-ocr page 1-



	HET WARMTESPECTRUM EN DE TRILLINGSPERIODEN DER MOLECULEN VAN EENIGE GASSEN.

PROEFSCHRIFT TEH VERKRIJGING VAN DEN GRAAD VAN lector m d^ His- m latnurlumde AAN DE JR.IJKS-PNIVERSITEIT TE pTRECHT NA BEKOMEN MACHTIG1NG VAN DEN RECTOR MAGNIFICUS D^R. G. H. LAMERS Hoogleeraar in de Faculteit van Godgeleerdheid EN MET TOESTEMMING VAN DEN ACADEMISCHEN SENAAT TEGEN DE BEDENKINGEN DEE WIS- EN UATUURKUNDIGE FACULTEIT TE VERDEDIGEN OP Vrijdag den 10^de" Februari 1888, des namiddags ten 3 ure DOOR

		UT11ECHT. � J. VAN BOEKHOVEN. 1888.

-ocr page 2-



		y^AN MIJNE PuDERS.

-ocr page 3-

-ocr page 4-



			VOORWOORD.

		Aan het einde mijner academische studien gekomen, is het mij een aangename plicht, U, Hoogleeraren der philosophische faculteit, mijnen dank te betuigen voor het van U genoten onderwys en voor zoo menig blijk van welzvillendheid. In het bijzonder hebt Gij, Hooggeleerde Buys Ballot, Hooggeachte Promotor, aanspraak op mijne duurzame erkentelijkheid voor de medewerking en de voorlichting, bvj het samenstellen van dit proefschrift mij gegeven, �■ voor den goeden invloed, dien vooral de dagelijksche aan- raking met U op mijne vorming heeft uitgeoefend gedu- rende den tijd, dat ik het voorrecht had, Uw assistent te zijn.

-ocr page 5-



			INLETDING.

		Het gcheel der menschelijke kennis � zoo luidt de voorstelling die Prof. Buys Ballot hiervan geeft � kunnen wij ons besloten denken binnen een kring, wiens omvang voortdurend toenecmt. Den ganschen inhoud te leeren kennen, de grenzen te aanschouwen in alle rich- tingen, is thans voor niemand meer mogelijk; een ieder stelle zich dus tevreden met een meer of minder kleinen cirkel rondom het middelpunt en kieze zich dan een sector, waarin hij den omtrek zal kunnen bereiken. Hoe verder in dien sector de eindpalen onzer kennis worden verzct, des te langer wordt ook de grenslijn die het be- kende scheidt van het omringend duister, en des te talrijker zijn derhalve de plaatsen waar men, nieuw licht ont- stekende, die grens kan overschrijden. Voorzeker een bemoedigend denkbeeld, ook voor wie zich bezighoudt met de studie der natuur; want zeer verbreid is de meening, dat door de groote vorderingen, welke in den laatsten tijd de exacte wetenschappen heb- ben gemaakt, de kans om nieuwe waarheden te ont- dekken voortdurend afneemt. Maar gemakkclijker wordt het bespieden der natuur niet. Herhaaldelijk blijken onze werktuigen onvoldoendc om de vragen op te lossen, die de uitkomsten van vroeger

-ocr page 6-

PI I.

(?) dp t<

_(§)§>

/ /
/ /


		�f� i
	IV	I
		\i
	i i �,----------------------------L_	k...

Fuj.ll

-ocr page 7-



		2

onderzoek ons deden stellen, en een groote dienst wordt dus aan de wetenschap bewezen door ieder, die haar ver- rijkt met een nieuwe methode van onderzoek, of wiens vernuft onze zintuigen te hulp komt met een nieuw doel- treffend middel tot waarneming. Een dergelijke verdienste komt o. a. toe aan Prof. Langley, die voor eenige jaren door de uitvinding van zijn spectrobolometer den weg baande tot een bijna geheel nieuw veld van onderzoek. een terrein waarop wel reeds deze en gene met zwakker hulpmiddelen een stap waagde, doch dat door een instrument, zoo gevoelig als de bolo- meter, toch eigenlijk eerst recht toegankelijk is gcmaakt voor een eenigszins stelselmatige verkenning. Misschien zullen de eerst onlangs bekend gemaakte radiomicro- meters van D'Arsonval of van Vernon Boys ') door hunne, volgens de beschrijving aan het ongelooflijke grenzende gevoeligheid nog grooter diensten aan de wetenschap bewijzen; maar dat ook de bolometer een lang niet ver- werpelijk hulpmiddel is om onontgonnen gebied te be- treden, hoop ik in dit proefschrift door eenige voorbeel den nader te staven. Het is in de vvereld van het voor ons oog oneindig kleine, in het rijk der moleculen met hare individueele eigenschappen en eigenaardigc, eeuwigdurende bewe- gingen, dat de bolometer ons in staat stelt een blik te werpen. De mechanische warmtetheorie eischt, dat wij ons de kleinste deeltjes der lichamen voorstellen als in een toestand van voortdurende beweging, in een soort van trilling of rotatie verkeerende; doch bijzonderhcden omtrent dien bewegingstoestand zijn ons zoo goed als

	') Nature, April 7 1887, p. 549. Proc. of the Roy. Soc. 1887, XLII, p. 189.

-ocr page 8-



			P1.II

		AT

-ocr page 9-



			3

		onbekend. Wij weten niet of de moleculen van het ijzer, dan wel die van den zwavel in sneller slingering zijn en duister is ons de verandering, die de deeltjes zelve of hunne banen ondergaan, wanneer een lichaam uit den vasten staat overgaat in dien van vloeistof. Toch is het niet onmogelijk, iets gewaar te worden aangaande den aard der bewegingen van die moleculen. Elk stofdeeltje immers draagt � volgens de tegenwoordig gangbare voorstellingswijze � een deel van zijn beweging over op den omringenden ether en brengt daardoor in dezen ecne, volgens zijnen omloopstijd periodieke, even- wichtsverstoring te weeg, die zich als straling voortplant en die, onder zekere omstandigheden, in staat is elders de beweging van stofdecltjes te versterken. Alle atomen en moleculen telegrapheeren, om zoo te zeggen, den aard hunner beweging naar alle zijden, andere deeltjes ont- vangen en registreeren die berichten. Op den physicus rust de taak, de ontvangkantoren doelmatig in te richten, ten einde in de gelegenheid te zijn, de telegrammen te ontcijferen. Hij moot daartoe i° die periodieke evenwichts- verstoringen naar hare perioden kunnen scheiden en rangschikken, en 2° de door elk harer elders opgewekte versterking der bestaande beweging kunnen waarnemen en meten. Uit een groot aantal onderzoekingen is gebleken, dat de bedoelde straling dezelfde wetten volgt als het licht, want dat het licht slechts een bijzondere rubriek van die stralen vertegenwoordigt; het eerstgenoemde doel kan derhalve bereikt worden door de van het beschouwde lichaam uitgaande stralen, nadat ze door een nauwe spleet zijn gegaan, op een diffractieplaat of op een prisma te laten vallen. Wat den tweeden eisch betreft, daaraan kan worden

-ocr page 10-



		4

voldaan door in het dusgevormd spectrum een toestel to plaatsen, waarin door de straling een zekere waarneem- bare verandering wordt teweeggebracht; en daartoe is in de eerstc plaats noodzakelijk, dat die toestel uit zijn aard in staat zij de gegeven straling te absorbeeren, on verder dat hij een andere temperatuur bezitte dan het stralend lichaam, want onder gclijkhcid van temperatuur verstaan wij juist dien toestand, waarbij de twee lichamen niet in staat zijn door straling verandcringon in elkaar toweeg te brengen. De aldus in het leven geroepen veranderingen kunnen worden waargenomen als optische '), thermische, che- mische ²) of electrischc ^:l) verschijnselen, al naar den aard van den gebruikten toestel. Van de studie der warmte- �ivcrking hebben wij de beste resultaten te verwachten; immers temperatuuruitwisseling is overal en te alien tijde het groote gevolg der voortdurend plaats hebbende straling, en de temperatuursverandcringen , die door een stralend lichaam elders worden opg^-ewekt, kunnen wij meten. Optische, chemische en electrische verschijnselen, voortspruitende uit straling, zijn daarentegen veel minder algemeen. Het onderzoek dus naar de warmte, die op de ver- schillende plaatsen van het, grootendeels donker, spectrum der chemische lichamen wordt opgewekt, zal leiden tot een nadere bekendheid met de bewegingen hunncr moleculen en kan zoo een belangrijk hulpmiddel worden

	') De spectroscopic is met behulp van fluorescentie uitgebreid over het ultra-violet (Soret e. a.) en met behulp van phosphorescence over het ultrarood (Becquerel). -) Abnek heeft de photographic van het spectrum in het ultrarood kunnen voortzetten tot \ � if* ,5. ³) Zie: W. Hankel, Ueber eine directe Umwandlung der Schvvingungen der strahlenden Warme in Electricitiit. Wied. Ann. X, p. 618, XI, p. 269.

-ocr page 11-



		5

	voor de theoretische chemie. Reeds heeft de optische methode als spectraal analyse groote diensten aan de chemie bewezen door de aanwezigheid van sommige stoffen in verbindingen kenbaar te maken; zelfs zijn op het spectroscopisch onderzoek de grondslagen gebouwd voor eene � Chemie van de zon" en voor de kennis van de samengesteldheid onzer zoogenaamde chemische elementen. ') Voorzeker opmerkelijk is het, dat er zoo reeds eerder iets bekend is geworden omtrent den bewe- gingstoestand der monaden of atomen van hooger orde, welkc tezamen een chemisch atoom vormen, dan omtrent de hoofdbewegingen, waardoor een molecuul gekenmerkt wordt. Maar de oorzaak ligt voor de hand. Het werk- tuig in hetwelk door de eerste soort van bewegingen � mits ze sterk genoeg zijn � waarneembare veranderingen worden tc wceg gebracht, het oog, is den mensch van nature gegcven, terwijl er vrij wat voorbereiding en inge- wikkelde toestellen noodig zijn, om ook de tweede soort van bewegingen voor onze zintuigen toegankelijk te maken. Op welke wijze de kennis van ultraroode stralen zich langzamerhand ontwikkeld heeft, zal blijken uit het volgend geschiedkundig overzicht; daarna wordt vermeld, wat door mij zelven aan die kennis is toegevoegd. Slechts weinige gegevens heb ik kunnen verzamelen, en wanneer wij dus langs dezen nog zelden betreden weg het gebied dor moleculaire eigenschappen binnentreden, tasten we nog vaak in den blinde rond. Het is niet mogelijk, de voile beteekenis te doorzien van een klein aantal feiten,

') J. Norman Lockyek , The Chemistry of the Sun, London 1887. � Crookes , Ann. de Ch. et de Phys. [6] III, p. 145 (1884). � GRiiNwALD, Phil. Mag. XXIV, p. 354 (October 1887). On the remarkable relationships between the spectra of watervapour and the line spectra of Hydrogen and Oxygen, and on the chemical structure of the two latter and their dissociation in the Sun's atmosphere.

-ocr page 12-



			6

		die wij nog niet in de gelogenheid zijn geweest, in hunne verhouding tot vele andere tc aanschouwen. Er moet nog ontzettend veel meer materiaal worden bijeengebracht; maar dan ook is het wellicht bereikbaar, door middel van de warmtestraling een beter inzicht te verkrijgen in het mechanisme der scheikundige werkingen, en daar- mede sommige duisterheden in de eigenschappen der stof tot meerder klaarheid tc brcngen, waarvan het ophel- deren onmogclijk is voor de chemie, voor zoover die zich slechts bezighoudt met het macroscopisch ondcrzock van de verhouding der stoffen ten opzichte van elkaar.

-ocr page 13-



		EERSTE HOOFDSTUK.

			Historisch Overzicht.

a. HET ULTRAROODE ZONNESPECTRUM EN UE EERSTE GOLF- LENGTE-BEPALINGEN VAN DONKERE WARMTESTRALEN. De meest in 't oog loopende warmtewerking door straling is die, welke van de zonnestralen uitgaat, en deze is dan ook het eerst onderzocht. De werking van brandspiegels en lenzen leerde dat of de lichtstralen warmte konden teweeg brengen, of dat met de licht- stralen warmtestralen samen gingen, die ongeveer dezelfde wetten volgden wat terugkaatsing en breking betrof; met welke soort van lichtstralen de warmtewerking voor- namelijk gepaard ging, daaromtrent kon het onderzoek van het spectrum iets leeren, en zoodanige onderzoe- kingen zijn dan ook reeds in 1776 door Rochon ^]), in 1777 door Landriani-) en omstreeks 1785 door Senebier ³) verricht, met 't resultaat dat de voornaamste warmte- werking in het minder breekbare deel van het zonne-

	') Rochon , Recueil de Mem. sur la Mec. et Phys., 1783. *) Landriani, Ann. der l'hysik u. Chemie, X, (1802). ³) Senebier, Mem. Physico-chemiques, II, 74.

-ocr page 14-



		8 spectrum plaats heeft, en dat het maximum ongeveer in het geel of oranje ligt. Dat er ook warmtestralen van de zon uitgaan, die niet door licht begeleid worden, en die nog minder sterk door het prisma worden gebroken dan de roode stralen, werd aangetoond door W. Herschel. ') Deze bracht in een spectrum van zonnestralen een verschuif- baar scherm met een spleet, waarachter een gevoelige thermometer bevestigd was, en vond dat, terwijl in 't rood de temperatuursverhooging een maximum van 3°,8 bereikte, voorbij het rood een verhooging van 3°,6 en zelfs eenige centimeters verder nog eene van i°,J5 werd aangeduid. Het resultaat, door Herschel verkregen, trok genoeg de aandacht der natuurkundigen, om strengc kritiek uit te lokken; wij zullen hierop echter niet nader ingaan: de beschouwingen van Leslie ²), Mickle ■"■), Prevost '), Rrr- ter ⁵), Englefield ⁶) naar aanleiding van Herschei/s proeven en hun eigen waarnemingen, vindt men kort uiteengezet in Gehler's Physik. Worterbuch Bd. X i^e Abt. p. 158 vlgg. (1841). Daar wordt ook een overzicht gegeven van de onderzoekingen, door Wunsch ') ingesteld omtrent den invloed, dien de stof, waaruit het prisma bestaat, heeft op de plaats van het maximum der warmtewerking, en tevens van de in 1806�1808 met nog meer zorg ver- richte waarnemingen van Seebeck ⁸) over hetzelfde onder- ') W. Herschel, Philos. Trans. 1800. Gilb. Ann. der Phys. VII (1801). ■) Leslie. Nicholson's Journ. IV. ³) Mickle , Phil. Mag. LXV volgens Gehler ; ik heb dit stuk echter niet kun- nen vinden. *) Prevost , Phil. Trans. 1802. ⁵) Ritter , Gehlen's Journ. VI. «) Englefield, Journ. Roy. Inst. r8o2. ') Wunsch, Gehlen's Journ. VI. °) Seebeck, Abhandl. der Berl. Akad. 1819.

-ocr page 15-



			9

		werp. Uit de wijze, waarop het overzicht gegeven wordt, spreekt de wensch, om de proeven zoodanig uit te leg- gen , dat ze duidcn op de onbestaanbaarheid van warmte- stralen zonder, zij het dan ook zwakke, lichtstralen; wat in overcenstemming is met den titel van het hoofdstuk: �Erzeugung (der Warme) durch farbiges Licht." Over het geheel heerschte er in de eerste helft dezer eeuw groote verwarring in de voorstellingen, die men zich maakte omtrent het verband tusschen licht en warmte. Want terwijl in dien tijd de undulatietheorie van het licht met rassche schreden veld won door de overtuigende werken van Youxg, Fresnel en Cauchy, schenen de ont- dekkingen van Wilke, Black, Crawford enz. over speci- fieke en latente warmte meer recht van bestaan te geven aan de meening, dat warmte een zekere onweegbare stot was. Maar niettemin waren er nog steeds aanhangers van de emissie-hypothese van het licht, en ook van eene kinetische theorie der warmte, zooals die reeds door Baco en Boyle was uitgesproken, en al naar gelang deze voorstellingen bij de physici gecombineerd waren, schiepen zij zich een beeld van de wijze, waarop de zon ons hare warmte toezendt. Eene merkwaardige uiteenzetting van de ver- schillende opvattingen, die in 1840 nog golden omtrent het wezen van licht en warmte, vindt men in Gehler's Phys. Worterb. Bd. X i^e Abt. p. 653�666. Het eind- bcsluit is daar, dat de lichtstralen, die van de zon komen, in de atmospheer der aarde de warmtestof in beweging brengen en zoo warmtestralen opwekken, die dan wederom in staat zijn, de lichamen, welke zij treffen, in temperatuur te doen rijzen. Toen echter, vooral door de erkenning der wet van het behoud van arbeidsvermogen, dus na 1842, de beschou- wing ingang vond, dat de warmte een bewegingstoestand

-ocr page 16-



		K.

van de moleculen zijn zou, was mede de baan geopend voor een duidelijker voorstelling omtrent de warmtestraling. Reeds de beroemde proeven van Melloni hadden doen zien, dat de stralen, die van volkomen donkere warmte- bronnen uitgaan, zich, wat terugkaatsing en breking betreft, geheel gedragen als lichtstralen; Fizeau en Foucault¹) toonden de interferentie, Berard-) en Kno- blauch ") de polarisatie en dubbele breking der warmte- stralen aan, en hiermede was voldocnde bewezen, dat de warmtestralen met evenveel recht als de lichtstralen beschouwd konden worden als transversale trillingen; de gelijkheid der voortplantingssnelheid van beide stralen- soorten deed verder besluiten, dat warmtestralen ook golvingen waren van den ether; uit de proefhemingen van Masson en Jamin '') en van Franz "') eindelijk volgde, dat de warmtestralen in het lichtende spectrum door absor- beerende media steeds in volkomen dezelfde mate werden verzwakt als de lichtstralen van gelijke breekbaarheid, zoodat ze van deze niet te scheiden waren. Deze waar- nemingen leerden derhalve, dat licht en warmtestralen, wat hun wezen betreft, volkomen identisch zijn, doch dat de golflengte binnen zekere grenzen blijven rnoet, zullen de stralen op ons oog den indruk van licht teweegbrengen. Maar die warmtestralen zelve kunnen niet �warm" ge- noemd worden, want de stoffen, die zij ongehinderd door- dringen, vertoonen geen temperatuursverhooging. Hoe moeten wij ons dus hunne verwarmende werking voorstellen? Dit nu is gemakkelijk, zoodra men zich de warmte

	') Fizeau en Foucault, Comptes Rendus XXV, 1847. ') Berard, Gilb. Ann. XLVI, 1814. ³) Knoblauch, Pogg. Ann. LXXIV , 1848 ) Masson en Jamin , Comptes Rendus XXXI, 1850. ) Franz, Pogg. Ann. CI, 1859.

-ocr page 17-



			11

		denkt als een bewegingstoestand van de kleinste deeltjes der lichamen. Straling toch is een periodieke beweging van den ether en representeert als zoodanig een zekere hoeveelhoid arbeidsvermogen of energie. Kunnen nu de stoffclijke deeltjes meetrillen in de periode van een straal, die het lichaam treft, dan zal deze golving de beweging van die deeltjes versterken ten koste van haar eigen energie; het lichaam wordt dus verwarmd en de straal geabsorbecrd. Deze beschouwing van de toedracht der warmtestraling kon eerst na de geboorte der mechanische warmtetheorie te voorschijn treden; zij lag reeds ten grond- slag aan de stellingen, in 1846 uitgesproken door Prof. Buys Ballot. ^l) Onze kennis van het zonnespectrum werd door Melloni '�*) slechts weinig uitgebreid. Alleen toonde hij, dat de plaats waar men het warmtemaximum vond, in het algemeen afhankelijk was van de lengte van den weg, dien de stralen in het prisma hadden afgelegd. Liet men den stralenbundel dicht bij den brekenden kant door het prisma gaan, dan lag het maximum steeds meer naar de zijde der groote golflengten dan wanneer de bundel nabij de basis door het prisma ging. Slechts bij steen- zout en sylvin gaf dit geen verschil en Melloni besloot dus, dat een steenzoutprisma de ware plaats van het maximum zou doen kennen, welke volgens hem gelegen was ongeveer even ver voorbij de grens van het rood als deze van het geel verwijderd is. John Herschel publiceerde in 1840 ³) een nieuwe methode om de warmteverdeeling in 't zonnespectrum aanschouwelijk te maken: hij bedekte namelijk een dun ') Buys Ballot, Schets eener Physiologie enz. § 224 en § 225, 1849. ') Melloni, Ann. de Ch. LIII, 1833. ³) I. Herschel, Phil. Trans. 1840.

-ocr page 18-



		12

stuk wit papier aan de eene zijde met lampzwart, bracht op den anderen kant een weinig alcohol en ontvvierp op dienzelfden kant een zonnespectrum. Waar de warmte- werking het sterkst was, moest de alcohol het snelst verdampen en daardoor op het witte papier droge plekken doen ontstaan, die helder afstaken tegen de omgeving bij beschouwing in opvallend licht. Zoo vond Herschel discontinuiteiten in 't ultrarood. Melloni echter maakte opmerkzaam op de selectieve absorptie van 't witte papier, waardoor de opgenomen warmte geen maat was voor de in de verschillende deelen van het spectrum aanwezige warmte. Hieraan schreef hij toe, dat Herschel het maxi- mum verder van 't rood vond dan door W. Herschel was aangegeven. De vorm der discontinuiteiten was voorts niet te vertrouwen van wege de geleiding der warmte door het papier; hunne aanwezigheid schreef Melloni toe aan absorptie door het prisma en hij spreekt zijne (niet door proeven gestaafde) stellige verwachting uit, dat bij gebruik van een steenzoutprisma geen leemten in het spectrum zullen voorkomen. Warmtemetingen in het zonnespectrum werden verder nog verricht door Draper '), die met moeite de warmte aantoonde in een buigingsspectrum en daarbij meende het maximum in 't geel gevonden te hebben; door Muller²), die de uiterste golflengte bij extrapolatie uit een formule schatte op i",83, en tevens de warmte waarnam in een diffractiespectrum; door Franz '), die aantoonde, dat de verdeeling der zonnewarmte op verschillende, schijnbaar even heldere dagen niet dezelfde was; door Knoblauch *)

	') Draper, Phil. Mag. XIII, 1857. ') MuLLER, Pogg. Ann. CV, 1858. ²) Franz, Pogg. Ann. CXV, 1862. ') Knoblauch, Pogg. Ann. CXX en CXXXVI, 1863 en 1868.

