein e le k t r is c h e r S tr o m .
A lle rd in g s e rfo lg t d ie W a n d e r u n g d ie s e r E l e k tr o n e n im K r y s ta llin n e r n k e in e s w e g s u n g e h e m m t . O f t sin d es n u r S tre c k e n v o n V1000 m m ° d e r w e n ig e r , b is e in v o m L ic h t b e fre ite s E le k t r o n w ie d e r s t e c k e n b le ib t . A b e r m an k a n n d ie m it t le r e W e g s t r e c k e d ie s e r E le k t r o n e n d u rc h E r h ö h u n g d e r e le k t r is c h e n h e l d s t ä r k e 1 v e rg rö ß e rn . M an k a n n in v ie le n F ä ll e n a lle v o m L i c h t a b g e sp a lte n e n E le k t r o n e n b is z u r p o s it iv e n E le k t r o d e h in ü b e r zie h e n . F ü r K r y s t a l l e h o h e r L ic h t b r e c h u n g is t d a s sc h o n v o r J a h r e n g e lu n g e n , m a n e rre ic h te einen „ S ä t t i g u n g s s t r o m “ . B e i K r y s t a l l e n n ie d rig e r L ic h tb r e c h u n g h in g e g e n ,
1 E lek trisch e F eldstärke gleich Spannung P zw ischen den E lek tro d en in F ig. 3 dividiert durch den E le k tro d en ab stan d , also gemessen in Volt/cm .
in d e n e n m a n e r s t k ü n s t lic h e in e e le k t r o n e n lie fe r n d e L i c h t a b s o r p t io n h e r z u s te lle n h a t , is t d a s e r s t k ü r z lic h m e in e m M it a r b e it e r D r . Fl e c h s i g g e g lü c k t . E r h a t es n a c h m ü h s e lig e n V e r s u c h e n e r r e ic h t , m it F e ld s t ä r k e n v o n e t w a 5 .i o 4 V o lt/ c m d ie E l e k t r o n e n d e s lic h t e le k t r is c h e n P r im ä r s t r o m e s d u r c h K o c h s a lz k r y s t a lle v o n x/7 m m D ic k e h i n d u r c h z u z ie h e n . F ig . 9 z e ig t e in e v o n D r. Fl e c h s i g
im K o c h s la z g e w o n n e n e S ä t t ig u n g s k u r v e d e s li c h t e le k t r is c h e n P r im ä r s t r o m e s .
S o la n g e d ie im K r y s t a l l h e r r s c h e n d e e le k t r is c h e F e ld s t ä r k e n o c h n ic h t a n g e n ä h e r t a u s r e ic h t, a lle E l e k t r o n e n b is z u r p o s it iv e n E l e k t r o d e z u b r in g e n , s t e ig t d e r lic h t e le k t r is c h e P r im ä r s t r o m n o c h p r a k t is c h lin e a r m it d e r F e ld s t ä r k e u n d d a h e r a u c h m it d e r S p a n n u n g P z w is c h e n d e n E le k t r o d e n K u n d A a n . E s g i l t d a s O H M sche G e s e t z , w ie b e i d e n b e k a n n t e s t e n d e r e le k t r is c h e n L e it e r , d e n M e ta lle n . D e r Q u o t ie n t P / i w ir d a llg e m e in a ls W id e r s t a n d w d e fin ie r t . B e i d e n M e t a lle n s t e ig t d e r W id e r s t a n d w e it g e h e n d p r o p o r t io n a l m it d e r a b s o lu te n T e m p e r a t u r a n . D ie D e u t u n g d ie ses w ic h t ig e n B e fu n d e s i s t b is h e u t e n ic h t g e lu n g e n .