-ocr page 19-



		13

en door Desains ') wiens nauwkeurige proeven de plaats van het maximum in boogmaat deden kennen en bewe- zen, dat het maximum een weinig meer naar de zijde van het rood verschoven was, wanneer de zonnestralen een langer weg in de atmospheer hadden afgelegd. De meeste dezer onderzoekingen, die alle met behulp van de thermozuil verricht werden, en waarbij de gebruikte prisma's en lenzen uit steenzout waren vervaardigd, vindt men eenigszins uitvoeriger vermeld in Wullner's Lehr- buch dcr Experimcntalphysik. Ook komen daar enkele uitkomsten voor van de proeven van Lamansky ²), die het oerst de aanwezigheid van discontinuiteiten in het zonne- spectrum boven alle twijfel vcrhief, door aan te toonen, dat een spectrum van kalklicht, met dezelfde middelen ontworpen, die leemten niet vertoonde. Draper ³) wees op het feit, dat in het prismatisch spec- trum de deelen, die begrepen zijn tusschen plaatsen met een bepaald verschil in golflengte, niet even groot zijn , maar korter worden, naarmate men zich voortbeweegt in de richting van de grootere golflengtcn. In eenzelfde bestek komen dus meer stralen naarmate men het rood nadert. Hieraan alleen schreef hij too, dat de warmte- werking tot voorbij het rood schijnbaar toenam. Uit een groot aantal proeven was hem namelijk gebleken, dat twee gedeelten van het zichtbaar spectrum, begrepen tusschen X = o",76o4 en X = 0^,5768 en tusschen X = o.^w,5768 en X = o",3933 gelvjke warmtewerking uitoefenden, wanneer men die groepen door een spiegel op de ther- mozuil concentreerde.

	') Desains, Comptes Rendus LXX, 1870. ') Lamansky, Pogg. Ann. CXLVI, 1872. ³) Draper , Am. Journ. of Sci. 1872.

-ocr page 20-



		'4

Uit dit eene feit trok hij het overijlde besluit, dat steeds voor dergelijke intervallen, die een gelijk getal golflengten omvatten, de warmtewerking dezelfde wezen zou. Uitgaande van de dispersieformule van Cauchy werd door Lundquist ') de warmteverdeeling in het normale spectrum berckend uit de intensiteiten in het prismatisch spectrum. Voor deze laatste de getallen van Lamansky gebruikende, vond hij, in overeenstemming met het eerste resultaat van Draper, het maximum der zonnewarmte in het geel, maar van de door Draper vermoede symmetric in de warmte van het normaalspectrum was geen sprakc. Merkwaardig is nog de wijze, waarop Moutox er in geslaagd is, in het prismatisch warmtespectrum golfleng- ten tc bepalen ²) en daardoor het verband tusschen golf- lengte en brekingsindex in elk willekeurig prisma ook voor het ultrarood experimenteel vast te stellen. De methode is cchter slechts bruikbaar voor stralen, die in voldoende hoeveelheid door kalkspaat en kwarts worden doorgelaten. Tusschen twee evenwijdig gestelde nicols namelijk wordt een dunne kwartsplaat, die evenwijdig aan de as gesneden is, zoodanig loodrecht op de richting der stralen opgesteld, dat de as een hoek van 45⁰ met het polarisatievlak der nicols maakt. In den tijd, waarin de buitengewone straal de dikte d van de kwartsplaat doorloopt, legt de gewone straal daarin den kleineren weg d �_/ af, wanneer v de snelheid van den gewonen. 1/ die van den buitengewonen straal is.

	') Lundquist, Pogg. Ann. CLV p. 146, 1875. ») MOUTON , Comptes Rendus LXXXVIII p. 1078 en 1139 , LXXXIX p. 295 (1879)- Dezelfde weg was reeds in 1847 ingeslagen door FlZEAU , Comptes Rendus XV'

-ocr page 21-



			[5

		Als nu het wegverschil d (i� -7) een oneven aantal halve goltlengten van den gewonen straal in kwarts be- draagt, zullen de beide stralen bij het uittreden een halve golflengte in phase verschillen; zij voegen zich alzoo samen tot een straal, wiens trillingsrichting juist loodrecht staat op dc oorspronkelijke trillingsrichting, en die dus door het tweede nicol niet wordt doorgelaten. Daar de golflengte van den gewonen straal in kwarts X X_? = � is, waarin X de golflengte in lucht, «_g den bre- ⁿg kingsindex van den gewonen straal in kwarts beteekent, zal het genoemde verschijnsel zich voordoen voor alle stralen, wier X zoodanig is, dat d (i--₇) = (im + i)--, waarin /// een geheel getal voorstelt. Maar v : v = m : fig , dus 1lb 1 X d (1 � ) = (2m 4- 1) ~ �' tig ^v 2 ng X d {ng � m) � (zm -\- 1) -� Breidt men den uittredenden samengestelden bundel in een spectrum uit, dan zullen hierin alle stralen ontbre- ken, wier golflengte aan bovenstaande vergelijking vol- doet, en in het spectrum vertoont zich dus een reeks van donkere banden, die natuurlijk in 't onzichtbare spec- trum voortgezet is Heeft men nu de formule op twee banden in 't zichtbaar spectrum, wier X bekend is, toe- gepast, dan kan men daaruit d en m bepalen, en dan is de golflengte van elken door de thermozuil aangeduiden kouden band, wiens brekingsindex men afleest, te vinden uit de formule:

-ocr page 22-



		[6

d (n_g � fit) = j 2 (m�k) + i I �, waarin k het getal is, dat aanwijst de hoeveelste donkere of koude band na den eerstgemetenen beschouwd wordt. Het is echter noodig de verschillen ng�nb te kennen, en daartoe moet men eens voor al die brekingsindices van den gewonen en van den buitengewoncn straal voor de verschillende banden met behulp van een kwartspris- ma gemeten hebben. De grootste golflengte, door Mouton gemeten, is 2^,14; voor den brekingsindex van dien straal vond hij bij kwarts (gew.) 1,5 191 � (buitengew.) 1,5278 fiintglas 1,5841. Op de door hem verrichte energiebepalingen in het normale spectrum komen wij later terug. In het spectrum der zon trof hij een viertal koude banden aan met de golnengten: I � o.",85, I = 0^,985, I � i!\2t,, I = 1^,48. In 1882 werden nog eenige golflengtebepalingen ge- daan van donkere zonnestralen door Pringsheim '), die de warmte van een diffractiespectrum op een torsieradio- meter naar Crookes deed vallen en uit de afwijkingen van het wiekje tot het bedrag der warmte besloot. Daar echter de ultraroode stralen van het eerste spec- trum voor een groot deel samenvallen met de lichtende stralen van het tvveede, werd een oplossing van jodium in zwavelkoolstof of een ebonietplaat in den weg der stralen gebracht, door welke beide middenstoffen het lichtende deel van 't spectrum werd tegengehouden, het ultraroode daarentegen doorgelaten. Op deze wijze toonde

	') Pringsheim, Wiedem. Ann. XVIII, p. 32, 1883.

-ocr page 23-



		'7

Pringsheim de aanwezigheid van stralen in het zonne- spectrum aan, wier golflengte 1^,52 bedroeg, doch verder kon hij niet gaan, omdat van hier af de stralen bedekt werden door de donkere golvingen van het tweede spec- if* 52 trum, wier lengte begint met 0/4,76 = �■� ; en een absorbeerende stof, die de eerste ultraroode stralen terughoudt, de volgende doorlaat, was aan Pringsheim niet bekend. Tusschen A = i_l^(t,3834 en 1 = 1^,3864 vond hij een kouden band, waarvan hij den oorsprong in het midden laat, daar deze gelegen kon zijn of in de omstandigheid, dat lampzwart die stralen niet absorbeert, of in dc ondoordringbaarheid van jodiumoplossing en van eboniet voor die stralen, of werkelijk in den aard van 't zonnespectrum. Om dc geschiedenis der kennis van 't ultraroode zonne- spectrum volledig te maken , zullen we nog aanstippen dc ondcrzockingen van Abney en van Becquerel op dat gebied, hocwel deze niet direct op de meting der warmtc- werking gegrondvest zijn. Abney- ') gaf een uitvoerige kaart van het diffractie- spectrum der zon, verkregen door photographie. Tusschen 0^,76 en 0^,98 komen daarop eenige breede banden en een zeer groot aantal Fraunhofersche lijnen voor, die, behoudens een paar onduidelijke plaatsen, zeer scherp afgeteekend zijn. In 1886 ²) gaf hij een verbeterde kaart van 0^,715 tot i^ooo, vergezeld van tabellen, waarin de juiste golflengten der verschillende lijnen zijn opgenomen. H. Becquerel �¹) heeft de door zijn vader Edm. Becquerel

	') Abney, Phil. Trans. 1880, p. 653�667. ') � , Phil. Trans. 1886 , p. 457. ") H. Becquerel, Ann. de Ch. et de Phys., [5], XXX, 1883.

-ocr page 24-



		[8

toegepaste methode, om het ultraroode zonnespectrum door phosphorescentie zichtbaar te maken , belangrijk uit- gebreid en scherper gemaakt, waardoor het hem moge- lijk werd, het prismatisch zonnespectrum met het oog waar te nemen tot eene plaats, wicr golflengte hij op i'",5 schatte. Tot 1^,042 kon de golflengte direct ge- meten worden in een diffractiespectrum. Van hier tot i.^M,22o werd ter bepaling van de golflengte de methode van Mouton gevolgd, en verder in het spectrum werd ze naar gissing vastgesteld, door 00k voorbij de waarne- mingen de kromme lijn voort te zetten, die het verband gaf tusschen de brekingsindices voor een prisma van zwavelkoolstof en de bijbehoorende golflengten. Becquerel vond nu, behalve vele Fraunhofersche strepen, drie temden A¹, A" en A"¹ met de golflengten o",94, i,",o8 en i'",23, benevens nog twee andere, waarvan hij de gemiddelde golflengten schatte op 1^,315 en 1^,47. Langley stelde voor den laatsten breeden absorptieband /, = i.",85, welke waarde aan Becquerel veel te groot voorkwam. Later echter ') heeft deze met nog gevoeliger phosphoresceerende stoffen het diffractiespectrum tot bijna 2.",� kunnen waarnemen, en daarbij is het hem gelukt de spectra van verschillende orden van elkaar te scheiden, door de stralen, nadat ze van den diffractiespiegel terug- gekeerd waren, te leiden door een prisma van CS₂ , waar- van de brekende ribbe horizontaal lag, dus loodrecht op de lijnen van de diffractieplaat. Hierdoor verschenen op het phosphoresceerend scherm de verschillende spectra in schuinsche richting en nevens elkander. De langs dezen weg door Becquerel gemeten golflengten der groote absorptiebanden in het zonnespectrum zijn:

	') Becquerel, Comptes Rendus, XCIX, p. 419, 1884.

-ocr page 25-



			19

A' A" o.^u,934�o.^u,g68 i.^u, 115 �1^,119 en 11^,132�i,",i42. A¹¹¹ A'^v 1^.351 � i'",4oo. i.^u,8oo�i.",88o. welke nu zeer goed met de waarden, door Langley ge- vonden, ovcreenstemmen. Op deze hoogte ongeveer staat onze tegenwoordige kennis van het ultraroode zonnespectrum. Een beschrij- ving van de wijze, waarop door Langley golflengtebe- palingen verricht zijn, zullen we eerst later geven, daar zijn methode ook van toepassing is op de stralen, die van aardsche bronnen uitgaan, en de door hem gebruikte hulpmiddelen tevens uitvoeriger besprokcn moeten worden wegens hun verband met de door mijzelven gebezigde werktuigen.

	b. DE SPECTRALE VERDEELING DER WARMTE VAN AARDSCHR BRONNEN. De breking van stralen, die uitgaan van een donkere warmtebron is het eerst aangetoond door Mellon i '). Een steenzoutprisma word zoo voor een thermozuil op- gesteld, dat lichtstralen , van een zeker punt P uitgaande, door het prisma heen de soldeerplaatsen konden bereiken, welke echter tegen de directe straling van P beschut waren. Werd nu in P een diaphragma met kleine opening gebracht, waarachter een tot 390⁰ verhitte koperen plaat, dan nam men een duidelijken uitslag van den galvano- meter waar. Deze hield terstond op wanneer men het prisma uit zijn behoorlijken stand draaide en was dus niet

		') Melloni , Pogg. Ann. XXXV, p. 409, 1835.

-ocr page 26-



		20

toe te schrijven aan verwarming van het prisma. Met een eenigszins doelmatiger inrichting, bestaande in een lineaire thermozuil, die zich kon bewegen over een ver- deelden cirkelboog, in wiens centrum het prisma stond, gelukte het Melloni aan te toonen, dat de warmtestralen van verschillendc bronnen � koper op 390⁰, gloeiend platina, Locatellische lamp � verschillend gebroken wer- den, en wel sterker in de genoemde volgorde. Deze proeven werden zonder lenzen verricht; eerst door het experimented bewijs van de breking der warmtestralen, welke van donkere lichamen uitgaan, was het gebruik van lenzen het aangewezen middel om die stralen op bc- paalde plaatsen te concentreeren. Tot het meten van de brekingsindices der warmtestralen meende Forbes ') om verschillende redenen beter te docn, een andere methode te volgen , namelijk die der totale reflexie. Hij plaatste op een der hoekpunten van een be- weeglijke houten ruit een gelijkbeenig steenzoutprisma, met een hoek van ioo°, zoo dat het op de in dat hoekpunt uitkomende diagonaal van de ruit symmetrisch bevestigd was en de ribbe van den stompen hoek naar het midden van de ruit was gericht. In het tegenover- gelegen hoekpunt der ruit was een pin, die zich door een gleuf van de diagonaal bewegen kon bij het verstellen van de ruit. Op de beide andere hoekpunten bevonden zich het stralend lichaam en de thermozuil, elk in het brand- punt van een steenzoutlens, zoodanig, dat de stralen van de warmtebron. door de eene lens evenwijdig ge- maakt, na reflexie op de achtervlakte van het prisma door de andere lens op de zuil geconcentreerd werden. De werking van dezen toestel is duidelijk: wanneer de

	') Forbes , Pogg. Ann. XLV, p. 442, 1838.

-ocr page 27-



		: i

	lineaire thermozuil zieh bevindt op de plaats, waar een geringe verschuiving de grootste verandering in warmte- aanwijzing ten gevolge heeft, is de grens der totale reflexie bereikt voor die stralen, welke door de warmtebron in hoofdzaak worden uitgezonden. Uit den stand, dien de ruit dan heeft, kan de brekingsindex dier stralen worden berekend. �� Forbes komt tot het resultaat, dat de gemid- delde brekingsindices der stralen van verschillcnde bron- nen (Locatellische lamp, gloeiend platina, zwarte opper- vlakte van 450⁰ F.) verwonderlijk weinig van elkaar af- wijken. doch dat het tusschenbrengen van verschillendc diathermane stoffen grooten invloed heeft op de plaats van het maximum der doorgelaten warmte. Bij het onderzoek naar de spectrale verdeeling der warmte hebben sommigen meer hunne aandacht gewijd aan de vraag, in hoeverre deze afhankelijk is van de temperatuur der bron, anderen zochten vooral naar den invloed, dien de aard van het stralend lichaam daarop heeft. Draper oordeelde, dat de uitstraling slechts van de temperatuur afhing, op grond van zijne proeven aan- gaande de temperatuur, waarbij verschillcnde lichamen beginnen te gloeien ').

') American Journal 1847. Onlangs is door H. F. Webek (Sitzungsber. der Akad. der Wiss. in Berlin , 9 Juni 1887) het bedoelde onderzoek van Draper herhaald , en wel met eenigszins verschillenden uitslag. Terwijl namelijk Drapicr vond, dat alle lichamen licht beginnen uit te zenden bij omstreeks 525° C, zag Weber de eerste sporen van licht bij veel lager temperatuur, verschillend met den aard van bet stralend lichaam , b. v. bij 417" C voor goud , 396" C voor platina , 377° C voor ijzer. Het eerste licht is grijsachtig en komt in breekbaarheid met de gele en geelgroene stralen overeen. Bij stijging van temperatuur neemt het een gelen tint aan , en vvanneer de roodgloeihitte begint, verschijnt in het spectrum een smalle roode streep en een groene band. Beide breiden zich vervolgens uit, wanneer de hitte nog verder toeneemt. Weber trekt hieruit het besluit, dat bij beginnende gloeihitte de energie der lichtgevende stralen van middelbare breek- baarheid het grootst is; doch dit wordt tegengesproken door Stencjer (Wied.

-ocr page 28-



			2 2

		Knoblauch meende omstreeks denzelfden tijd te vinden, dat de warmte van idle stoffen op ioo° C volkomen op dezelfde wijzc door verschillende diathermane platen verzwakt werd. De la Provostaye en Desains ¹) kwamen echter voor stoffen op. 173⁰ C tot een tegenovergesteld besluit, en Villari ²) eveneens voor het geval, dat de uitstralende lichamen een temperatuur van ioo° C bezatcn. Een bevredigende oplossing van deze kwestie kon slechts voortvloeien uit de kennis der spectrale verdeeling. Magnus zocht in 1865 ³) naar verschil in uitstraling van geplatineerd en van glad platina. Hij vond bij onder- zoek der spectra, dat de donkere stralen bij het geplati- neerde platina bijna de dubbele intensiteit hadden, tcrwijl de lichtende stralen nauwelijks sterker waren dan die van het gladde metaal. Met zeer veel zorg werd door Tyndall ⁴) de warmte gemeten in het spectrum van electrisch licht. De plaatsen in het spectrum werden echter niet in boogmaat opgegeven , maar een graphische voorstelling van de waargenomen intensiteiten vertoonde een kromme lijn, die van het lichtend spectrum uit geleidelijk opsteeg tot een maximum, ver in 't ultrarood, en dan eveneens geleidelijk, doch steiler, daalde. Van de totale hoeveelheid uitgestraalde warmte viel, volgens Tyndall , slechts een achtste ge- deelte in het zichtbaar spectrum. Ann. XXXII, p. 271) op grond van proeven, volgens welke bij gradueele ver- zwakking van zonlicht of lamplicht door nicols, het laatst waarneembare licht eveneens de breekbaarheid der groene stralen bezit; terwijl toch in het prisma- tisch spectrum dier lichtbronnen , gelijk bekend is, het energiemaximum in het ultrarood ligt. Volgens Stenger is het door Webek en hemzelven waarge- genomen verschijnsel toe te schrijven aan den aard van het netvlies. ') De la Provostaye en Desains, Pogg. Ann. LXXXV1 , 1852. *) Villari, Nuovo Cimento . 1878. ⁸) Magnus , Pogg. Ann. CXXIV. ") Tyndall, Phil. Trans. 1866.

-ocr page 29-



			23

		Desains ') onderzocht de spectra van kalklicht en van witgloeiend platina, het laatste in den vorm van de lamp naar Bourbouze-Wiesxegg '-). Het prisma en de lenzen waren natuurlijk wederom van zout, de spleetwijdte be- droeg 0,6 tot 0,3 m.M. en bij de aflezing correspondeerde 0,5 m.M. met 3' boogs. Bij de platinawarmte werd het maximum op i° 15' van het helder rood verwijdcrd gevonden; de kromme lijn, die de intensiteiten voorstelde, was symmetrisch ten op- zichte van 't maximum en bedroeg, op afstanden 0/ 33' 75' ter weerszijde daarvan, 88 °/o 34 "A, 4 °/o ^van de maximale straling. Een waterlaag van 2 m.M. dikte nam van het maximum 95 % ^weg; 18' verder cchter werd iets minder, namelijk 84 °/o geabsorbeerd. Reeds is vermeld (biz. 13), dat Lamansky in 1872 het spectrum van kalklicht onderzocht en aantoonde, dat hierin geen discontinuiteiten optraden zooals in het zonne- spectrum, hoewel voor beide proeven hetzelfde flintglas- prisma gebezigd werd. Bij gebruik van een steenzout- prisma was de warmtewerking zeer veel grooter. Volgens proeven van Desains en Aymonet ^s) kon men in het spectrum van een lamp naar Bourbouze-Wiesnegg , dat door een steenzoutprisma gevormd was, vier koude banden te voorschijn roepen, wanneer men de stralen leidde door een waterlaag van een centimeter dikte. De ligging der banden was, uitgaande van het lich- tende spectrum, ig',8 3o',6 42',o 52',o voorbij het uiterste rood. Voor de afstanden van eenige ') Desains , Comptes Rendus LXX , p. 985, 1870. ") Zie Jamin, Cours de Physique, III, 1887, p. 146**. ³) Desains en Aymonet, Pogg. Ann. CLVI, p. 174, 1875.

-ocr page 30-



		24

banden in 't zonnespectrum tot diezelfde grens vonden zij: io/,o 3o',o 44',o si',0 alzoo ecn merkwaardige overeenstemming die hen deed besluiten dat deze banden waren toe te schrijven aan absorptie door het water dcr atmospheer. Mouton ) is de eerste geweest, die de warmteverdeeling in het normale spectrum van een aardsche bron, de lamp Bourbouze-Wiesnegg , getracht heeft te bepalen. Stelt men namelijk de in het geheele spectrum ontwik- kelde warmte voor door q, dan zal de galvanometeruitslag , wanneer de lineaire thermozuil zich bevindt op een plaats van het prismatisch spectrum, wier deviatie 8 is, even- redig zijn aan ■� en dus wezen: do " = '%* De intensiteit van dienzelfden straal in het diffractie- spectrum is dq ¹ ⁼ *71'* dus dq dX .dh dX dd i/i)' waaruit D d8 ^l= ~c di....... ^(,) Nu bestaat er altijd een zekere betrekking tusschen de deviatie 8 en den brekingsindex n, b. v., wanneer het prisma op het minimum van deviatie gehouden wordt, sin '/₂ (8 + a) ----------:-------.-.--------------- = fl. sin 7₂ a Aan deze of eene dergelijke vergelijking kan -j- worden ontleend.

	') MoutoN , Comptes Rendus LXXXIX, p. 295, 1879.

-ocr page 31-



			25

		Maar (i) kunnen we schrijvcn: D dS du c dn dl' en i zal dus volkomen bekend zijn, indien wij slechts d ti ,-ir kunnen bepalen. Mouton heeft nu experimenteel be- wezen (zie bladz. 14) dat voor een zeker flintglasprisma de dispersieformule van C. Neumann 1 Kl- , Bit¹ Cu" _u n- n- V- 1 het verband tusschen golflengte en brekingsindex vrij nauw- keurig weergaf tot). = 2^,14, wanneer men aan de constan- ten A, B, C, K de door hem berekende waarden toekende. *d ft* Uit deze formule kan men dus -=-r afleiden, en zoo is *at,* dan de intensiteit in elk punt van het normale spectrum, tot I = 2i",i4, volkomen bekend. Mouton vond aldus het maximum der warmte van het zonnespectrum bij i. = 0^,56, en van het spectrum, door de lamp Bourbouze geleverd, bij X � 1^,53. Jammer, dat het gebruikte prisma niet van steenzout vervaardigd was, want de absorptie der donkere stralen door het fhntglas vermindert nu zeer de waarde dezer laatste bepaling. Vrij uitvoerige onderzoekingen aangaande de spectrale verdeeling der warmte, die door eenzelfde stof op ver- schillende temperaturen en die door verschillende stoffen op nagenoeg dezelfde temperatuur wordt uitgestraald, zijn verricht door Jacques. ²) ') Bij Mouton , en bij de meeste Fransehe en vele Engelsche schrijvers , wordt deze formule verkeerdelijk opgegeven als �dispersieformule van Bkiot ," hoewel Bkiot zelf haar volstrekt niet verineldt. Zij is door KETTELER (Fogg. Ann. CXL , p. 180 , 1870) afgeleid uit Bkiot's dispersietheorie , maar kwam 00k reeds voor in een geschrift van C. Neumann: Die magnetische Drehungder Polarisationsebene. Halle 1863. � Men zie: E. Ketteleh , Theoretische Optik, begriindet auf das Bessel-Sellmeiersche Princip, p. 555. (1885). ') Jacques , Proceedings of the Am. Acad. 1878�1879.

-ocr page 32-



			26

		Als stralend lichaam gebruikte hij een platinareepje, 15 m.M. lang en i m.M. breed, dat door een electrischen stroom tot gloeiing gebracht werd. De temperatuur daarvan kon op de volgende wijze bepaald worden. Aan twee punten van het reepje, 8 m.M. van elkaar verwijderd, waren twee zeer dunne platmadraadjes geklonken, die een gedeelte van den hoofdstroom moesten afieidcn en daartoe verbonden waren tot eene stroomgeleiding, waarin iooo ohms weerstand en een gevoeligc galvanometer waren aangebracht. Het is duidelijk, dat de stroom- sterkte in dien galvanometer niet eenvoudig evenredig zal zijn aan de sterkte van den hoofdstroom, omdat zij tevens afhankelijk is van veranderingen in den weer- stand tusschen de beide aanhechtingspunten op het reepje, daar deze weerstand mede het potentiaalverschil in die punten bepaalt. Wanneer nu de sterkte van den hoofd- stroom en die van den afgeleiden stroom gemeten wor- den , kan men daaruit berekenen den weerstand tusschen de aanhechtingspunten, en deze wordt ondersteld in een bekend verband te staan tot de temperatuur van het reepje. Van den gloeienden draad werd nu met een lens en een prisma van steenzout een spectrum gevormd, waarin een thermozuil, die aan een verdeelde lat bevestigd was, kon worden voortbewogen. Door een bijzondcre indenting bcpaalde Jacques voor elke proevenreeks de punten der verdeeling, die met de plaatsen van eenige Fraunhofensche lijnen correspon- deerden. Voor het drooghouden der steenzoutpraeparaten, het vermijden van luchtstroomingen en van ongelijkmatige verwarming der toestellen, enz., waren zooveel mogelijk voorzorgen genomen en aan den galvanometer van

-ocr page 33-



			27

		Thomson , die bij de proeven dienst deed , worden verbe- teringen aangebracht, om de gevoeligheid tot een maxi- mum te brengen. Toch kunnen de uitkomsten der proeven niet als be- vredigend worden beschouwd, want de kromme lijnen, die het gemiddeld resultaat van elke proevenreeks graphisch voorstellen, wijzen wel is waar niet op een bepaalde vormverandering of op een gelcidelijke ver- plaatsing van het maximum bij verhooging van tempera- tuur, doch evenmin kan er uit worden afgeleid, wat Jacques meende te mogen doen, dat eene dergelijke ver- andering niet aanwezig is, want daartoe loopen de ver- schillende waarnemingen te veel uit elkaar. Hoogstens zou men er uit kunnen opmaken, dat het maximum van uitstraling zich bij gloeiend platina niet sterk verplaatst. Om de straling van verschillende oxyden te onder- zoeken, werden deze eenvoudig op het platinareepje be- vestigd. Het is echter zeer de vraag, of hierbij de bedekkende laagjes dik genoeg waren, om volkomen adiathermaan te zijn voor de warmte, die door het platina zelf werd uitgezonden. De uitstraling van Cu O scheen met de temperatuur niet in aard te veranderen. Voor Fe₃0₄, Cr.₂0,, Pt, CuO, A1₂0₃, Fe^CX, vond Jacques krommen van onderling geheel verschillende gedaanten en met hare maxima op verschillende plaatsen. De wijze echter, waarop hij verband zocht te brengen tusschen den aard der uitgezonden stralen en de moleculairge- wichten der onderzochte stoffen, is tamelijk gewrongen, en dwingt in alle geval, op deze proeven alleen gegrond- vest, volstrekt geen vertrouwen af. Thans dient op een belangrijk onderzoek de aandacht gevestigd te worden, dat ik in verhandelingen van anderen

-ocr page 34-



		2 8

niet heb aangehaald gevonden, en dat ook schijnt aan Langley onbekend te zijn geweest, toen hij in 1886 schreef: �On hitherto unrecognized wavelengths.' Ik bedoel de golflengtebepalingen van Desains en Curie. ') Deze natuur- kundigen werkten met eene diffractieinrichting', bestaande uit een aantal nauwkeurig evenwijdig gespannen metaal- draadjes van niet minder dan '/,, m.M. dikte, gescheidcn door evengroote tusschenruimten. Een dergelijke toestel geeft natuurlijk slcchts zeer ge- ringe dispersie en zou, op de gewone wijze gebruikt, een uiterst nauwe spleet en smalle thermozuil vorderen, wanncer men in de diffractiebeelden de stralen met verschillende golflengten afzonderlijk wenschte te onderzoeken. Doch dit bezwaar vervalt geheel, indien men, zooals zij deden, door de spleet slechts nagenoeg homogene stralen toelaat, en men is dan tevens vrij van de lastige omstandigheid, dat de verschillende spectra elkaar bedekken. Van den inge- laten bundel scheiden zich ter weerszijde de diffractie- bundels van verschillende orden af, die natuurlijk geheel buiten elkaar liggen en waarvan de afstanden tot den directen bundel gemakkelijk kunnen worden gemeten. Om nu b. v. te weten, welke de golflengte was van de stralen, die door de eene of andere warmtebron, b. v. een zwart gemaakte koperplaat op 300⁰ C, hoofdzakelijk wer- den uitgezonden, ontwierpen Desains en Curie door middel van een steenzoutlens en een steenzoutprisma van die door een spleet toegelaten warmte een spectrum. Door dit spectrum werd een scherm met spleet, achter welke een lineaire thermozuil bevestigd was, langzaam voort- bewogen en vastg-ezet in den stand, waarbij de galvano- meter de grootste uitwijking vertoonde. De thermozuil

	') Desains en Cukie , Comptes Kendus XC , p. 1506, 1880.

-ocr page 35-



			2U.

		word dan weggenomen. Daar echter de door het koper op deze plaats uitgestraalde warmte te gering was, dan dat daarvan nog een diffractiebundel duidelijk zou zijn aan te toonen, werd nu als warmtebron er voor in de plaats gesteld een lamp Bourbouze , die natuurlijk door de spleet van de thermozuil juist dezelfde stralensoort zond, welke zooeven van de bron op 300⁰ was uitgegaan, doch in veel grooter intensiteit. Thans werd achter die spleet de toestel ter bepaling van de golflengte geplaatst, bestaande uit een steenzoutlens op een halven meter afstand, die, weer een halven meter verder, van de spleet een beeld ontwierp. Onmiddellijk achter de lens bevond zich de beschreven buigings- rooster, zoodat ter weerszijde van het directe beeld dif- fractiebeeldcn van de spleet werden gevormd, op af- standen, die maat waren voor do golflengte der toege- laten stralen. Door deze rij van beelden kon een ge- voelige thermozuil langs eene, in tienden van millimeters verdeelde schaal verschoven worden en op deze wijze was het dus aan D. en C. mogelijk, van elke stralensoort de golflengte te bepalen. De intensiteit in het eerste diffractiebeeld was ongeveer ^l/_a van die in het directe beeld. De spleetwijdte bedroeg van 0,5 tot 1 , en soms tot 2 millimeter. Eenige der uitkomsten worden in de volgende tabel medcgedeeld.

-ocr page 36-


Afstand in boogmaat tot de stralen van het			Intensiteit een lamp van	der	straling van met roet bedekt koper		Golf-
n	atriumlicht		BoURBOUZE-WlESNEGG.		op 300⁰ C.	op 150" C.	lengten.
o°	o'	0"	171			�	0,588
	13	20	256		�	�	�
	3°	0	399		�	�	�
	46	40	1026		4	�	0,96
I	3	20	2494		7		1,13
i	20	0	4474		18	�	i,43
[	36	40	5785		33	2	1,86
[	S3	20	4674		53	5	2,13
2	10	0	2123		60	9	4,00
2	26	40	J026		53	8	4,60
2	43	20	557		45	7,3	5,6°
3	0	0	307		36	6,5	6,00
3	16	40	225		26	6	7,00
3	33	20	170				.__
3	5°	0	*^lS°*		23	�	�
4	6	40	144		19	4	__.
4	23	20	no		19	�
4	4°	40	50		^l9	3	�

Door niemand echter is de kennis van het warmte-
spectrum zoozeer uitgebreid als door S. P. Langley. En
dit hangt voornamelijk samen met het feit, dat door hem
een warmtemeter is toegepast, die in vele opzichten
evenzeer uitmunt boven de thermozuil als deze boven den
gewonen thermometer. Voor bijzonderheden omtrent den
vorm, waarin deze toestel, de bolometer, zijn eerste
diensten aan de wetenschap bewezen heeft, verwijs ik naar
de �Proceedings of the American Academy, 1880�81",
p. 342; het beginsel slechts zij hier kortelijk aangeduid. ')

1) De methode is het eerst aangegeven door Svanberg , Pogg. Ann. LXXXIV,
p. 411, 1851.

-ocr page 37-



			3'

		Wanneer door de combinatie van geleiders, die bekend is onder den naam van Wheatstone'sche brug, een stroom geleid wordt, en de vier weerstanden zoodanig gekozen zijn, dat de galvanometer in rust blijft, zal een geringe verandering van een der weerstanden de naald doen uit- wijken. Zulk eene verandering wordt b. v. door een kleine temperatuursverhooging van dien eenen tak teweeg- gebracht, en naar gelang van de sterkte, die men aan den hoofdstroom verkiest te geven, zal hiervan een wille- keurig groote uitslag van den galvanometer het gevolg zijn. Theoretisch kan men dus aan deze methode om temperatuursverhoogingen ziehtbaar te makcn, een onbe- paald groote gevoeligheid verschaffen; maar de praktijk moet leeren, hoe sterk men den hoofdstroom mag nemen , zonder nadeelig in te werken op andere voorwaarden van de proef, en in hoeverre dan nog de galvanometer- uitslag grooter is, dan wanneer men onder dezelfde omstandigheden een goede thermozuil gebruikt had. Langley toonde nu aan, dat het mogelijk is een inrichting te kiezen, waarbij deze methode het verre wint van de toepassing der thermozuilen, zoowel in ge- voeligheid als in vlugheid van aanwijzing. Hij vervaar- digde een schijf van eboniet met een vierkante opening, waarvan de zijde 8 m.M bcdroeg, en spande daarover een aantal ijzeren reepjes, 0,5 m.M. breed, 0,004 m.M. dik, welke zoodanig metallisch verbonden waren, dat ze achtereenvolgens door den stroom doorloopen moesten worden. Deze schijf werd bedekt door een andere met correspondeerende opening. Eveneens tusschen de schijven, doch niet ziehtbaar door de opening, was een tweede dergelijk stel reepjes bevestigd, waardoor 00k een stroom geleid kon worden, en die samen ongeveer denzelfden weerstand hadden als het eerste stel. Deze beide gelei-

-ocr page 38-



		32

dingen vormden twee armen van de Wheatstone'sche combinatie; de eene werd door de vierkante opening aan straling blootgesteld, de andere niet, doch overigens waren ze zooveel mogelijk in dezelfde omstandighedcn wat betreft temperatuursveranderingen, zoowel door de omgeving als door den stroom zelven veroorzaakt. Allerlei maatregelen werden genomen, om dezen toestel tegen luchtstroomingen te beschutten en om de toe- leidingsdraden zoowel als de weerstanden, die de beide andere armen van de combinatie vormden, voor tempe- ratuursveranderingen te behoeden. Ook het optreden van thermostroomen werd zorgvuldig vermeden. Aldus ingericht, was deze toestel per eenheid van werkend oppervktk tien tot dertig maal gevoeliger dan de beste thermozuil, en Langley mat daarmede in 1880 gemakkelijk de warmte in het normale spectrum der zon, dat gevormd werd door een diffractiespiegel van Rutherford. Later werden aan den bolometer nog eenige kleine veranderingen aangebracht. De voornaamste was, dat Langley elk der beide reeksen stroomgeleidertjes verving door een enkel vertikaal reepje of draadje van ijzer, platina of kool, waardoor hij een �lineairen bolometer" verkrceg, die, hoewel minder warmtestralen opvangende en dus gevoeliger opstelling vereischende, daardoor nader kwam aan het afzonderen der warmtewerking van homo- gene stralen. In 1882 publiceerde hij ^J) een kaart van de warmte in het prismatisch zonnespectrum, waarvoor de gegevens met behulp van den bolometer waren verkregen, en gaf

	') Comptes Rendus, 11 Sept. 1882; Am. Journ. of Sci. Maart 1883; Ann. de Ch. et de Phys. [5], XXIX, p. 497.

-ocr page 39-



		33

	ook reeds de warmteverdeeling in het normaalspectrum tot 2.",8, doch zonder zijne methode van golflengtebepaling te beschrijven. Dit geschiedde eerst in 1884 ') en aan deze verhandeling ontleenen wij het volgende. Bij zijne eerste metingen van golflengten ²) begon Langley , met de zonnestralen te laten uiteenspreiden door het flintglasprisma van een spectrometer, die hem in staat stelde, van elke stralensoort nauwkeurig den bre- kingsindex te bepalen. De bundel, wiens golflengte hij wenschte te kennen, werd vervolgens, afgezonderd van de overige, opgevangen op een vlakken diffractiespiegel van Rutherford. Deze gaf het aanzijn aan een reeks diffractiebundels, waarvan de bolometer de plaats deed kennen wanneer hij langs de buigingsbeolden verschoven werd, en met den afwijkingshoek der diffractiebundels was natuurlijk dc golflengte van de toegelaten stralensoort bepaald. In principe komt deze methode geheel overeen met die, welke door Desains en Curie was toegepast. Sedert Mei 1882 echter gebruikte Langley groote holle diffractiespiegels van Rowland. De eerste van deze be- vatte 18050 lijnen (142 per millimeter), getrokken op een concaven metaalspiegel van 1,63 M. kromtestraal; de ver- deelde oppervlakte was 102 m.M. hoog, 146 m.M. breed. Hiermede nu werkte Langley op eenigszins andere wijze. Hij vormde namelijk eerst een spectrum met behulp van dezen diffractietoestel, en bepaalde daarna van de ver- schillende stralen � wier golflengten dus door hunne plaat- sing als bekend konden worden beschouwd � de brekings- indices door middel van eene gewone spectrometrische

') Am. Journ. of Sci., March 1884; Ann. de Ch. et de Phys. [6], II, 1884. ')* Zie ook: S. P. Langley , Researches on solar Heat, and its absorption by the earth's atmosphere. A report of the Mount Whitney Expedition. � Washington , 1884. 3

-ocr page 40-



		3-1

indenting, waarvan het oculair door een bolometer was vervangen. De gang der stralen was hierbij, meer in bijzonder- heden, als volgt: Een bundel zonnestralen, van een siderostaat komende, werd door een gewonen hollen metaalspiegel geconcen- treerd op een spleet S,. Achter deze bevond zich de diffractiespiegel. Denkt men zich door diens middelpunt en de spleet S, een horizontalen cirkel gebracht, waarvan de middellijn gelijk is aan den kromtestraal des diffractie- spiegels, dan moet deze laatste zoo geplaatst zijn, dat hij raakt aan dien denkbeeldigen cirkel. Het directe beeld van S, ligt nu op denzelfden cirkel en ter weerszijde daarvan bevinden zich de spectra van verschillende orden, welke alle scherp zijn juist op dien cirkelomtrek. ') Het oneindig kleine gedeelte van het spectrum, dat diametraal tegenover de diffractieplaat gelegen is, is steeds �normaal", tot welke orde of kleur het ook behoort, en de golflengte op die plaats is evenredig met den lineaircn afstand van dit punt tot de spleet S,. In het bedoelde punt is een spleet S₂ geplaatst en door deze treden de stralen in den spectrometer. Wanneer S₂ nu b. v. ergens in het oranje van het derde spectrum ge- legen is, waar de golflengte o.".6 bedraagt, dan treden door die spleet bovendien de stralen met golflengte if,2 van het tweede en die met I = iA*,8 van het eerste spectrum. Deze drie bundels worden door het prisma van den spectrometer van elkaar afgezonderd, en men

	') Omtrent de theorie der spherische diffractiespiegels zie men o. a.: W. Baily, Phil. Mag. I5J , XV, p. 183, 1883. R. T. Glazebrook , ibid. p. 414, en XVI, p. 377. H. A. Rowland , ibid. XVI, p. 197. M. Mascart , Journal de Phys. Janvier 1883.

-ocr page 41-



			35

		leest voor de beide onzichtbare stralensoorten de deviatie af, waar de bolometer hunne aanwezigheid verraadt. De mechanische inrichting van dezen tamelijk inge- wikkelden toestel moet zoodanig zijn, dat de diffractie- plaat P onveranderlijk verbonden is aan de spleet S₂ met den daarachter geplaatsten spectrobolometer; terwijl dit geheele systeem bewegelijk moet wezen ten opzichte van de spleet S, , doch zoo, dat steeds de lijn PS., rr.iddellijn blijft van een cirkel, die door S_t gaat. Langley toonde nu aan, dat geen der gebruikelijke dispersieformules, wier constanten ontleend worden aan het zichtbare spectrum, in staat is voor de uiterste stralen van het zonnespectrum het verband tusschen brekings- index en golflengte weer te geven. Verder gaf hij een tabel der golflengten van de in het zonnespectrum voor- komende koude banden, en eene uiteenzetting van de methode, om de verdeeling der energie in het spectrum op eenigc verschillende wijzen voor te stellen. In den loop van 1886 *) maakte Langley vervolgens een onderzoek openbaar omtrent den aard der warmte- stralen, die door aardsche bronnen op verschillende tempe- raturen worden uitgezonden. Als warmtebronnen ge- bruikte hij: 1 ° het heetste gedeelte van de positieve koolspits in den electrischen lichtboog; 2⁰ reepcn platina bij verschillende graden van gloeiing; 3⁰ koperen platen beneden gloeihitte; 4" kuben van Leslie, gevuld met aniline of met water, voor temperaturen tusschen 178⁰ C en o° C, en eindelijk 5⁰ den bolometerdraad zelven op � 2⁰ C, stralcnd tegen eene oppervlakte op �21⁰ C. Het onderzoek verviel in twee deelen: ten eerste, het

		') Am. Journ. of Sci. Jan. and Aug. '86; Phil. Mag. Aug. '86 Ann. de Ch. et de Phys. 6e Ser. IX, p. 433.

-ocr page 42-



			36

		vinden van de verdeeling der door deze bronnen uitge- zonden straling over het prismatisch spectrum (want de warmte was in de meeste gevallen veel te gering, om te denken aan eene analyse van het diffractiespectrum), en ten tweede, het bepalen van de golflengten dezer stralen, wier brekingsindices meerendeels veel kleiner waren dan die van de uiterste stralen in 't zonnespectrum, waarvan de golflengte door het vroeger ondcrzoek was vastgesteld. De meeste, zoo niet alle prisma's van steenzout (en dit materiaal is onmisbaar) vertoonen volgens Langley geen enkele Fraunhofersche lijn met de noodige scherpte, en de oorzaak hiervan schijnt gelegen te zijn in de moeilijk- heid van het polijsten. Na veel moeite gelukte het hem echter een voortreffelijk prisma van 64 m.M. hoogte te ver- krijgen, benevens eenige lenzen van steenzout, wier diameter 75 m.M. en wier brandpuntsafstand voor een stel 760 m.M., voor een ander 350 m.M. bcdroeg. Daar deze steenzoutpracparaten veel te lijden hebben van de vochtigheid der lucht, moesten ze herhaaldelijk op nieuw gepolijst worden. Aan den galvanometer was groote zorg besteed. Het model Thomson werd in zooverre gewijzigd, dat een cocondraad van 330 m.M. werd aangebracht, de magneetjes den vorm van stalen buisjes verkregen , en voor de demping een stel vleugels van Libellula werd gebruikt, zoodat het geheele systeem uitmuntte door bewegelijkheid en lichtheid. Bij een inwendigen weerstand van 20 ohms gaf deze galvanometer een uitslag van 1 m.M. op de schaal, voor een stroom van 0,000 000 000 5 ampere, terwijl de slinger- tijd dan ongeveer 20 sec. bedroeg. Het bolometerreepje had bij het onderzoek der bronnen op betrekkelijk lage temperatuur een breedte van 1 a

-ocr page 43-

2 m.M., en bedekte dan in het spectrum een boog van meer
dan i o', doch niettemin was de plaats van een maximum
toch op i' nauwkeurig vast te stellen. De verdeelde
cirkel van den spectrobolometer veroorloofde aflezing tot
i o" nauwkeurig. De sterkte van den hoofdstroom varieerde
bij verschillende proeven tusschen 0,045 ^en °>036 ampere.
Eenige resultaten van de proefnemingen zijn opge-
nomen in de volgende tabel. Onder I vindt men de
benaderde temperatuur van de warmtebron; onder II het
aantal graden, dat deze hooger was dan de temperatuur van
de omgeving; onder III de deviatie van de maximum-
ordinaat der warmtekromme, herleid op een prisma van 6o°.


1	11		111
815⁰ C	80₃°	C	39°io'
525	505		39 5
330	3¹⁰		39 2
176	179		38 34
100	88		38 24
40	\|6		38 2
2	18		37 36

Hieruit volgt, dat bij verhooging van temperatuur het
maximum der uitgezonden straling zich verplaatst naar
den kant van de kleinere golflengten: een resultaat, dat
in overeenstemming is met hetgecn reeds in 1880 door
de proeven van Desains en Curie was aangeduid. De
helling der warmtekromme vindt Langley steeds steiler
aan de zijde der kleinere golflengten.

Het tweede gedeelte van het onderzoek, de bepaling
van de golfiengte der stralen, wier deviatie en brekings-
index uit de beschreven proeven volgde, werd ten uit-
voer gebracht gehcel op dezelfde wijze als dit voor de
zonnestralen geschiedde; alleen werd als warmtebron
hierbij gebruikt een electrische lichtboog tusschen kool-

-ocr page 44-

spitsen van 25 m.M. diameter, en waarvoor de stroom ge-
leverd werd door eene machine van 12 paardekrachten.
In bijzonderheden de inrichting en den gang der proeven
te beschrijven, zou ons te ver voeren; wij willen slechts
wijzen op het volgende resultaat.

Wanneer de spleet S₂ zich bevindt op de plaats, die
*n het negende spectrum aan het natriumlicht toekomt,
zullen in den doorgelaten stralenbundcl voorkomen de
golflengten AD, 2 x AD, enz. . . . 9 x AD, behoorende
tot het o^e, 8^e, enz.....i^e spectrum.

Deze stralen worden door het prisma gescheiden, en
de deviatie van elk hunner kan met den spectrobolometer
bepaald worden. Dergelijke metingen verrichtte Langley
ook in de andere spectra en de uitkomst van een groot
aantal bepalingen vindt men in de volgende tabel:


1,5442			A	D₂	=	o.^b	,5890	+	0,000
1,5301	2	X	A	D	=	1	,1780	±	0,002
1,5272	3	X	A	I)	=	1	,7670	1+	0,005
1,5254	4	X	A	I)	=	2	,356o	+	0,009
1,5243	5	X	A	1)	=	2	,945i	+	0,013
1,5227	6	X	A	I)	=	3	,534i	±	0,019
1,5215	7	X	/.	I)	=	4	,1231	±	0,029
1,5201	8	X	A	D	�	4	,7121	±	0,043
1,5186	')	X	A	1)	__	5	,3011	±	0,065 ')

In de graphische voorstelling nadert de dispersiekromme
tot een rechte. die een bepaalden hoek maakt met de as

') Doorgaans is voor een zekere stralensoort de brekingsindex de bekende
grootheid, de golflengte de onbekende; daarom geeft Langley de gemiddelde
waarschijnlijke fouten op der golflengten, die hij toekent aan stralen met de
vooropgestelde brekingsindices. De gang van het onderzoek echter leverde omge-
keerd de opgegeven brekingsindices als waarschijnlijkste waarden, behoorende bij
de bekende golflengten.