E s la g n a h e , im G ü lt ig k e it s b e r e ic h d e s Oh m- sc h e n G e s e t z e s , a ls o b e i k le in e n e le k t r is c h e n F e l d s t ä r k e n , a u c h fü r d e n lic h t e le k t r is c h e n P r im ä r s t r o m d ie A b h ä n g i g k e i t v o n d e r T e m p e r a t u r zu u n t e r s u c h e n . D a s v o r lä u f ig e E r g e b n is d e r n o c h n ic h t a b g e s c h lo s s e n e n U n te r s u c h u n g e n is t se h r b e m e r k e n s w e r t. A u c h fü r d ie E le k t r o n e n d e s li c h t e le k t r is c h e n P r im ä r s t r o m e s in is o lie re n d e n K r y s t a lle n s t e i g t d e r W id e r s t a n d p r o p o r t io n a l d e r a b s o lu te n T e m p e r a t u r a n . I m G r e n z fa ll g u t a u s g e b ild e t e r K r y s t a l l e s c h e in t s ic h so g a r n u m e r is c h d e r g le ic h e W e r t w ie fü r d ie M e t a lle zu e rg e b e n .
E n d lic h se i a u c h n o c h e in e r t e c h n is c h e n A n w e n d u n g d e s lic h t e le k t r is c h e n P r im ä r s t r o m e s g e d a c h t . K r y s t a l l e se h r h o h e r L i c h t b r e c h u n g sin d k e in e I s o la t o r e n m e h r. S e le n , d e sse n B r e c h u n g s in d e x se h r h o c h is t, z e ig t se h r m e r k lic h e D u n k e l
strö m e , in s b e s o n d e re , w e n n m a n es in F o r m m ik r o - k r y s t a llin z u s a m m e n g e s e tz t e r P r ä p a r a t e b e n u t z t . D e r e le k t r is c h e W id e r s t a n d so lc h e r P r ä p a r a t e w ir d n u n e r h e b lic h h e r a b g e s e t z t , w e n n m a n im S e le n ein e n lic h te le k t r is c h e n P r im ä r s t r o m flie ß e n l ä ß t . D e r lic h t e le k t r is c h e P r im ä r s t r o m lö s t a u f d ie s e W e is e rela isa rtig sek u n d ä re S tröm e a u s , d e re n S t ä r k e d ie d es lic h t e le k t r is c h e n P r im ä r s t r o m e s u m G r ö ß e n o r d n u n g e n ü b e r t r e ffe n k a n n , so d a ß d ie s e r S tr o m b e q u e m e n te c h n is c h e n A n w e n d u n g e n z u g ä n g lic h w ir d . Z u r V o r f ü h r u n g d e r a r t ig e r ,, S e k u n d ä r ström e“
b e n u t z t m a n z w e c k m ä ß ig s t a t t d e s S e le n s d a s m ik r o k r y s t a llin e P u l v e r v o n te c h n is c h e n Z in k - s u lfid p h o s p h o r e n . —
D ie so g e d e u te te , w e it b e k a n n t e L i c h t e m p fin d lic h k e it d e r S e le n p r ä p a r a t e is t sch o n im J a h r e 18 7 3 e n t d e c k t w o r d e n . W e it ü b e r 500 A r b e it e n sin d ih r e r A u f k lä r u n g g e w id m e t w o rd e n . D e r E r f o lg s t a n d in e in e m e n tm u tig e n d e n M iß v e r h ä lt n is z u m A u f w a n d . D a s h a t w o h l im w e s e n tlic h e n d a r a n g e le g e n , d a ß d e r D u n k e ls t r o m d e s S e le n s d e n so a u ß e r o r d e n t lic h v ie l s c h w ä c h e r e n lic h t e le k t r is c h e n
482 P o h l : D ie P h osphorescenz im Zusam m en han g m it elek trisch en E rscheinungen. I D ie N a tu r- [ Wissenschaften P r im ä r s t r o m v e r d e c k t e . D ie lic h te le k t r is c h e n P r i
m ä r s tr ö m e sin d e r s t g e fu n d e n w o rd e n , a ls m a n sich d e r U n te r s u c h u n g g u t is o lie re n d e r, e in h e itlic h e r K r y s t a l l e z u g e w a n d t h a t . B e s e it ig t m a n in e in e m te c h n is c h e n P r ä p a r a t a u s S e le n o d e r e in e r ä h n lic h e n S u b s ta n z d e n D u n k e ls t r o m , in d e m m a n d a s P r ä p a r a t se h r s t a r k a b k ü h lt , so l ä ß t a u c h e in so lc h e s P r ä p a r a t j e t z t d e n G r u n d V o rg a n g , d e n lic h t e le k tr is c h e n P r im ä r s t r o m , e rk e n n e n .