-ocr page 45-



		59

	der abscissen. Dc toename der samendrukking in het ultra- rood eindigt dus, en n nadert tot a X, zoodat voorbij I = 5" het prismatisch spectrum niet merkbaar van het normale spectrum verschilt. Wanneer men in het uiterste punt van de gevonden kromme eene raaklijn aanbrengt, zal deze derhalve voor de golflengten der stralen van nog geringer breekbaar- heid vrij goed benaderde waarden aanwijzen. Aldus stelt Langley de golflengte van het maximum der warmte, uitgezonden door een zwartgemaakte oppervlakte van ioo° C en door een van o° C, bij extrapolatie op 7.",5 en 10". Hoogstwaarschijnlijk doordringen het steenzoutprisma nog stralen, wier golflengte de waarde 30^ overtreft. Ten slotte dicnen we nog te wijzen op de werken van Abney en Festing ^l) omtrent de absorptiebanden, die verschillende reeksen van organische verbindingen in 't ultrarood vertoonen, en van H. Becquerel -), waar dezc de ultraroode emissiespectra van sommige metaaldampen beschrijft. Hiermede toch zijn de eerste stappen gedaan, om de studie van dit belangrijk gedeelte van het spec- trum in verband te brengen met de chemie.

') Abney and Festing, Chem. News 43, p. 75. 92, 126. (1881); Report, by Prof. Roscoe: Journal of the Chem. Soc., May 1881. *) H. Becquerel, Ann. de Ch. et de Phys. [5], XXX, p. 45. (1883), of: Comptes Rendus , XCIX , p. 375 , (1884).

-ocr page 46-



		T WEE DE HOOFDSTUK.

	Beschrijving der gebruikte toestellen.

Hoewel in bijna alle ons bekende gevallen de energie der donkere golvingen, welke van eenig lichaam uitgaan, zeer vele malen grooter is dan die der lichtgevende stralen, en hoewel derhalve ook de rol, die de eerstge- noemde spelen, bij de meeste natuurverschijnselen onein- dig belangrijker moet zijn dan de invloed, dien het licht op deze uitoefent � toch staat, blijkens het voorgaand hoofdstuk, onze kennis van de spectrale verdeeling der warmte op veel lager trap dan onze bekendheid met de verschillende soorten van licht. Deze wanverhouding is voornamelijk toe te schrijven aan de omstandigheid, dat wij van nature geen orgaan bezitten, hetwelk ons in staat stelt, de ultraroode gol- vingen naar haren aard te onderscheiden en verder aan de groote moeilijkheden, die verbonden zijn aan het waar- nemen en meten van geringe temperatuursveranderingen. Van de thermozuil in de tot nu toe gebruikelijke gedaante is niet veel uitkomst meer te verwachten, Dit werktuig is reeds door zoo vele bekwame natuurkundigen te baat genomen, om daarmede door te dringen in de geheimen der warmtestraling, dat de betrekkelijke onvol-

-ocr page 47-



			■II

		ledighcid der verkregen resultaten veeleer te wijten is aan zwakheid van het hulpmiddel, dan aan het ont- breken van een voldoend aantal waarncmingen. De bolometer belooft voorzeker meer te kunnen leveren, en waarschijnlijk hebben velen ook reeds beproefd, op het voorbeeld van Langley dit werktuig aan hun streven dienstbaar te maken; doch met de grootere gevoeligheid gaat tevens een zoo belangrijke vermeerdering gepaard van de moeilijkheden der behandeling, dat het niet te verwonderen is wanneer menigeen voor dit bezwaar heeft moeten terugdeinzen. ') Ware het niet, dat door de groote welwillendheid van Prof. Buys Ballot alle hulpmiddelen van het Physisch kabinet der Utrechtsche universiteit mij ten dienste had- den gestaan � ik zou er voorzeker niet aan hebben kunnen denken, mij te begeven in een onderzoek, dat het gebruik vordert van zoovele kostbare instrumenten en waaraan zoo talrijkc technische bezwaren verbonden zijn als aan het werken met den bolometer. Maar de in vele opzichten uitstekende inrichting van het laboratorium alhier maakt het mogelijk, ingcwikkelde proeven te verrichten, en daarom was het een aanlok- kelijk plan, met behulp van die nog nieuwe methode een stap te wagen in de duisternis der donkere warmtestraling. a. UE BOLOMETER. Na rijpelijk overwogen te hebben, aan welke voor- waarden een goede bolometer zoo al moest voldoen, gaf ik ') Voor zoover mij bekend is zijn, Langley uitgezonderd, C. Bauer en H. Sciineebeli de eenigen, die onderzoekingen volgens de methode van Svanberg omtrent warmtestraling publiceerden (Wied. Ann. XIX, p. 17. 1883 en XXII, p. 430, 1884). Hunne metingen hebben echter geen betrekking op het spectrum.

-ocr page 48-



			42

		aan het instrument de gedaante, in fig. i, PL V. op '/₃der ware grootte voorgesteld '). De toestel is, zooals men ziet, geheel symmetrisch gebouwd. Oorspronkelijk g^-eschiedde dit met het oog op een eventueel gebruik voor differentiaalmetingen; in de gegeven omstandigheden echter komt de symmetrie slechts ten goede aan den eisch, dat de beide fijne deelen der stroomgeleiding zoo- veel mogelijk in volkomen gelijke condities moeten zijn. Deze eisch kan als hoofdvoorwaarde beschouwd worden. Daarom ook bestaat de kern van het instrument, de directe omgeving van die gevoelige deelen, uit een mas- sieven cylinder van rood koper (fig. 2), welk materiaal door zijn groot geleidingsvermogen voor warmte het meest geschikt is, om eene gelijkmatige temperatuurs- verdeeling te bevorderen. Deze cylinder bevindt zich binnen een geelkoperen mantel M (fig. 1), die hem ook van onderen omsluit en met water gevuld is, waardoor de kern zooveel mogelijk beschut wordt teg-en plotselinge van buiten komende temperatuursveranderingen, welke door luchtstroomingen of bestraling kunnen worden veroorzaakt. Horizontaal door den cylinder is een rond gat a geboord, en daarboven bevindt zich een vierkante opening b met zijde van ongeveer 15 m.M., doch die niet, als a, door- loopend is, maar ongeveer 5 m.M. voor het midden een platten bodem heeft. Aan den anderen kant bevindt zich een correspondeerende opening; beide zijn inwendig geheel met kamferzwart bedekt. In het midden van den toestel, dus, om zoo te zeggen, in den wand, die de beide openingen b van elkaar scheidt, is een verticaal gat t ') Met de vervaardiglng van dit en van andere instrumenten , die voor het onder- zoek noodzakelijk waren, hebben zich belast de Heeren H. en W. Ol-LAND, alhier. Alle door hen geleverde hulpmiddelen waren nauwkeurig bewerkt en hebben volkomen aan het doel beantwoord.

-ocr page 49-



			43

		gcboord, waarin een thermometer kan worden geplaatst. Voor en achter dit gat bevinden zich drie spleetvormige, verticale kanalen, waarvan n° i en n" 3 tot even beneden de ondervlakte van b reiken, terwijl n° 2 doorloopt tot be- neden den onderkant van a. In de kanalen n° 1, het meest nabij t, worden de toestelletjes L geschoven, de dragers van de gevoelige stroomgeleiders; in n" 2 komen de verstelbare spleetinrichtingcn N, die van onderen eene ronde opening 0 hebben, welke met a correspondeert, en waarover een fijne draad gespannen is, nauwkeurig in het verlengde van het midden der spleet; in n° 3 eindelijk kunnen op en neer bewogen worden twee kleine dub- bele schermen P, die door een veertje v boven ge- houden worden, wanneer men ze heeft opgetrokken. De schermen en de spleetinrichtingcn zijn aan de naar buiten ge- keerde zijde gepolijst, aan den anderen kant zwart gemaakt. Wanneer nu de cylinder in den mantel geplaatst is, komen de openingen a en b juist achter twee kokervor- mige gangen in den mantel, die als het ware de ver- lengden van a en b uitmaken en in de figuur niet te zien zijn, omdat de metalen koker K voor den mantel ge- schoven is. Die koker K is gesloten met een deksel D, waarin zich van onderen een kleine kijker bevindt, die scherp gesteld is op den draad in de opening 0 van de achterste spleetinrichting. Het deksel met het kijkertje kan even goed op den koker K' geplaatst worden, wan- neer men den toestel andersom gebruiken wil. De cylin- der zakt eenige millimeters diep onder den bovenrand van den mantel; de overblijvende ruimte is aangevuld door een deksel van eboniet met behoorlijke openingen, zoodat men de toestellen L, N en P door dat deksel heen naar beneden kan laten: de ebonietstukjes I, n, p sluiten dan die openingen af. Het raam L bestaat

-ocr page 50-



			N

		uit twee koperdraden, die door een viertal ebonietstaafjes aan elkaar verbonden zijn en waartusschen de gevoelige geleider wordt aangebracht. De boveneinden van die koperdraden zijn omgebogen en worden met schroeven vastgeklemd in de op het deksel bevestigde koperen stuk- ken U, Ven W, zoodat een stroom, die bij �7intreedt, zich verdeelt over L en L' en bij V en W den toestel verlaat. De mantel is bevestigd op een ebonietplaat i?, die geschroefd is op een verticalen cylinder F. Deze is ver- schuifbaar, zeer nauwkeurig sluitend, door de bus G, welkc zuiver loodrecht op de geelkoperen plaat X be- vestigd is; aan die plaat is van onderen de beugel Y aangebracht, waarin zich de moer bevindt voor de schroef Z Die schroef draagt alzoo den geheelen bolo- meter en kan dien verticaal op en neer doen bewegen. Men is door deze inrichting in staat, op elke bepaalde plaats van het spectrum naar willekeur het insteldraadje van de opening o of het midden der spleet N te brengen. De plaat X kan voor- en achterwaarts geschoven worden over een paar tot een stevig stel verbonden linialen, die den bewegelijken arm van den later te be- schrijven spectrometer vormen. Gaan we thans na, welke eigenschappen de kleine geleider, die door zijn weerstandsverandering zijn tempe- ratuursverhooging zal verraden, bezitten moet, om zoo goed mogelijk aan zijn bestemming te beantwoorden. Wij kunnen vooropstellen, dat hij een weerstand hebben moet van omstreeks 3 ohms. (Dit getal is gekozen, omdat uit voorloopige proeven gebleken was, dat een weerstand van die grootte ongeveer, zonder bezwaar in het gegeven bestek gebracht kon worden; en daaraan heb ik mij verder gehouden, om de overige instrumenten - galvanometer en compensatiebak � in overeenstemming

-ocr page 51-

met die waarde te kunnen laten vervaardigen). Om handel-
baar te blijven, mag die geleider echter niet al te fijn
wezen; metalen met een groot geleidingsvermogen voor
electriciteit, zooals zilver, koper, goud, zijn dus reeds dade-
lijk als materiaal te verwerpen. Het is verder wenschelijk,
dat de specifiekc warmte klein zij, en wel vooral de
specifieke warmte voor constant volume, omdat we bij het
vervaardigen van een zoo klein en stevig mogelijk ge-
leidertje meer aan een zeker volume dan aan een zeker
gewicht gebonden zijn. Want hoe geringer nu, ceteris
paribus, die specifieke warmte voor constant volume is, des
te minder warmte zal cr noodig zijn, om eene zekere
temperatuursverhooging tot stand te brengen. Een groot
geleidingsvermogen voor warmte zal aan hetzelfde doel
eenigszins ten goede komen. Opdat verder eene zekere
temperatuursverhooging een groote weerstandsverandering
tengevolge zal hebben, is het wenschelijk, dat in de formule
voor het electrisch geleidingsvermogen /T=i�₂ (i � at-\-bf^l)
de coefficient a groot zij. In hoevcrre eenige metalen
aan de genoemde voorwaarden voldoen kan blijken uit
het volgend overzicht, waarvoor de gegevens ontleend zijn
aan Landolt und Bornstein , Physikalisch-chemische Tabel-
len. Berlin, 1883.


Metalen.	Spec. Gew.	Spec, warmte bij const gew.^: const, vol.		Warmte- geleid. Ag rr IOO	Electr. geleid. Hg = i	a
						0,00
Aluminium . .	2,6	0,21	0,546	3L3	31,7�20	39
Cadmium .	8.7	0,055	0.479	20,1	13.5	37�42
Goud . . .	19.3 8,₉	0.03 O.II	°S79 o,979	53.2	44 7.4	37
Nikkei. . ,	19.3 8,₉	0.03 O.II	°S79 o,979	53.2	44 7.4	37
Platina .	21,5	0,03	0,645	8,4	8 � 6	32
Thallium .	n,8	0,03	0.354	�	5.²	41
Tin . . .	7.3 7.8		0,438 0,858	15.2 ",9	9 8	40 45
	7.3 7.8	O.II	0,438 0,858	15.2 ",9	9 8	40 45
Zink. . . .	7.i	0,09	0,639	28,1	16	42

-ocr page 52-



			If.

		Er zijn echter nog een paar voorname condities van meer practischen aard en die moeielijk in tabel te brengen zijn: het uit te kiezen materiaal moet namelijk aan de lucht zijn metallisch oppervlak onveranderd bewaren, en het dient gemakkelijk in de gedaante van stevige, uiterst dunne reepjes gebracht te kunnen worden, daar het in dezen vorm bij geringe doorsnede een groot oppervlak aan de straling kan blootstellen. Uit nikkel, platina, tin of ijzer scheen de keus te moeten worden gedaan. Vele voorloopige proeven werden verricht met bladtin, waaruit ik roostertjes moest vervaardigen, die zigzag- gewijs den stroom van den eenen koperdraad naar den anderen gcleidden. Dit was noodzakelijk, omdat ik langs korteren weg niet tot een weerstand van 3 ohms kon komen, zonder de reepjes ongelooflijk smal en daardoor onhandelbaar te maken; want het bladtin had altijd nog een dikte van ongeveer 0,008 m.M., en de andere me- talen konden mechanisch al niet veel dunner verkregen worden, met behoud van voldoenden samenhang. Einde- lijk was ik zoo gelukkig, in het bezit to komen van een vernikkelden trekpot, waarvan het laagje nikkel gemak- kelijk losliet. De schilfertjes nikkel, die ik hieraan ont- leende, waren tamelijk sterk en hadden een dikte van niet meer dan 0,002 m.M. Er werden met een uiterst scherp mes op een stuk spiegelglas reepjes van ge- sneden, die ongeveer 0,3 m.M. breed en ruim 20 m.M. lang waren, en na menige vergeefsche poging slaagde ik er in, deze reepjes, nadat ze aan de eene zijde gelijk- matig met kamferzwart waren bedekt, vast te soldeeren aan de beide naar binnen uitstekende koperdraden, die men in het raam L (fig. 2) aangebracht ziet. Do lengte van het reepje tusschen de soldeerplaatsen is nu 14 m.M. en de weerstand zou dus, als de afmetingen en

-ocr page 53-



		47

	het geleidingsvermogen volkomen nauwkeurig bepaald waren, moeten zijn R = , �.-----j =----------'-------------- = 3,1 e, Siemenseenh. o x a x k 0,3 x 0,002 x 7,4 Ik heb twee stellen vervaardigd en de weerstanden daarvan bedroegen bij onderzoek: eerste stel tweede stel 3,04 en 3,03 ohm. 2,90 en 2,89 ohm. wat dus vrij goed met de schatting overeenstemt. Het tweede stel is bij de proefnemingen in gebruik genomen, en heeft maanden lang onveranderd dienst gedaan.

b. DE COMPENSATIEWEERSTANDEN. Met dozen naam wil ik bestempelen de weerstanden, die in de beide andere armen van de Wheatstone'sche combinatie gebracht moeten worden, en wier verhouding men zoo dient te kunnen regelen, dat er door den ge- voeligen galvanometer, die in de brug geplaatst is, geen stroom gaat. Deze weerstanden moeten natuurlijk even zorgvuldig tegen ongelijkmatige temperatuursveranderingen beschut worden als de twee bolometerreepjes, want eene kleine vermeerdering van een hunner zal zich 00k terstond op den galvanometer doen gevoelen. Daarom zijn zij ge- plaatst in een zinken bak (fig. 3), die met vloeistof gevuld is. Een horizontale doorsnede van dien bak, ongeveer op de hoogte, door de gestippelde lijn h aan- gewezen, is voorgesteld in fig. 4. De verdeelde stroom, die van de stukken V en W op het deksel van den bolometer komt, treedt hier naar binnen door tusschen-

-ocr page 54-



			48

		komst van de roodkoperen klemschroeven p en q, waar- aan tevens de galvanometerdraden g bevestigd zijn en die gci'soleerd door den wand van den zinken bak zijn gebracht. Van q uit geleidt een dikke koperen reep den stroom naar het uiteinde d van een lang kwikbakje k, dat door een met de schuif S_t (fig. 3) verplaatsbaren beugel b van platina verbonden is met een daarnevens gelegen kwikbakje k,_t ; k_x en k., zijn dicpe gleuven in een stuk eboniet. Van e gaat verder de stroom door een vrij dunnen platinadraad, die eenige malen heen en weer loopt langs een vertikaal gestelde ebonietplaat f, en vervolgens uitkomt in i. De andere stroomtak, die in p binnen den bak komt, loopt door een koperen reep terstond naar de ebonietplaat en langs deze door een even kmgen platinadraad heen en weer, om daarna j te bereiken, van waar een platinadraad strak uitgespannen is tot i. De beide stroomtakken ontmoeten elkaar ergens in dien draad ij en worden van daar uit naar de batterij teruggeleid door tusschenkomst van het verschuifbaar kwikbakje k', de schuif S.₂ (fig. 3) en den kopcrdraad /. Het is duidelijk, dat door deze inrichting de verhouding der beide weestanden binnen vrij wijde grenzen veran- derd kan worden, als men slechts het kwikbakje k' verplaatst langs ij; en eene fijne instelling is mogelijk door den beugel b te verschuiven: daardoor toch maakt men een der beide stroomgeleidingen een weinig langer of korter. Het niveau n (fig. 3) is zoodanig gesteld, dat het inspeelt, wanneer de bodem der lange kwikbakjes hori- zontaal is. Weerstandsbepalingen volgens de methode van Wheat- stone geschieden het nauwkeurigst, wanneer in de zes lijnen van den volledigen vierhoek de weerstanden

-ocr page 55-



		1<)

	ongeveer gelijk zijn '). Dit geval neb ik ten naaste bij verwezenlijkt. In fig. 5 is een schematische voorstelling gegeven van den stroomloop; daarin heeft men Up = 2,go -f- 0,095 ⁼ ²>995 ohm bij io° C Uq = 2,89 + 0,095 = ²>9⁸5 » pj = 2,019 � � � q i (zonder kwikbakjes) = 1,974 � � � ij = 0,404 � en het blijkt hieruit, dat p k' en q k' elk ongeveer 2,2 ohm zullen bedragen. De weerstanden in den bak zijn derhalve iets kleiner uitgevallen dan die in den bolometer, maar het is zeer de vraag, of dit in de gegeven omstandigheden wel eenig nadeel aanbrengt. De insteldraad ij is lang 365 m.M.; 1 m.M. verschuiving van het kwikbakje k' maakt derhalve den eenen weer- stand 0,0011 ohm grooter, den anderen evenveel kleiner. Wanneer de beugel b 300 m.M. verschoven wordt, geeft dit een weerstandsverandering van ongeveer 0,0125 ohm, dus 1 m.M. correspondeert met 0,00004 ohm. De schuif S_t(fig. 5), waaraan b door middel van een stukje eboniet verbonden is, kan met een micrometerschroef verplaatst worden ten opzichte van het stuk S\ , dat daartoe dan vastgeklemd wordt. Men is op deze wijze in staat, den wecrstand geleidelijk te veranderen bij millioenste deelen van een ohm. De koperen linialen, waarlangs S_t en S₂loopen, zijn door eboniet van den zinken bak geisoleerd. Om de beide lange platinadraden en vooral de contact-

') Uitvoerig is dc combinatie van Wheatstone o. a. behandeld door MAXWELL , An elementary Treatise on electricity, p. 186. � ChRYSTOL, Encyclopedia Brit- tannica, article �Electricity". � Gray, Phil. Mag. [5], 12, p. 283. (1881). � Frolich , Wied. Ann. XXX , p. 156. 4

-ocr page 56-



		.SO

	plaatsen van verschillonde metalen binnen den bak op gelijke temperatuur te houden, werd deze eerst gevuld met water. Doch nu was het onmogelijk, bij het door- laten van den stroom, den galvanometer in rust te krijgen. Door na te gaan, hoe de bewegingen van de magneet- naald waren, wanneer de intensiteit en de richting van den stroom werden veranderd of de geleiders op ver- schillende wijzen werden gecombineerd, vond ik als oorzaak voor deze storingen een veranderlijke electro- motorische kracht, die harcn zetel had binnen den com- pensatiebak. Zij bleek een gevolg van polarisatie te zijn , want ook wanneer de hoofdstroom was afgebroken, week de galvanometer belangrijk uit en sterker naar- mate de stroom langer toegelaten was geweest. Daarop werd het water vervangen door glycerine, maar de polarisatie vertoonde zich weer, hoewel in vecl geringer mate. Petroleum beantwoordde aan het doel, voor zoo- ver de isolatie betrof, doch andere praktische bezwaren beletten het blijvend gebruik van dit vocht. Terpentijn- olie echter voldeed volkomen aan alle gestelde eischen, en daarmede is dan ook de bak gevuld gebleven.

C. DE GALVANOMETER. Op bet Physisch kabinet was geen galvanometer voor- handen, gevoelig genoeg voor het beoogde onderzoek, en daar er dus toch een moest worden aangcschaft, liet Prof. Buys Ballot mij geheel vrij in de keuze. Het zoo algemeen gebruikte model van Thomson heeft zijn eigen- aardige bezwaren, waarvan wel het voornaamste is: de kortheid van den cocondraad. Evenals Langley dat gedaan heeft, zou ik dus, om de

-ocr page 57-



			.SI

		gevooligheid zoo groot mogelijk te doen zijn, aan een dergelijk kostbaar instrument reeds terstond veranderingen hebben moeten aanbrengen. Maar er is nog iets anders. De bouw van Thomson's galvanometer brengt mee, dat de Spiegel niet groot kan zijn; gebrek aan licht en aan uitgebreidheid van gezichtsveld zal dus een beletsel wezen voor het waarnemen van eene schaalverdeeling op grootcn afstand. Toch wenschte ik van de beschik- bare ruimte een zoo goed mogelijk gebruik te maken, door de schaalverdeeling ver van den galvanometer te plaatsen; want dan kan men kleinere uitwijkingen meten en is er bovendien des te meer waarborg voor vol- komen evenredigheid tusschen aanwijzing en stroom- sterkte. Een en ander deed mij besluiten, een proef te wagen met den nog slechts weinig bekenden micro- galvanometer van Rosenthal, waarvan men eene be- schrijving vinden kan in Wiedem Ann. XXIII p. 677 en die door Edelmann geleverd wordt. In den oorspronke- lijken vorm droeg dit werktuig slechts een enkele mag- neetnaald en had een weerstand van ongeveer 20 ohms; het kon echter 00k vervaardigd worden met een astatisch systeem., en de inrichting ervan was zoo, dat de draad- klossen zeer gemakkelijk door andere vervangen konden worden. Ik bestelde derhalve zulk een astatischen gal- vanometer met 2 stellen draadklossen, waarvan het eene een kleinen weerstand hebben moest, namelijk, in verband met de verdere weerstanden in mijn stroomgeleiding, iets minder dan 3 ohms, terwijl het tweede eenige honderden ohms w^Teerstand zou bevatten, om het instru- ment zoo algemeen mogelijk bruikbaar te doen zijn. Daar het werktuig, dat mij werd toegezonden, eenigszins van de oorspronkelijke gedaante afwijkt, wil ik een korte beschrijving geven van de kenschetsende deelen.

-ocr page 58-



			5-

		Aan een cocondraad van 260 m.M. lengte, die aan een torsieknop bevestigd is, hangt het astatisch systeem fig. 6, bestaande uit twee .SWormig gebogen magneet- naalden. Tegen de platte kanten van het systeem zijn twee zeer dunne glimmerplaten aangebracht, en bovenaan bevindt zich een dunne vlakke spiegel van omstreeks 20 m.M. middellijn. De zijwaarts uitstekende polen van de magneten kunnen zich nu bewegen binnen de vier draadklosjes, waarvan er twee in fig. 7 (een horizontal- doorsnede van den galvanometer) door r en r' zijn aangeduid, en de glimmerplaten bewegen zich dan binnen twee sectorvormige kamers, waardoor een zeer goede demping verkregen wordt. Men kan de vier klosjes achter elkaar in de stroomgeleiding brengen, en dan bedraagt de weerstand 2,747 ohm. Het is gemak- kelijk, de verbindingen zoodanig te wijzigen, dat de klosjes of twee aan twee of nevens elkaar in den stroom geplaatst zijn; dezelfde variaties kunnen 00k gemaakt worden met het tweede stel, en men is derhalve in staat dezen galvanometer te gebruiken met 6 verschillende waarden voor den inwendigen weerstand, al naar gelang van den aard der te nemen proeven. Uit fig. 7 is verder duidelijk, dat het voor een goede opstelling van den galvanometer noodzakelijk is den klossendrager, dien men draaien kan, zoodanig te plaat- sen, dat de polen van de magneetjes zich zoo goed mogelijk midden in de klosjes bevinden, wanneer de galvanometer in rust is. Immers zoodra de evenwichts- stand aan deze voorwaarde niet voldoet, heeft een stroom in den eenen zin grooter uitwijking tengevolge dan een stroom in de andere richting. Het zoeken van die sym- metrische opstelling nu gaat met eenige bezwaren ge- paard, omdat men den klossendrager niet dan uit de

-ocr page 59-



			53

		hand en op de gis kan draaien. Dit kan een fout van het instrument worden genoemd, maar die gemakkelijk te verhelpen zou wezen door het aanbrengen van een tangentieele schroef. Ik heb mij echter vergenoegd met den bestaanden toestand, en door benadering den sym- metrischen stand gezocht. De schaal is van glas, i M. lang en in millimeters verdeeld. Ze is opgesteld op 6,5 M. afstand van den galvanometer, zoodat, als het beeld van de schaal, in den galvanometerspiegel gezien, zich een deelstreep ver- plaatst, de magneetnaalden nog geen 16" zullen zijn uitgeweken. De verlichting geschiedt door een kleine petroleumlamp en met behulp van een grooten hollen spiegel, ongeveer 0,6 M. in diameter, die onmiddellijk achter de schaal geplaatst is en zoo opgesteld, dat hij van de vlam een beeld vormt op den galvanometer- spiegel. Van hier uit gezien is derhalve de geheele concave Spiegel schitterend verlicht, dus 00k de glazen schaal. Het licht is zoo helder, dat men in den sterk vergrootenden aflezingskijker, die op ongeveer 3 M. afstand van den galvanometer staat, de verdeelingen duidelijk onderkennen en tiende deelen daarvan schatten kan, zelfs wanneer de zon in de kamer schijnt en men beide oogen openhoudt. Natuurlijk kan van de schaal slechts gebruikt worden het gedeelte, dat zich voor den grooten spiegel bevindt, en dat van de deelstreep 200 tot de deelstreep 800 reikt. Nog dient vermeld te worden, dat achter den galva- nometer een groote magneetstaaf ligt, om de werking van het aardmagnetisme te verzwakken. Door die staaf naderbij of verderaf te brengen, kan de gevoeligheid worden geregeld; door haar te draaien is men in staat, den evenwichtsstand veranderen.

-ocr page 60-



			,5-1

		Wanneer de galvanometer in de brug gebracht wordt, zal de naald een zekeren stand innemen, dien we nulstand willen noemen; slechts in het idealc geval, dat er abso- luut geen stroom door de brug gaat, valt deze nulstand samen met den evenwichtsstand. Het is te verwachten, dat bij een uiterst gevoeligen galvanometer, die geplaatst is in een systeem van geleiders, waardoor een betrek- kelijk sterke stroom gaat, de nulstand lichtelijk langzame veranderingen kan ondergaan en het zou lastig wezen hem telkens wcer zoo na mogelijk bij den evenwichts- stand te moeten brengen. Opdat het nu onverschillig zij, van welken nulstand uit men de afwijkingen bepaalt, die door het bestralen van den bolometer veroorzatikt worden, is het noodig en voldoende, dat de uitwijkingen als volkomen evenredig aan de stroomsterkten kunnen worden beschouwd, en ik diende mij dus van die even- redigheid te overtuigen. Daartoe werd de stroom van een element van Daniel geleid door een weerstandsbank en door een lang kwik- bakje. In dit laatste werd en, met tusschenplaatsing van een commutator, de galvanometerdradcn gedompeld op twee plaatsen, tusschen welke de weerstand 0,0005 ohm bedroeg. Ook de richting van den hoofdstroom kon ge- wisseld worden. Nu werden in de hoofdgeleiding gebracht weerstanden, die zich verhielden als 1 : ¹/.₁ : ¹/�.....: '/is waar- door de stroomsterkten zich moesten verhouden als 1:2:3.....: 15. Om eenige voorstelling te geven van de nauwkeurigheid, die met dezen galvanometer te bereiken is, laat ik hier de uitkomsten van het onder- zoek volgen.

-ocr page 61-


Weer- btand.	Strooni- sterklc.	Uitwijking. ^v""- Iberekend. genomeu.	Ver- schil.	Weer- stand.	Stroom- sterkte.	Uitwijking. ^waar' benkpiiii		Ver- schil.
168	_I5	269 % i 268 \L	+ iV,	360	7	^I25	125 '/�	- Va
180	14	250% \| 250'/�	+ %	420	6	107	107 '/,	- 'A
'93.8	'3	233 ^z3² %	4- %	5°4	5	89 '/a	89 %	- %
210	12	214 Va 214 'A	+ %	630	4	72	71%	+ 'A
229, t	11	196 y� ' 196%	+ V,	840	3	53 'A	53%	� Va
252	10	178 % 178%	� /o	1260	²	35%	35 ³A	0
280	9	161 160 '/�	-h V,	2520	¹	17'A	17 Va
315	8	142 Vi 143	� 'A

De tvveede kolom geeft de verhoudingsgetallcn der
stroomsterkten, de derde bevat de gemiddclden van 4
uitwijkingen, 2 links en 2 rechts, welke nooit meer dan
1 '/., schaaldeeltje van elkaar verschildcn. Die verschillen
werden veroorzaakt door een langzamc verplaatsing van den
evenwichtsstand, welke het gevolg was van verandcringen
in het aardmagnetisme en in den loop van de 3 uren, aan
deze waarnemingsreeks gewijd, nauwelijks 14 deeltjes be-
droeg. In de vierde kolom vindt men de veelvouden van
1 7 '/,, , in de vijfdc de verschillen met de waarneming. Dat
deze in het begin alle positief zijn, heeft zijn grond in de
omstandigheid, dat de eel in den aanvang sterker was;
want de eerste meting, aan hot eind herhaald, gaf 267 '/₂en dus een verschil van � ^R/₈. � Volkomen evenredigheid
tusschen uitwijking en stroomsterkte is alzoo gewaarborgd.

Wat betreft de gevoeligheid in absolute maat, deze
kan uit een der waarnemingen worden afgeleid. Kiezen
wij bijv. het geval, waarbij de uitwijking 53 '/., m.M.
was. Het potentiaalverschil in de punten, waar de
galvanometerdraden waren ingedompeld, bedroeg toen

ongeveer ' - - x de electrom. kracht van een element
840

van DaniSl , d. i. omstreeks �.------volts. Den weerstand

840

-ocr page 62-



			56

		in de geheele galvanometergeleiding op 3 ohms stellende, vindt men dus de stroomsterkte ~-------- = 0,000000 108 840 x 3 ampere, en 1 m.M. uitwijking correspondeerde alzoo met 0,0000000037 ampere. Bij Langley geeft 0,0000000005 ampere 1 schaaldeeltje uitwijking, maar de weerstand in zijn galvanometer bedraagt dan 00k 20 ohms, zoodat hij een grooter potentiaalver- schil noodig heeft dan ik, om eenzelfden stroom in den galvanometer te verkrijgen. Aan hem was het niet gelukt, onder de in den handel voorkomende gevoelige galvano- meters , er een aan te treffen, die in staat was stroom- veranderingen van minder dan 0,000001 ampere duidelijk aan te geven. Rosenthal's microgalvanometer maakt dus wel een gunstige uitzondering. Het is duidelijk, dat bij een zoo gevoelig instrument een inrichting voor nevensluitingen (shuntbox) onont- beerlijk was, en tevens dat alle mogelijke voorzorgen genomen moesten worden om het optreden van thermo- stroomen te vermijden. Deze voorzorgen bestonden hierin, dat de geheele geleiding tusschen U en k' (fig. 5), voor zooverre zij direct met de buitenlucht in aanraking was, uit rood koper werd vervaardigd; contacten van hetero- gene metalen kwamen (behalve in den bolometer, waar ze voldoende beschut waren) slechts voor binnen den bak met terpentijn en in den galvanometer zelven. Deze laatste werd daarom, beneden den spiegel, gehuld in een met papier beplakten glazen cylinder, waardoor plaatselijke temperatuursveranderingen als gevolg van bestraling of van luchtstroomingen vcrminderd werden. Ook de doos met nevensluitingen, in fig. 5 door n voor- gesteld, en de daaraan verbonden commutator bevatten niet anders dan rood koperen stroomgeleiders. Als neven-

-ocr page 63-



		3 7

	sinking kunnen door middel van een stop worden inge- voerd weerstanden van 0,003, 0,030 of 0.333 ohm, terwijl twee andere stoppen door hunne plaatsing de richting van den galvanometerstroom bepalen of dezen afbreken.

d. DE BATTERIJ EN DE HOOFDSTROOM. Een constante batterij is absoluut onmisbaar. Met Grove'sche cellen is het mij niet mogen gelukken den galvanometer 00k maar eenige minuten in rust te houden: na korten tijd was steeds de geheele schaalverdeeling uit het veld van den kijker verdwenen. De oorzaak ligt voor de hand. Wanneer toch de stroomsterkte ver- andert, heeft dit invloed op de temperatuur van de stroomgeleiders, vooral van de bolometerreepjes, en daar deze niet volkomen identisch zijn, zal hunne verhouding gewijzigd worden, wat natuurlijk �drift" in den galvano- meter ten gevolge heeft. Een batterij van 12 Meidinger- elementen, zes aan zes geplaatst, beantwoordde beter aan het doel. De inwendige weerstand van deze batterij bedraagt 3 ohms, de electromotorische kracht 2 volts. Maanden lang heeft zij bijna onafgebroken gewerkt, en de stroomsterkte is nagenoeg volkomen constant gebleven. (Als de waarnemingen geeindigd waren, werd de stroom niet afgebroken, maar verzwakt, ten einde de diffusie van het Cu S O, in het Mg S 0₄ tegen te gaan.) De sterkte van den hoofdstroom kan naar willekeur geregeld worden met behulp van een daarin geplaatsten rheostaat R, (fig. 5) en beoordeeld uit de afwijking van een tangenten boussole T, die als nevensluiting is aangebracht op twee punten van den hoofdstroom, waarvan de afstand zoo gekozen is, dat geschikte uitwijkingen worden verkregen.

-ocr page 64-



		58 Do stroomsterkte, die ik het meest gebruikte bij de waarnemingen, bedroeg ongevcer 0,133 ampere.

	6. DE SPECTROMETER. Toon ik het plan opvatte tot het instellen van een onderzoek naar de spectrale verdeeling der warmte van donkere bronnen, was mij omtrent de golflengton van zulke stralen nog niets met zekerheid bekend, en ik besloot dus te trachten, met behulp van een grooten diffractiespiegel van Rowland, zooals Langley dien voor het zonnespectrum gebruikt had, het verband tusschen golflengte en breekbaarheid van die stralen vast te stellen. Ik trad derhalve in correspondentie met Mr. J. A. Brashear, toen te Pittsburgh, door wien �Rowland's concave gratings" geleverd werden. Hij zond mij inlich- tingen omtrent de voorhanden exemplaren '), doch schreef dat Prof. Rowland bezwaar maakte om er een te ver- vaardigen met minder dan 300 lijnen op de millimeter �because he did not like to make deep curves" terwijl ik er hoogstens 150 verlangd had, daar anders stralen met groote golflengte niet tot interferentie zouden kunnen komen. Het was mij toen reeds bekend, dat voor Prof. Langley �gratings" met een zoo gering aantal strepen waren vervaardigd, en ik hoopte dus, alsnog Mr. Brashear tot de levering van zulk eene plaat te kunnen bewegen. Kort daarop verscheen echter het onderzoek van

^]) Een nolle diffractiespiegel van 6 c.M. middellijn en omstreeks 600 strepen op de millimeter, die tot onderzoek van het lichtgevend spectrum voor het Laboratorium werd aangekocht, munt verre uit boven een grooten spectroscoop van Browning met dispersie van 12 prisma's, zoowel wat betreft de scherpte van de Fraunhofersche lijnen als de lichtsterkte.

-ocr page 65-



			59

		Langley , waarin de dispersiekromme voor steenzout tot 5'^M,3 was vastgesteld; ik kon mij derhalve van dit gedeelte der taak, dat voorzeker het zwaarste geweest zou zijn, ontslagen rekenen, en mij bepalen tot het prismatisch spectrum. In verband met de afmetingen der grootste steenzout- praeparaten, die uit de werkplaatsen van Dr. Steeg und Reuter te Homburg te verkrijgen waren, liet ik derhalve een spectrometer vcrvaardigen, die in staat moest zijn den geheelen bolometer, waarvan het gewicht bijna 2 KG. bedroeg, op den bcwcgelijken arm te dragen, zonder belangrijk door te buigen. Als grondslag voor dit werktuig werd gebezigd een oud, stevig universaal- instrumcnt van Troughton & Simms , dat aan het obser- vatorium alhier toebehoorde, doch reeds sedert jaren ongebruikt op het physisch kabinet stond. Met goed- vinden van Prof. Oudemans, den directeur van het Observa- torium, werd het instrument tijdelijk ontdaan van zijn kijker en verticalen cirkel, en boorde men eenige schroef- gaten in de zuilen A en A (zie fig. 8), om in de gelegenheid te zijn daaraan de noodige metalen staven te bevestigen, die tczamen den drager van den bolometer moesten vormen. De horizontale cirkel, wiens middellijn ongeveer 380 m.M. bedroeg, was verdeeld in afstanden van 5', en twee microscopen, van dradenmicrometers voorzien en aan de zuilen bevestigd, veroorloofden aflezing tot op \". Op eenige centimeters afstand buiten den rand des cirkels, maar door een metaalstuk onbewegelijk daaraan verbonden, is een stevige verticale zuil aangebracht In de figuur is deze zuil niet zichtbaar; zij bevindt zich links buiten het veld der teekening en draagt op de ijzeren staaf B, waarvan de doorsnede *T vormig is, alles

-ocr page 66-



			6o

		wat tot den collimator van den spectrometer behoort. In de eerste plaats is dit de spleetinrichting. De beide spleetwanden, welke op de gewone wijze met behulp van een schroef en een veer ten opzichte van elkaar kunnen worden verplaatst, bestaan uit kope- ren bakjes, ieder van twee buisjes voorzien, zoodat men er water door kan laten vloeien. Deze voorzorg was noodig om zeker te zijn, dat de omgeving der spleet niet blijvend vervvarmd werd door de dicht daarachter geplaatste warmtebronnen. Langs de koperen plaat, die aan de naar de collimatorlens toegekeerde zijde de spleetbakjes draagt, kan zich aan den anderen kant een koperen scherm heen en weer bewegen. waardoor eveneens water stroomt, en dat, door een spiraalveer naar eenen kant getrokken, de spleet afsluit. Dit scherm bezit echter een langwerpige opening, en deze komt voor de spleet zoodra men, tegen de werking der veer in, het scherm ter zijde trekt. De geheele inrichting kan langs de staaf B voor- en achterwaarts geschoven worden om haar in het focus der collimator- lens te brengen. Bijzondere zorg is besteed aan het voortdurend be- schutten van de steenzoutpraeparaten tegen de vochtig- heid der lucht. Daar prisma en lenzen maanden lang tot gebruik gereed moesten staan, was dit bepaald nood- zakelijk; en ik ben er dan ook in geslaagd, zoodanige maatregelen te treffen, dat de praeparaten in 6 of 7 maanden tijds slechts eens op nieuw gepolijst behoefden te worden. Het prisma en de beide lenzen zijn namelijk geplaatst binnen een koperen cylinder (fig. 9), een soort van trommel, die goed sluitend kan worden vastge- schroefd op een cirkelvormigen bodem C (fig. 8), welke zuiver in het midden van het instrument, tusschen de

-ocr page 67-



		6i zuilen, aan den bolometerdrager bevestigd is. Op dien bodem staat, aan den kant van den bolometer, de drager d van de objectieflens, terwijl in het midden een draaibaar tafeltje e is, waarop het prisma kan worden vastgezet. Dit tafeltje is door een eenvoudige stanginrichting I m n z66 aan een punt p van den bolometerdrager en aan een punt q van den collimatordrager bevestigd, dat het steeds een hoek draait, half zoo groot als die, waarover de bolometer bewogen wordt. Daardoor zal het prisma, eens op deviatio minima gesteld voor een bepaalde stralensoort, dien stand behouden voor alle mogelijke andere stralen. Verder bevat de bodem nog een lange, gebogen opening o o', die van onderen wordt bedekt door een aan den collimatordrager verbonden plaat P, en dus afgesloten blijft, welken stand de bewegelijke arm ook moge hebben. Op die plaat, en door de opening heen gebracht, bevindt zich nu de drager d van de colli- matorlens. Deze is dus ook binnen den cylinder ge- plaatst, doch neemt aan diens beweging geen deel. De cylinder (fig. 9) bezit aan den kant van den bolometer een plat vierkant aanzetstuk, waarin een cirkelvormige opening is, die correspondeert met de objectieflens en door het inschuiven van een stuk spiegelglas goed gesloten kan worden. Aan de zijde van den collimator is ook een opening in den cylinderwand gemaakt, doch deze is horizontaal langwerpig, zoodat een deel er van steeds naar den collimator gekeerd is, welke deviatie tusschen o° en 45⁰ ook wordt aangegeven. Die geheele opening blijft echter voortdurend afgesloten door een volgens den cylinderwand gebogen plaat (fig. 10), welke door de veeren V en v' daar tegenaan gedrukt wordt, en door middel van deze tevens bevestigd is aan den collimator-

-ocr page 68-



			62

		drager. Even als de cylinder zelve, bevat ook deze plaat een vierkant aanzetstuk en cirkelvormige opening met spiegelplaat, welke hier nu natuurlijk met de colli- matorlens correspondeert. Een nauwkeurig passend dek- sel sluit den cylinder van boven, en door dit af te nemen zijn de steenzoutpraeparaten gemakkelijk te bereiken. Een op den bodem geplaatst bakje bevat stukjeskalihydraat, die, nu en dan ververscht, den trommel van binnen droog houden. De twee lenzen en het prisma bevinden zich derhalve in een ruimte, die voortdurend van de buitenlucht afge- sloten blijft, maar niettemin beweegt zich de eene lens met den bolometerarm, terwijl de andere op hare plaats blijft, en wordt het prisma automatisch in den stand van kleinste afwijking gehouden. Op het lichtende deel van het spectrum kan worden ingesteld zonder de spiegelglasplaten te verwijderen; doch deze moeten omhoog geschoven zijn tijdens de waar- nemingen in het donker spectrum. In het laatste geval zijn de zoutpraeparaten meer aan luchtstroomen blootge- steld. Maar zelfs dan nog kan er weinig circulatie van vochtige lucht uit het vertrek in den cylinder plaats heb- ben, omdat tusschen dezen, den bolometer en de spleet- inrichting koperen kokers zijn aangebracht, die den weg der stralcn omsluiten. De binnenwanden der kokers zoo- wel als van den cylinder zijn zwart gemaakt.

		f. DE STEENZOUTPRAEPARATEN. Deze zijn, zooals reeds met een enkel woord vermeld werd, afkomstig uit de fabriek van Dr. Steeg und Reuter, te Homburg ^v/d Hohe. De hoogte van het prisma bedraagt ,52 m.M. de zijde 40 m.M. terwijl de lenzen een

-ocr page 69-



			63

		diameter bezitten van 60 m.M. en kromtestralen van 300 m.M. Geplaatst op een spectroscoop van Steinheil, die tijdelijk door het aanbrengen van een goed ver- deelden cirkel met drie nonien tot spectrometer was inge- richt, vertoonde het prisma de voornaamste Fraunhofersche lijnen zeer duidelijk, hoewel niet zoo scherp als een g"lazen prisma. Bij het bepalen van den brekenden hoek cchter deed zich een groot bezwaar voor: hetbleek.dat het prisma geen bepaalden brekenden hoek bezat, want de zijvlakken waren eenigszins bolvormig. Nadat dit gebrek verholpen was en de oppervlakken zorgvuldig waren gepolijst ^l), voldeed het prisma aan alle billijke eischen. De brekende hoek bedroeg nu 59° 53' 20", en als gemiddelden uit twee bepalingen vond ik voor de brekingsindices van eenige Fraunhofersche lijnen bij io° C de in de tweede kolom der volgende tabel gegeven waarden. De eerste kolom bevat de gevonden afwijkings- hoeken. Om de goede eigenschappen van het prisma in het licht te doen treden, zijn in de derde en vierde kolom opgenomen de waarden, welke volgens Stefan aan die indices bij twee verschillende temperaturen toekomen. ') Voor het plat slijpen van de convexe brekende vlakken gebruikte ik zeer fijn amarilpapier, gespannen op een stuk spiegelglas. Het polijsten geschiedde ver- volgens op spiegelglas , overtrokken met wit katoen (keper), waarover een weinig tinasch was uitgespreid en dat matig bevochtigd werd met absolute alcohol. Onder steeds verminderende drukking bewoog ik het prisma in alle richtingen over deze oppervlakte totdat de alcohol bijna geheel verdampt was. Het best slaagde de bewerking, wanneer zij werd uitgevoerd in het directe zonlicht en wanneer de vingers, die met het praeparaat in aanraking kwamen , bedekt waren door kautschuk. De vordering van den arbeid werd beoordeeld, door telkens het prisma op den spectroscoop te plaatsen en het gereflecteerde beeld van de spleet te be- schouwen. Zoolang men, om dit scherp te zien, den op evenwijdige stralen ingestelden kijker nog moest uittrekken , was de bolvormigheid nog niet geweken. De lenzen werden op gelijke wijze gepolijst; als mal diende een stuk hout met een hoi oppervlak van dezelfde kromming als de bolle vlakken der lenzen; de holte was beplakt met katoen.