S o w e it e in ig e A n w e n d u n g e n d e s lic h t e le k t r is c h e n P r im ä r s t r o m e s a u f P r o b le m e d e r E le k tr iz itä ts
leitu n g . N i c h t m in d e r w ic h t ig d ü r ft e se in e A n w e n d u n g a u f o p tisch e F r a g e n se in . D a se i z u n ä c h s t ein B e is p ie l g e n a n n t, d a s v ie lle ic h t n ic h t a llg e m e in v e r s t ä n d lic h is t.
D e r so g . Q u a n ten ä q u iv a len tsa tz s a g t a u s , d a ß m a n p ro L i c h t q u a n t h v e in E l e k t r o n e r h a lt e n so ll.
D e m n a c h m ü ß te b e i g le ic h e r a b s o r b ie r t e r L i c h t e n e rg ie d ie Z a h l d e r a b g e s p a lt e n e n E le k t r o n e n p r o p o r tio n a l d e r e in g e s t r a h lt e n W e lle n lä n g e z u n e h m e n . A lle V e r s u c h e , d ie s e n Q u a n t e n ä q u iv a le n t s a t z f ü r d ie lic h t e le k t r is c h e W i r k u n g a n M e t a ll
o b e r flä c h e n z u v e r ifiz ie r e n , sin d fe h lg e s c h la g e n . B e im P a s s ie r e n d e r M e t a llo b e r flä c h e n g e h t e in u n b e k a n n t e r B r u c h t e il d e r E le k t r o n e n v e r lo r e n .
J e t z t sa h e n w ir e b e n , d a ß m a n b e im lic h t - e le k t r is c h e n P r im ä r s t r o m im g ü n s tig s t e n F a ll e a lle v o m L i c h t im I n n e r n e in e s is o lie re n d e n K r y s t a lle s a b g e s p a lte n e n E le k t r o n e n h e r a u s h o le n k a n n , w e n n m a n d e n lic h te le k t r is c h e n P r im ä r s t r o m d u r c h h in r e ic h e n d h o h e e le k t r is c h e F e ld s t ä r k e n z u r S ä t t i g u n g b r in g t . D ie so „ r e s t lo s e r f a ß t e n “ E le k t r o n e n e n t s p r e c h e n ih r e r Z a h l n a c h r e c h t g e n a u d e r V o r a u s s a g e d e s Q u a n t e n ä q u iv a le n t s a t z e s , u n d z w a r so w o h l, w a s d e n E in f lu ß d e r L ic h t w e lle n lä n g e a n la n g t , w ie d e n a b s o lu t e n B e t r a g d e r E l e k t r o n e n z a h le n . D e r lic h t e le k tr is c h e P r im ä r s t r o m h a t d a m it w o h l d ie b is h e u t e d ir e k t e s t e B e s t ä t i g u n g d e s Q u a n t e n ä q u iv a le n t s a t z e s g e lie fe r t.