-ocr page 70-


Afwijkingshoeken	Brekingsindices	Brekingsindices volgens Stefan
bij io° C.	bij 10" C.	bij 17⁰ C.	bij 22⁰ C.
C 40° 39' 13"	1,54074	1,54050	1,54032
D 4°° 5⁸' 53"	1,54440	i,544i8	1,54400
E 41⁰ 24' 40"	1,54918	1,54901	1,54882
b 410 29' 48"	i,55⁰¹²

1,55324
1,56129

',55304

1,56108

Zooals men ziet zijn de getallen in de tweede kolom
ongeveer zooveel grooter dan die van Stefan, als over-
eenkomt met het temperatuursverschil.

Voor den kromtestraal der lenzen is opgegeven 300
m.M. Daaruit zou volgen als brandspuntsafstand voor
natriumlicht de waarde van f in de formule:

(i + ij

j = ('"

o,5444 x

300

dus / = 275,53.

Experimenteel was reeds gevonden /d = 276 m.M.

De spectrobolometer is niet zoodanig geplaatst, dat er
gemakkelijk zonlicht in geworpen kan worden; ik heb
er mij derhalve moeilijk van kunnen overtuigen of de
steenzoutlenzen in verband met het prisma de Fraun-
hofersche lijnen konden te voorschijn roepen; maar van
een spleet, wier breedte minder bedroeg dan '/₂o ^m-M.
en die verlicht werd door een natriumvlam, ontwierp het
stelsel een zuiver, scherp begrensd beeld, niettegen-
staande de groote afmetingen der lenzen. Het is mij
echter niet mogen gelukken de beide D lijnen te scheiden,
misschien omdat de vergrooting van het kijkertje te
zwak was.

-ocr page 71-



			6₅

		e. OVERZICHT VAN DE OPSTELLING DER INSTRUilENTEN. Fig. 11 geeft een overzicht van de opstelling der ver- schillende werktuigen. Door de letters A, B, C, D en E zijn aangeduid vijf steenen zuilen, onafhankelijk van den vloer in het fun- dament gemetseld. A draagt den galvanometer, E de schaalverdeeling S met den grooten hollen spiegel daar- achter; in v is de vlam, waarvan de spiegel een beeld vormt op den galvanometer. De aflezingskijker bevindt zich op de zuil B en is door k aangeduid, tervvijl de nevensluitingen van den galvanometer bij n zijn geplaatst. Op C staat de spectrobolometer. De waarnemer, tusschen B en C voor de tafel T gezeten, moet van zijn plaats af den spectrometer kun- nen bewegen en voortdurend den stand daarvan in het oog kunnen houden. Tot het eerstgenocmde doel is aan de instelschroef van den spectrometer een lange schroefsleutel r bevestigd, zoo als die aan astronomische kijkers voorkomt; om aan den tweeden eisch te voldoen staat boven op den trommel der steenzoutpraeparaten een totaal rerlecteerend prisma (zie fig. 9), waarvan eene zijde bolvormig is en dat op de schaalverdeeling S' een beeld vormt van een draad d, bevestigd boven de zuil D. De omgeving van dezen draad is sterk vcrlicht door een daarachter geplaatste lamp met een lens, die de stralen nagenoeg evenwijdig maakt. Wanneer de spectrometer 1' gedraaid wordt, verplaatst het beeld van den draad zich juist 2 m.M. over de schaal S', die daartoe 3,44 M. van het middelpunt des spectrometers verwijderd is. Deze verplaatsingen kunnen worden waar- genomen met behulp van den kijker k' op de tafel 5

-ocr page 72-



			(>(■>

		T. Aflezing van de microscopen op den spectrometer geschiedt alleen om de aanwijzing van het lichtbeeld op de schaal nu en dan te controleeren. Door de gestippelde lijnen is de loop der stroomge- leidingen aangegeven, die meerendeels onder den vloer zijn aangebracht. Van de batterij gaat de stroom naar een commutator c, van daar door een rheostaat R en een uitgespannen draad e f naar den bolometer. Op e f is als nevensluiting aangelegd de tangentenboussole T_t, die de sterkte van den hoofdstroom moet aangeven; aflezing van deze geschiedt met behulp van een kijker k" en schaal S". Uit den bolometer tredend loopt de stroom door twee draden (om gelijkmatige tempc- ratuur te verzekeren, in een looden buis besloten) naar de klemschroeven p en q van den compensatiebak waar ook de galvanometerdraden aanliggen, en van daar door den commutator c naar de batterij terug. Nevens de zuil C staat aan den kant van den colli- mator een stevig, verstelbaar voetstuk V, waarop de verschillende warmtebronnen en bijbehoorende toestellen kunnen worden geplaatst. Zoo is derhalve het bestuur van de verschillende instrumenten bijna geheel binnen het bereik van den waarnemer, terwijl deze rustig voor zijne kijkers gezeten is. En deze voorzorg was noodzakelijk, daar beweging van personen door het vertrek, vooral in de omgeving van den bolometer, zeer storende afwijkingen van den galvanometer ten gevolge had. Nog zij hier vermeld, dat volgens een terloops ge- nomen proef de gevoeligheid van den bolometer per eenheid van oppervlak ongeveer 36 maal grooter was, dan die van de beste thermozuil, op het kabinet aan- wezig. Die gevoeligheid kan nog belangrijk vermeerderd

-ocr page 73-



			67

		worden door den hoofdstroom te versterken, doch dan ncemt ook de storende invloed van vcranderingen in de batterij of in de temperatuur der stroomgeleiders toe, en zou men scherper voorzorgen moeten nemen. Voor de meeste proeven was zelfs een geringere gevoeligheid voldoende en werd dan bij voorkeur gekozen om meer waarborg te hebben voor een rustigen nulstand.

-ocr page 74-



	DERDE HOOFDSTUK.

		Waarnemingen,

a. ALGEMEENE OPMERKINGEN OVER DE WAARNEMINGEN. De brekingsindex van steenzout is vrij sterk verander- lijk met de temperatuur � een toeneming van 5⁰ C correspondeert namelijk met bijna 1' vermindering in deviatie � en daar gedurende het onderzoek de kamer- temperatuur varieerde tusschen 8° C en 25⁰ C, konden hierdoor voor den afwijkingshoek eener bepaalde stralen- soort verschillen ontstaan van meer dan 3'. Om nu de waarnemingen, bij verschillende temperaturen verricht, zonder eenige reductie met elkaar volkomen vergelijk- baar te maken, en tevens onafhankelijk te zijn van mogelijke wijzigingen in den nulstand des spectrometers, gaat men op de volgende wijze te werk. Aan het begin van elke proevenreeks schroeft men den bolometer naar boven totdat het kijkertje ter hoogte van de optische as komt; vervolgens zoekt men het beeld van de door een natriumvlam verlichte spleet en laat dit samenvallen met den draad, waarop het kijkertje is ingesteld. (Het steenzoutprisma is, eens voor al, op het mininum van deviatie geplaatst.) Men noteert de aanwijzing der microscopen en stelt nu het groote,

-ocr page 75-

op den spectrometer geplaatste glazen prisma steeds zoo,
dat het beeld van den draad d (fig. 8) op de schaal S zoo
na mogelijk staat bij 40⁰ 58' 53", d. i. op den deviatie-
hoek voor de natriumstreep bij io° C (zie p. 64). De
microscopen geven dan natuurlijk in 't algemeen een
anderen stand aan; maar men mag verwachten, dat ge-
durende een enkele reeks van waarnemingen dit verschil
in aanwijzing voor alle afwijkingshoeken 'hetzelfde blijft
en kan zich hiervan overtuigen, zoo dikwijls men de
microscopen wenscht te gebruiken om de aflezingen op de
schaal te controleeren. Daar de veranderingen der dispersie
met de temperatuur vervvaarloosd mogen worden, zijn op
deze wijze alle waarnemingen terstond gereduceerd op io° C.
In de volgende tabel vindt men de brekingsindices en
de golflengten, welke voor het gegeven prisma correspon-
decren met de daarnevens geplaatste kleinste afwijkings-
hoeken bij io° C.


Kleinste afwij- kingshoek	Brekings- index.	Golflengte.	Kleinste afwij- kingshoek
bij 10° C.			bij io° C.
G 42" 32' 15"	I.56I59	o^r,43°7	38" 50'
P 4i 47 3⁶	I.5S34I	0 ,4860	38 45
/' 41 29 48	1,55012	0 ,5183	38 40
E 41 24 40	1,54918	0 ,5269	38 35
D 40 58 53	1,54440	0 ,5889	38 30
^c 40 39 13	1,54074	0 ,6562	38 25
A 40 18 37	1,53692	0 ,7604	38 20
40 10	1.5353	0 ,82	38 15
40 5	L5344	0 ,86	38 10
40	L5334	0 ,91	38 5
39 55	1.5325	0 ,97	38
39 5o	I.53I5	1 .04	37 55
39 45	i,5306	1 ,12	37 5°
39 4°	1.5297	1 ,22	37 45
39 35	1.5287	1 .38	37 40
39 30	1,5278	1 ,59	37 35
39 ²5	1,5268	1 ,86	37 3°
39 20	L52S9	2 ,19	37 25
39 ^J5	1,5249	2 ,56	37 20
39 to	1,5240	2 ,96	37 15
39 5	1.5230	3 .38	37 ^I0
39	1,5221	3 .81	37 5
38 55	1,5212	4 .25	37


	Brekings-	Golf-
	index.	lengte.
	1,5202	4^,69
	i.S^I03	5 .^J4
	1.5183	5 .59
	i.S^I74	6 ,04
	1,5164	6 ,49
	I.5I55	6 ,95
	i,S^I4S	7 .41
	i.S¹3⁶	7 .87
	1,5126	8 ,33
	I.5H7	8 ,79
	1,5107	9 ,26
	1,5098	9 .73
	1,5088	10 ,20
	i,5°7⁸	10 ,67
	1,5069	11 ,14
	I.5059	11 ,61
	I.5049	12 ,08
	1,5040	12 ,55
	i.5⁰30	13 .02
	1,5020	13 .49
	1 5010	13 ,96
	1,5001	14 .43
	1,4991	14 ,90

-ocr page 76-



			70

		De waarden van X zijn gei'nterpoleerd tusschen de ge- tallen, die Langley experimenteel heeft vastgesteld tot 5i^u,3 en zijn voorbij dat punt voortgezet in de onderstelling, dat de dispersiekromme nadert tot een rechte lijn. Maar bij de interpolatie is tevens aangenomen, dat die kromme een gelijkmatigen loop heeft tusschen Langley's waar- nemingen door, en daarvan is het gevolg, dat b. v. de straal wiens golflengte gelijk is aan 5 X ID, met den gevonden index 1,5243, er verder buiten ligt dan de daarbij opgegeven waarschijnlijke fout bedraagt. Zoolang echter niet een grooter aantal punten der kromme met zekerheid bekend zijn, kwam het mij wenschelijk voor, haar de eenvoudigst mogelijke gedaante te geven, al komt deze hoogstwaarschijnlijk niet met de waarheid overeen. Die gedaante is voorgesteld in fig. 1 op plaat II. Als abscissen zijn gekozen de afwijkingshoeken; de golflengte bedraagt op elke plaats van het prismatisch spectrum zooveel microns, als aangegeven wordt door de ordinaten der kromme, uitgedrukt in centimeters. De spleetwijdte bedroeg bij alle in de volgende blad- zijden te vermelden proeven omstreeks 0,3 m.M., dus evenveel als de breedte van het bolometerreepje. Zoowel de spleetinrichting als de bolometer werden geplaatst op 286 m.M. afstand van de bijbehoorende lens, omdat dit de brandpuntsafstand is voor stralen, die, volgens voor- loopige proeven, gelegen zijn ongeveer in het midden van het gebied der waargenomen spectra. Een half uur voor het begin der waarnemingen moest de stroom op de behoorlijke sterkte worden gebracht, opdat de noodige temperatuuruitwisselingen konden plaats hebben, alvorens men den galvanometer in de stroomgeleiding opnam. Bij het inbrengen wordt steeds een nevensluiting aan den galvanometer toegevoegd, eerst die met 7tooo> ^ver"

-ocr page 77-



			7'

		volgens die met ^l/_t _on, dat die met '/, ₀ van zijn inwendigen weerstand, en telkens brengt men door verschuiving van het kwikbakje k' de aanwijzing zoo na mogelijk bij den evenwichtsstand. Is de juiste verhouding der compensa- tieweerstanden eenmaal gcvonden, dan kan men doorgaans bij den aanvang van een volgende proevenreeks volstaan met het aanleggen van de nevensluiting '/₁₀, daar de afwisseling in temperatuur zelden zoo groot is, dat '/, ₀ ^vanden brugstroom de schaal buiten het gezichtsveld brengt. Eindelijk wordt de laatste � shunt" weggenomen, en gezien of de naald in rust blijft, wanneer men de laatste correctie met behulp van de schuif .S", heeft aangebracht. Is dit het geval, dan kan met de waarnemingen een aanvang worden gemaakt; maar zeer dikwijls is men tcleurgesteld en duurt het nog geruimen tijd eer alle temperaturen in evenwicht en alle storende luchtstroomin- gen tot rust gekomen zijn. Ook het passeeren van rijtuigen en van schepen geeft vaak tot belangrijk op- onthoud aanleiding, terwijl sterke veranderlijkheid van het aardmagnetisme soms het werk onmogelijk maakt. Door al deze omstandigheden kost het verkrijgen van ver- trouwbare resultaten veel tijd; en daar elke proevenreeks uit zich zelve, afgezien van de storende invloeden, reeds vrij langdurig is, ben ik nog niet in staat geweest een groot aantal waarnemingen te verzamelen. Den graad van nauwkeurigheid, die met de gebruikte methode te ver- krijgen zou zijn wanneer men door veelvuldige proefneming toevallige fouten elimineerde, heb ik dus nog niet bereikt; maar waar eenzelfde proevenreeks eenige malen herhaald werd, weken de uitkomsten toch zoo weinig van elkaar af, dat het karakter der resultaten aan geen twijfel onderhevig is. Blijft de galvanometer voldoende rustig, dan kan men

-ocr page 78-



		7-'

de straling van de warmtebron toelaten, door het water- scherm ter zijde te trekken. Het is duidelijk, dat de temperatuur, die het bolometerreepje dan bezit, niets ter zake doet; de uitwijking zal alleen afhangen van de toestandsverandering, die men in het levcn roept, en deze bestaat slechts daarin, dat de spleetruimte, vroeger bedekt door het aan die zijde zwartgemaakt waterscherm, dat op kamertemperatuur is en zijn straling aan den bolometer toezond, thans toegang verleent aan de stralen, die van de daarachter geplaatste warmtebron uitgaan. Deze eenvoudige opmerking is niet overbodig, daar ze in staat stelt, het gebied van onderzoek uit te breiden, en daar Langley omtrent deze zaak blijkbaar een niet ge- heel juiste voorstelling heeft. Immers Langley noemt zijn 5^e klasse van stralende lichamen (zie p. 35) een �bijzonder geval" '), omdat daarbij de bolometerband zelve op �2° uitstraalt tegen een scherm van �20⁰; doch hij ver- gect, dat die uitstraling van den bolometer zelven 00k in alle andere gevallen voorkomt, en dat de eigenaardig- heden van het reepjc, wat betreft zijn emissie- en absorp- tievermogen steeds invloed uitoefenen op den vorm der verkregen warmtekromme, wat 00k de temperatuur of de aard zij van het voor de spleet geplaatste lichaam. Langley meent verder, dat het, indien men niet het bolometerreepje als stralend lichaam kiezen wil, nood- zakelijk is den bolometer te brengen op een temperatuur, lager dan die van de warmtebron. Maar die noodzake- lijkheid bestaat in geenen deele. De werking, welke men waarneemt, is alleen het gevolg van de ongelijkheid in de straling, die in twee verschillende gevallen door de spleetruimte treedt, namelijk wanneer of het scherm of

	') Ann, de Ch. et de Pbys. [&j, IX, p. 446 en 447.

-ocr page 79-



			73

		dc warmtebron voor de spleet geplaatst is. Van dit warmteverschil zal op iedere bepaalde plaats van het spectrum een zeker procent door het bolometerreepje worden geabsorbeerd, en deze absorptiecoefficienten karakteriseeren het gebruikte bolometerreepje. Zij treden steeds met hun zelfde waarde op, wat ook de aard zij van de warmtebron, want ze zijn aan een bepaald reepje eenvoudig eigen voor iedere bepaalde stralensoort of plaats van het spectrum. Wanneer men deze coefficienten niet kent, is daarvan het gevolg, dat de absolute vorm der uitstralingskrommen en zelfs cenigermate de plaats der maxima onzeker blijft; maar de verschillende krommen , die men met eenzelfden bolometer vindt, zijn niettemin onderling volkomen vergelijkbaar. Stelde men nu bijv., bij het doorloopen van het spectrum, voor de spleet telkens eerst een zwart ge- maakt scherm van � ioo° C, terwijl men den stand, dien de galvanometer dan aannam, als nulstand be- schouwde, en verving men vervolgens dit scherm door eenig lichaam op � i o° C, dan zouden de hierbij ge- vonden uitwijkingcn met evenveel recht een voorstelling geven van het warmtespectrum dier bron op �io° C, als andere waarnemingen gezegd worden het spectrum te leveren van een warmtebron op iooo° C, wanneer men het scherm op �ioo° C telkenmale vervangt door die bron op iooo⁰ C. De temperatuur van den bolo- meter zelven en van de geheele omgeving heeft met het resultaat niet veel te maken. Alleen zou men kunnen zeggen, dat de verschillende waarnemingen dan het best vergelijkbaar zijn, wanneer de bolometer bij alle dezelfde temperatuur gehad heeft, want met de temperatuur ver- andert het selectief absorptievermogen van het bolometer- reepje. Men ziet, dat door de gezegde opmerking het

-ocr page 80-



		71

	onderzoek naar de spectra van lichamen op temperaturen, welke weinig- afwijken van die der omgeving, eenigszins gemakkelijker bereikbaar is gemaakt; ik ben echter niet in de gelegenheid geweest, de methode in toepas- sing te brengen, wegens gebrek aan de hulpmiddelen tot het bereiken van zeer lage temperaturen

b. ONDERZOEK DER WARMTESPECTRA VAN EENIGE VLA1DIEN. i. De Bunscnsche vlam en de vlammen van waterstof en van kooloxyde. In gasvorm vertoont de stof vele harer eigenschappen in de eenvoudigste gedaante; zoo kan men ook ver- wachten, dat in dien toestand de moleculen het minst gestoord zullen worden in het uitvoeren van de haar kenmerkende bewegingen. Deze overweging deed mij besluiten, de emissie-spectra van gassen te onderzoeken, en het lag voor de hand, als eerste voorbeeld de vlam van een Bunsenschen brander te kiezen. Het spectrum van deze vertoonde zeer duidelijk twee maxima; een bij 39⁰ 13' en een ander, omtrent drie- maal zoo hoog, bij 38° 51' 15". Daar er ook twee verbrandingsproducten zijn, koolzuur en water, rees de vraag, of soms elk van deze zijn afzonderlijk maximum gaf; en een middel om zich hier- van te overtuigen bestond natuurlijk in het onderzoek van een kooloxydvlam, die slechts kooldioxyde, en van een waterstofvlam, die slechts water leverde. In de volgende tabel zijn eenige der uitwijkingen, in de drie spectra gevonden, nevens elkander gesteld.

-ocr page 81-


Kleinste	Galvanometeruitwijking bij			Kleinste	Galvanometeruitwijking bij
afwijking der stralen.	Bunsensche vlam.	Kooloxyd - vlam.	Waterstof- vlam.	afwijking der stralen.	Bun sen ache vlam.	Kooloxyd- vlam.	Waterstof* vlam.
39° 4o'	2		I	38° 57'3°"	41	25
39° 3°'	*6'A*		4	38° 55'	87	57	4
39° 25'	II		12	38° 52' 30"	130	81
39° 20'	23		23	38° 51'i5"	144	82
39° 15'	47	3	45	38° 5°'	129	76	2
39° ^I2' 3°"	5i	5	48	38° 45'	52	to	5
39° io'	42	4	43	38° 35'	15	2	8
39° 5'	22	2	20	38° 20'	4		3'A
39°	15	9	8	37° 40'	4		3

De gegeven getallen zijn meest afgeleid uit twee of
drie waarnemingen.

De galvanometer is zoo goed als aperiodisch, maar
heeft tusschen 30 en 40 sec. noodig om zijn nieuwen
stand bij bestraling in te nemen, en nagenoeg evenveel
om weer in den nulstand terug te keeren. Steeds wordt de
uitwijking gerekend van het midden tusschen den nulstand
voor en dien na de bestraling, en alleen wanneer het
blijkt, dat er een regelmatige gang is in den nulstand,
komt de waarneming in aanmerking. Elke waarneming
kost dus, als er geen storingen voorkomen, 1 ^l/ minuut;
en daar het geheele spectrum doorgaans bij stappen van
5' boogs onderzocht werd, terwijl in de omgeving der
maxima tusschengelegen waarnemingen moesten worden
verricht, nam elke proevenreeks niet alleen veel tijd, maar
vooral veel gas, zoodat het bij waterstof en kooloxyd
groote bezwaren opleverde, meer dan twee of drie waar-
nemingen op eenzelfde plaats van het spectrum te doen.

In fig. 1 PI. II vindt men een graphische voorstelling
van hetgeen in bovenstaande tabel voorkomt, met dien
verstande, dat in de teekening 00k tusschengelegen

-ocr page 82-



			7"

		metingen zijn opgenomen, die men in de tabel niet vindt. De kromme lijnen zijn niet tusschen de waarnemingen door getrokken om een geleidelijken loop te verkrijgen, maar al de gegeven getallen liggen op de krommen. Blijkbaar is de uitkomst zeer goed in overeenstemming met de vervvachting. Terwijl het spectrum der Bunsen- sche vlam twee sterke verheffmgen vertoont, bezitten de spectra der kooloxydvlam en der waterstofvlam ieder slechts een belangrijk maximum. Dat der kooloxydvlam valt samen met het tweede, dat der waterstofvlam met het eerste maximum van de Bunsensche vlam, en het blijkt derhalve, dat bij de vorming van water voorna- melijk stralen worden uitgezonden, wier kleinste afwij- kingshoek in het gebruikte prisma omstreeks 39° 13' bedraagt, terwijl bij het ontstaan van koolzuur in hoofd- zaak golvingen worden opgewekt, waarvan de afwijkings- hoek nagenoeg ==38° 51' 20" is. Het verdient opmerking, dat in een der beide gevallen het koolzuur ontstond door de vcrbranding van koolwaterstoffen, in het andere geval door de verbranding van kooloxyde; op de uitge- zonden warmtestraling schijnt dit geen merkbaren invloed te hebben. Waar de krommen zeer steil zijn, kan natuurlijk een fout van enkele seconden in de instelling een tamelijk groot verschil in warmtewerking meebrengen. Hieruit, en uit de omstandigheid, dat nog niet alle mogelijke voor- zorgen genomen waren om de vlammen constant te houden, laten zich sommige afwijkingen, bijv. het door elkaar slingeren der waterkrommen, wel verklaren. Verder moet opgemerkt worden, dat bij deze proeven, in tegen- stelling met alle volgende, bolometer en spleet nog niet gesteld waren op den brandpuntsafstand voor middel- bare donkere stralen, zoodat op het bolometerreepje geen

-ocr page 83-

7 7

scherpe beelden van de spleet, maar verstrooiingsvlakjes
werden opgevangen. Het gevolg hiervan moest wezen,
dat de gevonden kromme lijnen te weinig steil werden, doch
wegens haar nagenoeg symmetrische gedaante kon dit
niet veel invloed hebben op de plaats van het maximum.
Later zal men gelegenheid hebben, zich hiervan nader
te overtuigen.

De warmte, die men in het spectrum van de Bun-
sensche vlam voorbij het koolzuur-maximum waarneemt,
en die zich met kleine verheffingen en dalingen doet
gevoelen tot op plaatsen, waar de deviatie minder dan
37°, dus de index van refractie minder dan 1,5 bedraagt,
schijnt een gevolg te zijn van de verbranding der water-
stof; want de waterstofvlam vertoont hetzelfde verschijn-
sel, terwijl ik, ook bij latere proeven, in het spectrum der
kooloxydvlam geen warmtestralen heb kunnen aantoonen,
wier brekingsindex aanmerkelijk kleiner was dan 1,514.

2. De gewone lichtgevende gasvlam.

Een kleine, spitse, lichtgevende gasvlam vertoont
het volgende spectrum.


Kleinste afwijking der stralen.	Galvano- meter- uitwijking.	Kleinste afwijking der stralen.	Galvano- meter- uitwijking.	Kleinste afwijking'der stralen.	Galvano- meter- uitwijking.
₄I°	I	39° 20'	209	38° 5°'	170
40° 40"	»'/.	39° 15'	180	38° 45'	53
40° 20'	9	39° 10'	141	38° 40'	26
40°	28	39° 5'	77	38° 3°'	*5
39° 5°'	58	39°	49	38° 20'	8
39° 4°'	109	38°57'3°"	62	38° io'	9
39° 3°'	197	38° 55'	no	38°	7
39° ²5'	214	38° 52'3°"	175	37° 5°'	7
39° 22' 30"	222	38° 51' 15"	185	37° 3°'	4%

-ocr page 84-



			7«

		Nemen we in aanmerking, dat bij omstreeks 40° 18' de uiterste zichtbare stralon gelegen zijn, dan blijkt uit deze getallen reeds terstond, welk een geringe betee- kenis de bekendheid met het lichtende spectrum heeft, vergeleken bij die met de ultraroode straling, wan- neer het geldt iets te weten omtrent den aard der bewegingen, welke in hoofdzaak het karakter eener vlam bepalen. Men ziet, dat bij 38⁰ 51' 20" wederom duidelijk een verheffing te voorschijn treedt, die wij naar aanleiding van de voorgaande proeven in verband mogen brengen met het ontstaan van koolzuur; doch niet zoo in het oog loopend is het maximum van het tevens gevormde water. Toch kan men dit laatste zeer goed herkennen bij de be- schouwing van de graphische voorstelling op plaat II, fig. 1 d. Tusschen 39° 5' en 39⁰ 20' toch vertoont de kromme een vrij sterke uitbuiging, en dit is juistde plaats, waar het uitstralingsmaximum van water zich bevinden moet. De voornaamste warmtestraling echter gaat uit van de gloeiende kooldeeltjes. Nemen we aan, dat de gelijk- matig voortloopende gestippelde lijn c c' een voorstelling geeft van de warmte, welke door die kooldeeltjes wordt uitgezonden (en uit andere proeven is gebleken, dat de uitstralingskromme van vaste lichamen een dergelijke gedaante heeft), dan ziet men duidelijk boven die kromme de beide maxima, aan het water en aan het kooldioxyde toekomende, uitsteken. Zelfs vertoont de gevonden kromme bij 39⁰ 25' wederom toenemende aangroeiing, juist op het punt, waar de uitstralingskromme der gloeiende koolstofdeeltjes hoogstwaarschijnlijk haar maximum heeft, en dus evenwijdig aan de as der abscissen loopt. Op die plaats bezitten de ordinaten der waterkromme 00k werkelijk toenemende aangroeiing.

-ocr page 85-

Het schijnt derhalve, dat men in het warmtespectrum
van een vlam zoowel de verbrandingsproducten a]s de
in de vlam gloeiende deeltjes herkennen kan aan den
vorm der uitstralingskromme.

3. De vlammen van zwavetkoolstof', van zivaveldamp en
van zwavelwaterstof.

Thans werd voor de spleet geplaatst een kleine
zwavelkoolstoflamp, ingericht ongeveer op de wijze der
gewone alcohollampjes, doch waarbij de pit door een
langere buis ging om het vlam vatten van de zoo ge-
makkelijk verdampende zwavelkoolstof in het reservoir
tegen te gaan. Ik verwachtte hier te zullen vinden twee
maxima: een bij 38° 51' 20", toekomende aan het kool-
zuur, en een ander, dat den aard der straling moest
doen kennen, uitgezonden bij de vorming van zwavel-
dioxyde. De uitkomst beantwoordde niet geheel aan de
verwachting: ik vond namelijk vicr maxima. Om de
beteekenis dier verheffingen nader te onderzoeken, heb ik
de proef een paar maal herhaald onder verschillende
omstandigheden. De volgende tabel geeft enkele der
gevonden getallen.


Kleinste	Zwavelkoolstofvlam			Kleinste	Zwavelkoolstofvlam
afwijking der				afwijking der
stralen.	I. II.		III.	stralen.	I.	II.	111.
39° 20'	3	2		38° 3°'	3V2	2
39° 15'	10	7		₃8° 2o'	3	2
39° 10'	9	6		38° io'	40	^J5
39° 5'	6	4		38° 7' 3°"	43	««Vi	5
39°	17	13		38° 5'	32	12
38° 55'	84	77		38°	21	13
38° 52' 3o"	128			37° 55'	30	*9
38° 51' *5"	136	100	58	37° 5°'	3i	21	18
38° 5°'	120	88		37° 45'	25	17 %
38° 45'	41	33		37° 4o'	16	12
38° 40'	19	12		37° 20'	2	2

-ocr page 86-



			So

		De uitwijkingen in kolom I zijn verkregen bij gebruik van een gewone katoenen pit. Aan het verbranden van het hydrogenium dezer pit meende ik het eerste maximum te moeten toeschrijven, daar dit viel tusschen 39° 15' en 39⁰ io' dus ongeveer op de plaats, waar het watermaximum ligt. Daarom werd voor een tvveede proevenreeks een pit van asbest in het lampje gebracht; de vlam was toen kleiner; alle ordinaten van de warmtekromme werden korter, zooals men in kolom II kan zien, maar het maximum tusschen 39⁰ 15' en 39⁰ io' bleef. Hoogstwaar- schijnlijk ligt op deze plaats dus nog een ander uit- stralingsmaximum, dat met de vorming van water niets te maken heeft, en waarvan de beteekenis voorloopig nog duister blijft. Aan het zwaveldioxyde komt het niet toe, zooals straks zal blijken. Het maximum van kooldioxyde treedt zeer duidelijk op, en volkomen op de plaats, waar het volgens de vroegcre proeven te verwachten was. Van de beide overige maxima is in kolom I dat, het- welk bij omstreeks 38⁰ 8' 20" gelegen is, grooter dan het laatste bij 37⁰ 52', terwijl in kolom II juist dit laatste maximum het grootere is. In fig. 2 a en b PI. II kan men zich er van over- tuigen, dat de plaats der twee maxima in de beide kromme lijnen volkomen overeenstemt. Kolom III ver- toont de waarden der maxima bij de verbranding van zwavelkoolstof, .waarin zwavel was opgelost. De vlam was toen zeer klein, waarschijnlijk omdat boven aan de pit zich zwaveldeeltjes tusschen de draden hadden af- gezet, doch nu was het laatste maximum ten opzichte van het voorlaatste sterk toegenomen. Het schijnt der- halve dat het laatste maximum eigen is aan het zwavel- dioxyde, terwijl omtrent de verheffing bij 38° 8' 20" de

-ocr page 87-



			8i

		onderstelling voor de hand lag-, dat ze misschien zou zijn toe te schrijven aan in de kern der vlam vervvarmde zwavelkoolstof; want bij de eerste proef was de vlam groot, en het middelste gedeelte er van bevond zich voor de spleet, zoodat de in het midden opstijgende zwavelkoolstof hare warmtestralen, gelijktijdig met die van de verbrandingsproducten in den zoom, door de spleet kon zenden. Bij de tweede proef echter bevond een hooger gedeelte van de vlam zich voor de opening, en kon men dus de aanwezigheid van minder onver- brande zwavelkoolstof verwachten; terwijl in het derde geval de verdamping veel minder snel plaats had, en dus de verbranding reeds kort bij de pit volkomen kon zijn. Maar deze opvatting moest natuurlijk aan andere waarnemingen worden getoetst. Wat betreft de straling, uitgezonden bij de vorming van zwaveldioxyde, deze kan men afzonderlijk verwachten bij verbranding van zwavel, terwijl zij in het spectrum der vlam van zwavelwaterstof waarschijnlijk zal optreden, gecombineerd met de uitstralingskromme van water. Wanneer men echter een stuk zwavel aansteekt, brandt het wel is waar met een vlam, doch deze is zoo laag en onbestendig, dat er moeilijk een warmtespectrum van gevormd kan worden. Na vele vergeefsche pogingen om door middel van bepaalde vormen van branders of door aan te blazen met lucht of met zuurstof een vlam te verkrijgen van een paar centimeters hoogte, besloot ik eindelijk de zwavel te koken en den damp aan te steken. Daartoe werd een vrij wijde reageerbuis tot over de helft gevuld met kleine stukjes zwavel, en ver- volgens uitgetrokken in een punt zoodat de opening een middellijn van minder dan i m.M. bezat. Wanneer men mi de zwavel aan het koken bracht, ontweok de damp 6

-ocr page 88-



			82

		met geweld door de namve opening, en ontbrandde in de meeste gevallen terstond van zelf tot een flinke vlam. Daar op deze wijze de inhoud van een reageerbuisje spoedig opgebruikt is, en het bezwaren zou meebrengcn, aanmerkelijk grootere hoeveelheden zwavel in het vertrek te verbranden, werd door een helper bij iedere waar- neming de zwavel even aan de kook gebracht met behulp van een Bunsensche vlam, die echtcr terstond vervvijderd werd, wanneer het scherm de spleet weer afsloot. Op nauwkeurigheid kan deze wijze van proef- ncming geen aanspraak maken, want het was onmogelijk het verdampen telkens in dezelfde mate te doen plaats hebben, en de vlam was dus zeer veranderlijk van grootte. De plaats van het maximum kan evenwel slechts zeer weinig daardoor veranderd schijnen. Als meest waar- schijnlijke waarden leidde ik uit een drietal waarnemingen op elke der aangegeven plaatsen van het spectrum de volgende uitwijkingen af, terwijl op geen andere plaats, het geheele spectrum langs, een spoor van warmte werd aangetoond: 38⁰ 10' o 37° go' 16 38° 5' 1 37° 45' 10 38° 3 37° 4o' 4 37° 55' 16 37° 35' o De kromme lijn, die de hieruit blijkende warmtever- deeling graphisch voorstelt (fig. 3), wijkt meer dan een der vroeger gevondene af van de symmetrische gedaante, en dit zal wel het gevolg wezen van de ongelijkmatig- heid der vlam. Maar niettemin kan men uit deze waar- nemingen veilig het besluit trekken, dat het zwaveldioxyde aanleiding gegeven heeft tot het laatste maximum van de zwavelkoolstofvlam. Ten overvloede werd nog onderzocht een vlam van

-ocr page 89-



			83

		zwavelwaterstof: deze gaf zeer duidelijk het maximum van water en een verheffing tusschen 38° en 37⁰ 40'. Moeilijker evenwel is het, zekerheid te verkrijgen aan- gaande den oorsprong van de verheffing bij 3 8° 8' 20". De betrekkelijke sterkte, waarmede deze optreedt in verschillende gedeelten van de vlam, doet zooals gezegd is vermoeden dat ze toekomt aan een stof, die zich in de kern bevindt, waar door gebrek aan zuurstof de ver- branding niet volledig kan zijn. Er is echter wel eenig bezwaar tegen de meening, dat deze in sommige ge- vallen zeer belangrijke warmtewerking zou uitgaan van verwarmden zwavelkoolstofdamp; want dan kon men b. v. met evenveel recht verwachten, in het spectrum van iedere vlam, welke in dampkringslucht brandt, eene zeer duidelijke uitstralingskromme van stikstof te zullen vinden, daar deze toch overal in ruime mate aanwezig is, of men zou bij een vlam van lichtgas gemakkelijk de koolwaterstoffen moeten herkennen, die eveneens in het binnenste deel der vlam onverbrand opstijgen. Met Dr. J. D. van der Plaats alhier over deze proeven sprekende, werd ik door hem herinnerd aan de verbin- ding COS, koolstofoxysulphide. Om meer dan eene reden k'wam het mij waarschijnlijk voor, dat in de vorming van dit lichaam de oorzaak gelegen zou zijn voor het optrcden van het voorlaatste maximum in het spectrum der zwavelkoolstofvlam. Immers COS kan zeer goed een verbrandingsproduct van CS₂ zijn bij onvoldoende toetreding van zuurstof, en zoo zou dus geen inbreuk worden gemaakt op den tot nu toe geldig bevonden regcl, dat gassen slechts bij him ontstaan een belang- rijke hoeveelheid warmtcstralen uitzenden. Maar bij de reeds bekende uitstralingsmaxima valt nog een andere regelmatigheid op te merken, namelijk dat de golflengte

-ocr page 90-



			84

		dcr in hoofdzaak uitgezonden stralen toeneemt naarmate het moleculairgewicht van het stralend lichaam grooter is. Hoewel een dergelijke samenhang nog door veel te weinig voorbeelden wordt gestaafd om als regel te kun- nen gelden, zoo is het bestaan daarvan toch zeer aan- nemelijk voor onze voorstelling. Het moleculair gewicht nu van COS is klciner dan dat van S0₂, terwijl daaren- tegen het moleculairgewicht van CS.₂ grooter is; en men kan daarom eerder verwachten dat stralen, wier golf- lengte kleiner is dan die van de door S0.₂ uitge- zondene, te danken zijn aan de trillende beweging van COS, dan dat ze zouden uitgaan van de zwaardere z wa velkoolstofde eltj es. Nu moest echter worden uitgemaakt, of werkelijk in de zwavelkoolstofvlam koolstofoxysulphide als tusschen- product wordt gevormd. Wanneer men beproeft, de gassen uit de kern van zulk een vlam op te zuigen in een aspirator, dan blijkt reeds terstond, dat een belangrijke hoeveelheid vrije zwavel wordt medegevoerd, die zich deels in de buis- geleiding afzet, deels als een dichte wolk in den aspirator verbreidt. Om derhalve de gasvormige pro- ducten afzonderlijk te verkrijgen, bracht ik tusschen het metalen buisje, dat in het midden der vlam eindigde, en den aspirator een wijde, met watten opgevulde, glazen buis, in welke nu de zwavel volkomen werd tegengehouden. Als aspirator diende een flesch van een paar liter inhoud, waaruit men van onderen het water langzaam kon laten wegvloeien, terwijl door de stop, behalve de zuigbuis, nog een tot den bodem reikende buis was gebracht, door welke wederom water in de flesch kon worden toegelaten wanneer men het opgevangen gas wenschte uit te drijven.

-ocr page 91-



		85

Het gasmengsel, dat aldus uit de zwavelkoolstofvlam wordt opgezogen, moet als hoofdbestanddeel stikstof be- vatten; waarschijnlijk bestaat niet veel meer dan een vijfde gedeelte uit verbrandingsproducten, en deze zijn dan nog hoofdzakelijk koolzuur en zwaveldioxyde, zoodat het koolstofoxysulphide, indien het aanwezig is, toch slechts in geringe hoeveelheid kan voorkomen. Verder kunnen nog aanwezig zijn onverbrande zwavelkoolstof en misschien kooloxyd benevens sporen van zwavel- waterstof. Koolstofoxysulphide is in zijne eigenschappen moeilijk te onderscheiden van de combinatie der bovengenoemde bijmengselen: er bestaat geen enkele duidelijk sprekende reactie op het gas, wier uitkomst niet even goed zou kunnen worden toegeschreven aan een der veront- reinigingen. Daarom was het noodzakelijk deze laatste te verwijderen, en hierbij volgde ik op raad en met de welwillend verleende hulp van Prof. H. C. Dibbits de methode, door P. Klason aangegeven. ') Het gas werd eerst geleid door sterke potaschloog (i deel kalihydraat en 2 deelen water), waardoor CO,₂, S0₂ en H₂S worden geabsorbeerd; vervolgens door een U vormig buisje met triaethylphosphine, welk lichaam de eigenschap bezit om CS₂ terug te houden; eindelijk door zuiver sterk zwavelzuur, dat den hoogst onaange- naam riekenden en vergiftigen damp van het triaethyl- phosphine in zich opneemt. Aldus gezuiverd, kan het gasmengsel nog slechts bestaan uit stikstof, koolstof- oxysulphide en kooloxyd. Hierop werden nu de beide door Klason aanbevolen kenmerkende reacties op COS toegepast. De eerste

	') Journal fur prakt. Chemie, neue Folge 36, p. 64�74.

-ocr page 92-



			86

		bestaat daarin, dat men het gas langzaam door een heldere oplossing van loodacetaat voert. Na eenige minuten werd in de uitmonding van het buisje een donker bruin aanslag zichtbaar, spoedig daarop nam men een duidelijke troebeling in de vloeistof waar, en na verloop van een half uur had zich een bruinachtig zwart neer- slag gevormd, alles volkomen in overeenstemmmg met hetgeen door Kxason beschreven wordt als de kenmer- kende reactie voor koolstofoxysulphide. H₂S, waar van zelfs in het oorspronkelijk gasmengsel de aanwezigheid twijfelachtig was, kan na de zuivering door potaschloog geen aanleiding tot het zwarte neerslag hebben gegeven. Om te onderzoeken, of misschien sporen van zwavel- koolstof daartoe in staat waren, liet ik met zwavelkool- stofdamp verzadigde lucht geruimen tijd door een gelijke oplossing van loodacetaat strijken, doch nam daarbij niet de minste troebeling waar. Het gevoeligste reagens op koolstofoxysulphide is volgens Klason joodstijfsel. Een licht blauw gekleurde, zeer verdunde joodstijfseloplossing wordt door zuiver COS na verloop van eenige minuten langzaam ontkleurd. Volkomen hetzelfde verschijnsel nu bracht ons gasmeng- sel te weeg; en hoewel eene dergelijke verkleuring ook plaats heeft wanneer men S0₂ door de oplossing voert, zoo is de mogelijkheid, dat aan dit lichaam de werking voornamelijk zou zijn toe te schrijven, hier toch buiten gesloten wanneer wij in aanmerking nemen, dat de ge- bruikte hoeveelheid potaschloog, waardoor het gas in kleine bellen opsteeg, voldoende was om ruim 3 liter S0₃ te binden. Beide reacties hebben derhalve bewezen, dat in de zwavelkoolstofvlam koolstofoxysulphide als tusschenpro- duct gevormd wordt: een feit, dat door het onderzoek

-ocr page 93-



			87

		van het warmtespectrum der vlam aan het licht is gebracht. 4. Waterstof, brandend in tegenwoordigheid van chloor en van broomdamp. Wanneer men door de buitenste buis van een glazen knalgasbrander waterstof laat uitstroomen, deze aansteekt, en vervolgens door het binnenste buisje chloor in plaats van zuurstof laat toetreden, verandert de vlam duidelijk van aanzien. In de plaats van de breede, bijna kleur- looze waterstofvlam komt nu een smallere, spitse, blauwachtig witte vlam, waarin zoutzuur gevormd wordt. Ik verwachtte natuurlijk in het warmtespectrum van deze wederom te zullen vinden twee maxima: het be- kende van water, en tevens dat van zoutzuur. Maar hoe 00k, door den stand der kraantjes en de drukkingen te veranderen, de hoeveelheden der in de vlam tredende gassen geregeld werden, het mocht mij niet gelukken iets anders te ontdekken aan het spectrum der gewone waterstofvlam, Het was echter moeilijk denkbaar, dat de warmteuitstraling volkomen dezelfde blijven zou, niettegenstaande er een geheel ander lichaam gevormd werd en de vlam zichtbaar eene wijziging onderging. Misschien verbond zich steeds het grootste gedeelte der waterstof met de aan alle kanten toetredende zuurstof, terwijl het chloor meercndeels onveranderd ontweek. Een vrij sterke chloorlucht in het vertrek staafde dit vermoeden. Er was nog een andere ongunstige omstan- digheid. De beschikbare hoeveelheden waterstof en chloor waren niet zoo groot, dat uren achtereen een chloorwaterstofvlam onderhouden kon worden; er moest dus voortdurend iemand nabij den spectrometer staan,

-ocr page 94-



					88

		die de kraantjes regelde en, telkens als er een waar- neming gedaan zou worden, de vlam ontstak. Maar beweging van personen in de omgeving des spectro- meters heeft steeds nadeeligen invloed, en daaraan kon het zeer goed toe te schrijven zijn, dat wellicht een kleine verheffing van de uitstralingskromme, niet ver van het watermaximum, mij ontgaan was. Ik nam dus bij een herhaling van de proef de volgende voor- zorgen. Vooreerst werd het chloor door het buitenstc, de waterstof door het binnenste buisje geleid, zoodat deze laatste bij het uittreden aan alle zijden door chloor- houdende lucht omringd was. De voorraad waterstof, meer dan 40 liter, bevond zich in een slechts ten halve gevulden, grooten gaszak, waarin de drukking door een daarop geplaatst gewicht vrij constant gehouden kon worden. Het chloor was verzameld in een glazen flesch van ongeveer 2 5 liter inhoud; door de stop gingen, goed sluitend, twee buizen, waarvan de eene tamelijk wijd was en tot op den bodem reikte, terwijl de anderc haar uitmonding geheel boven in de flesch had. Deze laatste buis was voor den afvoer van het gas bestemd, en dus verbonden met den brander. Om een gelijk- matige uitstrooming te verkrijgen, liet ik met een constante, doch willekeurig te regelen snelheid een verzadigde oplossing van keukenzout door de wijde buis, waarop een trechter was aangebracht, in de flesch vloeien. Keukenzoutoplossing werd gebruikt, omdat daarin veel minder chloor wordt opgenomen dan in zuiver water; bovendien was de oplossing reeds nagenoeg ver- zadigd met chloor, omdat ze gediend had bij het opvangen van dat gas na de bereiding. Het reservoir van dit zoute water hield minstens 30 liter in, en was ingericht

-ocr page 95-



	8₉

als fiesch van Mariotte, om constante drukking te ver- zekeren. Bovendien bevatte de uitstroomingsbuis twee achter elkaar geplaatste kranen, zoodat men, als een van beide geheel openstond, met de andere de stroom- snelheid kon regelen. Men liet dan die tweede kraan in den gewenschten stand en kon nu door middel van de eerste de uitvloeiing telkens doen ophouden, of met die bepaalde snelheid doen plaats hebben. Een dergelijke indenting met twee kranen was ge- plaatst tusschen den waterstofzak en den brander, en de vier kranen konden door mij zelven gemakkelijk bereikt worden, terwijl ik voor de kijkers gezeten was. Boven den brander waren een paar platina electroden, waar tusschen ik met behulp van een kleinen inductie- toestel een vonkje kon laten overspringen om telkens de vlam aan te steken. De tegenwoordigheid van een helper was thans geheel overbodig, ik behoefde slechts armen en hoofd te bewegen om alle noodige verande- ringen tot stand te brengen en hare uitwerking gade te slaan. De regelingskranen werden nu eerst zoodanig gesteld, dat een zoutzuurvlam van behoorlijke grootte, ongeveer 3 c.M. lang, voor de spleet gevormd werd en daarop bepaalde ik stap voor stap de uitstraling, na elke waarneming den gastoevoer afsluitende om niet noodeloos gas te verliezen. Op deze wijze konden de metingen een paar maal herhaald worden, en tevens ter vergelijking het spectrum bepaald van de vlam, geleverd door volkomen denzelfden waterstofstroom, doch zonder toevoer van chloor. De in de beide spectra gevonden uitwijkingen vindt men hier nevens elkander gesteld.