A ls w e ite r e o p t is c h e A n w e n d u n g d e r U n t e r s u c h u n g ü b e r d e n lic h t e le k t r is c h e n P r im ä r s t r o m n e n n e n w ir d ie F r a g e : W a s is t e ig e n t lic h e in P h o s p h o r? — D ie A n t w o r t l a u t e t : E in P h o s p h o r i is t e in is o lie re n d e r K r y s t a l l , d e s se n S c h m e lz flu ß m a n e in e w in z ig e M e n g e e in e r S u b s ta n z z u g e s e t z t h a t , d ie e in e h o h e L i c h t b r e c h u n g b e s i t z t u n d d a h e r e in e n g u te n lic h t e le k t r is c h e n L e it e r b ild e t.
D a s s c h e in t z u n ä c h s t n u r e in e a n d e r e F o r m u lie r u n g d e s a lte n , a u f Ve r n e u i l z u r ü c k g e h e n d e n R e z e p t e s z u se in , d a ß im P h o s p h o r s p u r e n w e is e b e ig e m e n g te S c h w e r m e t a lle e n ts c h e id e n d sin d . — D e m i s t a b e r n ic h t so.
Z w a r h a b e n a n Ve r n e u i l a n k n ü p fe n d Le n a r d
u n d se in e M it a r b e it e r e in e g r o ß e A n z a h l P h o s p h o r e h e r g e s t e llt , d ie d u r c h h e lle s u n d a n d a u e r n d e s , g e ra d e im s ic h tb a r e n S p e k t r u m g e le g e n e s L e u c h t e n a u s g e z e ic h n e t s in d . A b e r d a s L e u c h te n e in e s P h o s p h o r s is t im R a h m e n u n s e r e r o b ig e n D a r le g u n g e n j a n u r e in e s p e z ie lle , a n S o n d e r b e d in g u n g e n g e k n ü p ft e N eb en ersch ein u n g . O b e in P h o s p h o r m e h r o d e r m in d e r h e ll le u c h t e t , is t f ü r d e n a llg e m e in e n G r u n d v o r
g a n g u n e rh e b lic h . A u c h in F ä lle n , in d e n e n d a s L e u c h t e n g ä n z lic h fe h lt , k ö n n e n d ie c h a r a k t e r is tis c h e n V o r g ä n g e b e i d e r L ic h t a b s o r p t io n , d ie o p t is c h e n so w o h l w ie d ie e le k t r is c h e n , e r h a lte n b le ib e n . E s is t d a h e r fü r d a s P h o s p h o r e s c e n z - p r o b le m v o n g r o ß e r W ic h t ig k e it , d a ß s ic h d ie L ic h t a b sorp tion in d e n P h o s p h o re n g u t u n t e r s u c h e n l ä ß t , e n t w e d e r d ir e k t o p t is c h o d e r in d ir e k t e le k t r is c h .
A n e r s te r S te lle s t e h t d a d ie d ir e k t e o p t is c h e A u s m e s s u n g d e s A b so r p tio n ssp e k tru m s. A b e r g e ra d e in d ie s e r B e z ie h u n g la s s e n d ie b is h e rig e n P h o s p h o r e f a s t a lle s zu w ü n s c h e n ü b r ig . E in m a l sin d sie n u r in F o r m g e s in t e r te r , h ö c h s te n s g e le g e n t
lic h m ik r o k r y s t a llin e r P u lv e r z u e r h a lte n , u n d je d e r w e iß , d a ß s ic h P u l v e r n u r r e c h t r o h o p t is c h u n t e r su c h e n la s s e n .
Ü b e r d ie s s in d d ie S p e k t r a d e r a lte n P h o s p h o r e , g a n z a b g e s e h e n v o n d e r g e n a n n t e n te c h n is c h e n S c h w ie r ig k e it, zu v e r w ic k e lt . D ie c h a r a k t e r is t is c h e , v o n d e n Z u s ä t z e n , z. B . B iS , h e r r ü h r e n d e L i c h t a b s o r p t io n w ir d v o n e in e r s t a r k e n A b s o r p t io n d e s G r u n d m a t e r ia le s , z. B . C a S n e b s t b e ig e fü g t e n F lu ß m it t e ln , so ü b e r la g e r t , d a ß d ie E in z e lh e it e n v e r s c h w in d e n . D e n n d ie L ic h t a b s o r p t io n d e s G r u n d m a t e r ia le s s t e ig t s t e il in R ic h t u n g k ü r z e r e r W e lle n a n , u n d d ie v o n d e n w ir k s a m e n Z u s ä tz e n h e r r ü h r e n d e n A b s o r p tio n s b a n d e n tr e t e n h ö c h s te n s a ls s e k u n d ä r e M a x im a h e r v o r .
B e id e S c h w ie r ig k e it e n , d a s F e h le n g r o ß e r e in h e it lic h e r K r y s t a l l e u n d d ie U n ü b e r s ic h t l ic h k e it d e r A b s o r p t io n s s p e k t r a h a b e n s ic h n e u e r d in g s m it e in e m S c h la g e b e h e b e n la ss e n , a ls m a n d ie o b e n fo r m u lie r t e V e r k n ü p fu n g v o n lic h t e le k t r is c h e r L e i t u n g u n d P h o s p h o r e s c e n z z u m A u s g a n g s p u n k t f ü r d ie H e r s t e llu n g n e u e r P h o s p h o r e m a c h te .
D ie F ig . 10 z e ig t d ie A b s o r p t io n s s p e k t r a e in ig e r A lk a lih a lo g e n id p h o s p h o r e , d e n e n T1C1 b z w . P b C l 2>
z w e i s t a r k lic h tb r e c h e n d e u n d g u t lic h t e le k t r is c h le ite n d e S u b s t a n z e n , in w in z ig e n S p u r e n z u g e s e t z t sin d . Ä u ß e r lic h is t e in s o lc h e r P h o s p h o r e in g u t a u s g e b ild e te r , e t w a k is t e n fö r m ig e r E i n k r y s t a l l v o n e in ig e n Z e n tim e te r n K a n t e n lä n g e . E r is t f ü r d a s A u g e v ö lli g fa r b lo s u n d k la r . I m U l t r a v i o l e t t e n a b e r z e ig t e in d e r a r t ig e r P h o s p h o r je z w e i A b s o r p tio n s b a n d e n v o n e in e r fü r K r y s t a l l e sc h o n r e c h t u n g e w ö h n lic h e n S c h ä r fe . D ie B a n d e n h e b e n sic h v o n e in e m k la r e n G ru n d e a b u n d w e r d e n n ic h t in s t ö re n d e r W e is e v o n d e r A b s o r p t io n d e s G it t e r g r u n d m a te r ia le s v e r d e c k t . D e n n d ie A lk a lih a lo g e n id e b e g in n e n fü r d ie in F ig . 10 d a r g e s t e llt e n B e is p ie le e r s t u n t e r h a lb e in e r W e lle n lä n g e v o n 190 m ^ m e r k lic h z u a b s o rb ie r e n .
E s v e r s t e h t s ic h v o n s e lb s t, d a ß P h o s p h o r e , d ie a ls g r o ß e E in k r y s t a lle A b s o r p t io n s b a n d e n d e r a r t ig e r S c h ä r fe b e s itz e n , o p t is c h e U n te r s u c h u n g e n e rm ö g lic h e n , a n d ie m a n b e i d e r p u lv e r fö r m ig e n B e s c h a f fe n h e it d e r b is h e r ig e n S u lfid p h o s p h o r e u sw . n ie d e n k e n k o n n t e . E in B e is p ie l d ie s e r A r t se i g e n a n n t, a u c h w e n n es e in g e h e n d e r e o p t is c h e K e n n t n is s e v o r a u s s e t z t .
In G a s e n u n d D ä m p fe n p f le g t m a n d ie Z a h l d e r ,, D is p e r s io n s e le k tr o n e n “ , d ie a n e in e m L i c h t a b