		■

-ocr page 96-


Kleinste afwijking der stralen.	Water met toevoer van chloor.	stofvlam zomler toevoer van chloor.	Kleinste afwijking der stralen.	Waterstofvlam met zonder toevoer van toevoer van chloor. chloor.
39° 3o'	4	4V>	39° 7'30"	25	20
39° 25'	7	8V2	39° 5'	18	¹3
39° 20'	17	19	39° 2'3°"	13	8/₂
39° 15'	3i	38	39°	11	5'/₂
39° 12' 30"	33V,	48	38° 55'	7	4
39° 10'	29	32%	38° 50'	5	3

Hot maximum der uitgestraalde warmte ligt voor de
beide vlammen bijna op dezelfde plaats; bij de vlam,
waarin zoutzuur gevormd wordt, hoogstens een halve
minuut verder van het zichtbare spectrum verwijderd,
dan bij de gewone waterstofvlam; doch terwijl van
39° 30' tot voorbij 39° 10' de straling dezer laatste
de grootere is, vertoont in het verdere gedeelte van
het spectrum de zoutzuurvlam belangrijker warmtewerking.
Een blik op fig. 4 doet terstond zien, dat bij de laatst-
genoemde toch nog een groot gedeelte van de water-
stof tot water verbrand is, doch het overige heeft zich
vereenigd met chloor onder uitzending van warmtestralen,
wier maximum ergens in de omgeving van 39° schijnt
te liggen. Een juiste bepaling van dat maximum is op
deze wijze kwalijk bereikbaar; maar wanneer men door
de gestippelde lijn voorgesteld denkt de warmte, die
door het nu gevormde water wordt uitgestraald, dan
kan men toch uit de overblijvende oppervlakte eenigs-
zins nagaan, hoe de verdeeling der warmte in het zuiver
zoutzuurspectrum ongeveer zijn zal.

Terloops zij nog opgemerkt, dat in deze reeks de
hellingen der waterkromme steiler zijn dan bij de vroeger
(biz. 75) gemelde proefneming; de oorzaak hiervan ligt

-ocr page 97-



			9i

		in de omstandigheid, dat nu de spleet en de bolo- meter geplaatst zijn op den brandpuntsafstand voor mid- delbare donkere stralen, wat bij de eerste proeven niet het geval was. ^J) Het gevonden resultaat omtrent den vermoedelijken afwijkingshoek der sterkst werkende stralen van zout- zuurgas eischte nadere bevestiging. Ik wenschte daarom waterstof te doen brand en in een atmospheer van niets dan chloor. Aan een peervormig lampeglas werd op het dikke gedeelte een plat vlak geslepen, zoodat daar een ovale opening ontstond, omstreeks 2 ^l/_t c.M. hoog, 1 7₂ ^C-M- breed, die door een gepolijst steenzoutplaatje gesloten kon worden. Van onderen was in het lampeglas een goed sluitende en met paraffine doortrokken kurk gebracht, waardoor nevens elkaar de beide aanvoerbuizen der gassen staken, benevens twee platinadraden, tusschen welke een inductievonkje moest overspringen boven de opening van de waterstof buis. Deze laatste was zoo- danig gesteld, dat de vlam ongeveer in het midden van het glas en ter hoogte van de steenzoutplaat kwam. De andere buis was wijder, om steeds chloor in over- maat te kunnen aanvoeren, en had hare uitmonding slechts weinig boven den bodem. Ook van boven was het lampeglas met een kurk gesloten; in deze paste een tamelijk wijde buis, welke door een opening in de muur met de buitenlucht communiceerde. Men kon derhalve het glas voortdurend met chloor gevuld houden, ■) Wanneer men echter fig. i c en fig. 4 a op PI. II met elkander vergelijkt, dan is dit verschil in helling sterker dan met de vverkelijkheid overeenkomt; maar die beide lijnen zijn ook niet direct onderling vergelijkbaar, daar in de figuren i, 2 , 7 en 8 de ordinaten slechts half zooveel millimeters bedragen als de correspondeerende galvanometeruitwijkingen, terwijl in de figuren 3, 4, 5 en 6 de galvanometeruitwijkingen in hare ware grootte zijn voorgesteld.

-ocr page 98-

zonder daarvan hinder te hebben in het vertrek; het
gevormde zoutzuur en het overtollige chloor ontweken
terstond in de buitenlucht. Omdat het chloor niet geheel
vrij was van zuurstof en alle dampkringslucht niet
spoedig uit het lampeglas verdreven kon worden, was
het te verwachten, dat er ook water ontstaan zou;
hierin loste het zoutzuur terstond op, en bij de eerste
proefnemingen druppelde de oplossing aan alle kanten
langs den binnenwand van het glas en ook langs het
steenzoutplaatje. Het gevolg hiervan was, dat ik spoedig
nauwelijks een spoor van warmtewerking meer kon ont-
dekken, omdat de door zoutzuur uitgezonden straling
juist door die oplossing bij voorkeur scheen te worden
geabsorbeerd. Om aan dit bezwaar te gemoet te komen,
werd de ruimte in het glas zoowel boven als beneden
de vlam aangevuld met stukjes chloorcalcium, en tevens
werd de chloorstroom versterkt. Nu konden verscheidene
waarnemingen worden gedaan, alvorens zich zoutzuur-
oplossing tegen de wanden afzette.

De regeling der kraantjes geschiedde evenals bij de
vorige proef; hier volgen de verkregen uitkomsten:


Kleinste afwijking der stralen.	Waterstof, brandend in chloor.	Kleinste afwijking der stralen.	Waterstof, brandend in chloor.
39° ²⁰'	I	39°	13
39° 15'	■ v.	38° 55'	8
39° io'	7	38° 5°'	3
39° 5'	ii	38° 45'	1

Het maximum ligt alzoo bij 39⁰ 1' 30". Aan den kant
der kleinere golflengten is de helling der kromme (fig. 5)
iets geringer dan aan de andere zijde; dit kan het gevolg
zijn van de vorming van een kleine hoeveelheid water,

-ocr page 99-



		93

	want noch de waterstof, noch het chloor waren absoluut vrij van dampkringslucht.

Het zou voorzeker niet onbelangrijk zijn geweest, nu ook de plaatsen in het spectrum te kennen, waar de uitstralings- maxima, van broomwaterstof en van joodwaterstof ge- legen zijn. Evenals dit in chloor geschied is, kan ook in een atmospheer van broomdamp waterstof worden ontstoken; doch de maatregelen, die men moet nemen, om deze vlam gedurende eenigen tijd rustig te doen branden voor den spectrometer, en wel zoodanig, dat hare straling voortdurend toegang heeft tot het instrument, brengen groote moeilijkheden mee. Ik heb getracht voor het beoogde doel dezelfde inrichting te gebruiken, waarmee de zoutzuurvlam verkregen was, en verbond daartoe het wijdste der beide buisjes, die door den bodem van het lampeglas gebracht waren, met een klein reservoir, waarin bromium verwarmd werd. Spoedig was het ge- heele lampeglas gevuld met den donkerbruinen broom- damp , en kon door het inductievonkje de door het tweede buisje toegelaten waterstof ontstoken worden. Doch daar de broomdamp bij gewone temperatuur nog lang niet de spanning der dampkringslucht bezit, werd deze laatste niet uit het glas verdrongen, en een groot deel van de waterstof verbrandde dus tot water, waarin het broom- waterstofzuur oploste. In korten tijd waren de wanden en ook het steenzoutplaatje beslagen, zoodat een groot deel der uitgestraalde Avarmte spoedig geabsorbeerd werd. Letten we hierbij nog op de omstandigheid, dat de ver- bindingswarmte van waterstof met broom zeer veel geringer is dan die van waterstof met chloor en dat de straling, welke door de vlam wordt uitgezonden, dus

-ocr page 100-



			VM

		reeds om deze reden alleen moeilijk waarneembaar zal zijn, dan is het zeer omvaarschijnlijk dat op de genoemde wijze eenig resultaat te verkrijgen is. Het is mij dan ook niet mogen gelukken, bij deze proef iets anders te vinden dan het maximum van water. Men zou het spec- trum van broomwaterstof zuiver verkrijgen, wanneer de broomdamp op de spanning der atmospheer gebracht werd; maar daartoe moest de geheele omgeving der vlam op een temperatuur van ongeveer 6o° C worden ge- houden, en de vrij ingewikkelde inrichting, welke hiertoe noodzakelijk zou zijn, heb ik niet verwezenlijkt. 5. Dc cyaanvlam en de vlam van kooloxyde in zuurstof. Tot nu toe hebben we slechts uitstralingsmaxima ont- moet van samengestelde lichamen; de vraag doet zich voor, of het ook mogelijk is op dergelijke wijze gol- vingen te vinden, die worden opgewekt bij het ontstaan van eenig elementair gas. Daartoe zouden we kunnen ge- raken, indien we zulk een element in zekeren zin als ver- brandingsproduct konden verkrijgen, dat wil zeggen het moest zich vormen in een vlam onder vrijwording van warmte. Cyaangas nu denkt men zich, in verband met zijne eigenschappen, zoo geconstitueerd, dat de beide groepen CN door middel van de koolstofatomen aan elkaar ver- bonden zijn; tusschen de stikstofatomen zou derhalve in deze verbinding een losser band bestaan dan in het molecuul stikstof, en bij de verbranding van het gas wordt nevens koolzuur ook stikstof gevormd. Wanneer het ontstaan van dit laatste product onder warmteont- wikkeling geschiedt (of dit het geval is, heb ik in eenige boeken over thermochemie, die ik hieromtrent raad- pleegde, niet gevonden), dan kan men in het spectrum

-ocr page 101-

der cyaanvlara twee maxima verwachten: het maximum
van koolzuur en dat van stikstof.

Uit kwikcyanide werd op de gewone wijze het gas
ontwikkeld en opgevangen in een groote runderblaas,
die bijna 8 liter inhoud had, doch niet geheel gevuld
werd. Onder een vrij constante drukking, door ge-
wichten op de blaas uitgeoefend, stroomde het cyaangas
vervolgens door een buis met chloorcalcium naar den
brander, en word daar telkens met behulp van een
lichtgasvlammetje aangestoken.

Als gemiddelden uit een viertal waarnemingen vond
ik de getallen, voorkomende in de tweede kolom der
volgende tabel.


Kleinste	Warmtestraling der		Kleinste	Warmtestraling der
afwijking der stralen.	Cyaanvlam.	Bunsensche vlam.	afwijking der stralen.	Cyaanvlam.	Bunsensche vlam.
39° 20'	'V,	22	39° 5'	2 V,	15 V₂
39° 17'30"	2		39°	4%	m
39° 15'	4 7,	44	38° 55'	34'A	81
39° 12'30"	8	52	38° 51'i5"	101	155
39° ^IO'	8V4	40	38° 45'	28 V,	41
39° 7'3°"	3 7*		38° 40'	7	16

Hier vertoont zich alzoo, behalve het bekende kool-
zuurmaximum, een verheffing wier toppunt bij ruim
39° 11' gelegen is, dus zeer nabij het watermaximum.
Dat het hiermede echter niet samenvalt, daarvan heb ik
mij overtuigd door terstond na afloop dezer proevenreeks
nogmaals het spectrum eener Bunsensche vlam te be-
palen, die koolzuur en water levert; de hierbij gevonden
galvanometeruitwijkingen staan ter vergelijking in de
derde kolom. Wei vertoont het koolzuur-maximum in
kolom II (waarschijnlijk door een instellingsfout) een
geringe verschuiving naar den kant der grootere golf-

-ocr page 102-

lengten ¹), doch deze verschuiving is niet groot genoeg
om het verschil in plaats tusschen de beide andere
maxima te verklaren.

Is nu echter deze uitstralingskromme, wier toppunt
ongeveer bij 39° n' ligt, werkelijk toe te schrijven aan
in de vlam gevormde stikstof? Een terugblik op hetgeen
gevonden is bij de vlammen van kooloxyd en van
zwavelkoolstof, doet hieromtrent eenigen twijfel ont-
staan. In de spectra dezer beide vlammen toch kwam
terzelfder plaatse eveneens een klein maximum voor,
waarvan de grootste ordinaat bijna dezelfde verhouding
had tot de bijbehoorende maximum-ordinaat van het
koolzuur, als dit in het spectrum der cyaanvlam het
geval is. Ten einde na te gaan, of misschien die vroeger
gevonden kleine maxima (wier plaats niet met nauw-
keurigheid was vastgesteld) aan den storenden invloed
van gloeienden waterdamp hun ontstaan te danken had-
den, werd nogmaals een vlam van goed gedroogd
kooloxyd aan het onderzoek onderworpen, en wel met het
resultaat, dat bij 39⁰ 11'30" toch wederom duidelijk een
verheffing optrad, zooals blijkt uit de volgende getallen.


Kleinste afwijking	Warmte der	Kleinste afwijking	Warmte der
der stralen.	kooloxydvlam.	der stralen.	kooloxydvlam.
39° 15'	9	38° 55'	83
39° 12' 30"	16	38° 52' 30"	200
39° 1°'	15	38° 51' 15"	226
39° 7' 3°"	8	38° 5°'	"7/,
39° 5'	5	38° 45'	59
39°	�	38° ₄o'	11

^l) In fig. 6 is deze verplaatsing nauwelijks zichtbaar, maar ze blijkt, wanneer
men de getallen ter weerszijde van het maximum in de beide spectra met
elkander vergelijkt. Het is echter uiterst moeilijk, in een geval als dit den vorm
der uitstralingskrommen nauwkeurig te bepalen; want de hellingen zijn hier z66
steil, dat een instellingsfout van %' aanleiding geeft tot een verschil in galvnno-
meteriiitwijking van 5 tot 10 schaaldeelen.

-ocr page 103-



			*<>1*

		Onmiddellijk daarna werd weer het spectrum der Bun- sensche vlam ter vergelijking bepaald; het eerste maximum van deze bleek ruim i° 30' meer naar den kant der kleinere golflengten gelegen te zijn. Tusschen het warmtespectrum der cyaanvlam en dat der kooloxydvlam bestaat alzoo geen noemenswaardig verschil en wij verliezen het recht om het eerste maxi- mum in het cyaanspectrum toe te schrijven aan de stik- stof ah verbrandingsproduct. Toch zou het niet geheel onmogelijk zijn, dat de stikstof hierbij een rol speelde. Dit gas is namelijk steeds in ruime mate aanwezig bij elk verbranding-sproces in de lucht, en wellicht wordt het daarbij zoo zeer verwarmd, dat het in staat is, zelf eene merkbare straling uit te zenden. De cyaanvlam bevat meer stikstof dan de vlammen van kooloxyd en van zwavelkoolstof: daaraan zou men dan genegen zijn toe te schrijven, dat in het spectrum der eerstgenoemde vlam het bedoelde maximum een weinig grooter is met betrekking tot dat van het koolzuur, dan in de beide andere vlammen. Bij verbranding van ammonia moet 66k naar ver- houding veel stikstof in de vlam aanwezig zijn, en het onderzoek van het spectrum dezer vlam zou kunnen dienen om de gestelde hypothese te toetsen, ware het niet, dat de vermoedelijke uitstralingskromme van stik- stof nagenoeg samenvalt met de waterkromme, die natuurlijk gelijktijdig zal optreden, en waarvan zij niet te scheiden zal zijn. Indien echter die verheffing bij 39⁰ 11' 30" alleen aan gloeiende stikstof haar ontstaan te danken heeft, zal ze niet kunnen optreden wanneer bijv. kooloxyd brandt in een atmospheer van enkel zuurstof. Om dit geval te verwezenlijken, richtte ik weer een 7

-ocr page 104-



			98

		peervormig lampcglas in met een zijdelingsche opening welkc door een zoutplaatje gesloten kon worden, juist zooals bij het onderzoek naar het zoutzuurmaximum. Thans was echter door de kurk, die het glas van boven afsloot, een glazen buisje van slechts i d.M. lengte gebracht, dat dienen moest om het invallen van de dampkringslucht eenigszins tegen te gaan; het afvoeren van de overtollige gassen naar buiten, zooals dit ge- schicden moest bij het gebruik eener overmaat van chloor, was nu natuurlijk onnoodig. Een uitgetrokken glazen buisje, door den kurken bodem gebracht zou als brander dienen voor hct kooloxyd, terwijl een ander buisje, kort boven den bodem uitmondend, de zuurstof moest aanvoeren. � Doch er doet zich een moeielijk- heid voor: kooloxyd ontbrandt niet door een inductie- vonk, en toch moet binnen die afgesloten ruimte bij elke waarneming de vlam worden aangestoken. Om hierin te voorzien bracht ik door den bodem nog een derde, zeer nauwe buis, die schuin naar den brander gericht was en ongeveer terzelfder hoogte eindigde. Door deze kon lichtgas worden aangevoerd, een induc- tievonkje deed dit ontbranden en do zoo gevormde kleine gasvlam was in staat, de verbranding van het inmiddels toegelaten kooloxyd in te leiden. Doch nadat dit een paar malen geschied was, bleek het lichtgasbuisje door de enorme hitte der in zuurstof brandende vlam toege- smolten te zijn. Een buisje van een andere glassoort onder- ging spoedig hetzelfde lot, en ik zou dus hebben moeten overgaan tot het doen vervaardigen van een brander uit platina, indien ik niet door een toeval bemerkt had, dat in de zuurstofatmospheer de inductievonk wel in staat scheen te zijn het kooloxyd aan te steken , terwijl de hitte dier vlam niet zoo groot was, dat het buisje dichtsmolt.

-ocr page 105-

Nadat op dcze wijze eenige warmtebepalingen in het
spectrum waren verricht, ging echter het aansteken der
vlam minder zeker, hoewel de inductievonk en de gas-
toevoer even sterk waren gebleven, en eindelijk bleek
het onmogelijk, het kooloxyd te doen ontbranden. Ik
kwam op de gedachte, of het aanvankelijk succes wellicht
een gevolg kon zijn geweest van de aanwezigheid eener
zeer geringe hocveelheid lichtgas of waterstof, waarvan
enkele moleculen telkcns de verbranding hadden ingeleid,
doch die nu opgebruikt was. Daar door het dichtsmelten
van het buisje de lichtgastoevoer was afgesloten, meende
ik beter te doen met op een andere wijze een uiterst
kleine hoeveelheid waterstof boven den brander te brengen,
namelijk door de chloorcalciumbuis, die zich in de
kooloxydgeleiding bevond, voor een oogenblik weg te
nemen. De medegevoerde waterdamp zou dan door
het inductievonkje worden ontleed, en de vrijgekomen
waterstof misschien in staat zijn, onder den invloed der
vonk het kooloxyd te doen ontbranden.

De uitkomst beantwoordde maar al te zeer aan de
verwachting: het mengsel van kooloxyd en zuurstof, dat
zich allengs in het lampeglas gevormd had, ontplofte,
en maakte op deze wijze een zeer ongewenscht einde
aan de proefneming.

De weinige metingen, die reeds waren gedaan, laat
ik hier volgen.


Kleinste afwijking der stralen.	Kooloxyd, brandend in zuurstof.	Kleinste afwijking der stralen.	Kooloxyd, brandend in zuurstof.
39° 20'	3	39° 5'	4
39° 15'	8	39°	1
39° 12'30"	20	38° 57' 30"	«v.
39° 10'	14	38° 55'	28

-ocr page 106-



		IOO

	Men ziet, dat voor hot optredon van een maximum bij 39⁰ 11'30" dc tegemvoordigheid van stikstof niet noodzakelijk is. Of echter bij afwezigheid van stikstof de betrekkelijke intensiteit van het maximum grooter dan wel kleiner is, wordt door de gevonden getallen niet beslist, daar de plaats van het koolzuurmaximum nog niet bereikt was, en het is dus evenmin een uit- gemaakte zaak, dat de stikstof er geen invloed op heeft. ') De vraag, wat de oorsprong is van de bedoelde ver- heffing, blijft alzoo onopgelost. Kooloxyd of zuurstof, welke beide in de vlam aanwezig zijn, kunnen er aan- leiding toe gegeven hebben, maar misschien 00k behoort dit maximum wel tot de uitstralingskromme van kool- zuur, zoodat het zou wijzen op een secundaire, steeds in het koolzuurmolecuul voorkomende periode. Tot mijn spijt ben ik niet in de gelcgenheid geweest, door herhaalde proefneming in deze kwestie dieper door te dringen; voor het oogenblik schijnt het mij het meest aannemelijk toe dat wij hier te doen hebben met de uitstraling van kooloxyd, daar dit gas toch hoogstwaar- schijnlijk in de vlam, zelfs in de kooloxydvlam, voort- durend als tusschenproduct wordt gevormd. Met een enkel woord wil ik aan de beschrijving dezer proevenreeks nog toevoegen, op welke wijze het steen- zoutplaatje, dat de opening in het lampeglas afsloot, beschermd werd tegen de inwerking van de vochtigheid

') Magnus , Tyndall en RoNtgen komen bij hunne proeven omtrent de absorptie van warmtestraling door gassen eenstemmig tot het besluit, dat atmo- spherische lucht, en dus 00k stikstof, voor de straling van de door hen gebruikte warmtebronnen zoo goed als volkomen diathermaan is. Dit feit pleit voor de opvatting, dat de stikstof bij onze stralingsverschijnselen geen merkbare rol speelt. Op denzelfden grond moeten wij 00k den direclen invloed der zuurstofmole- culen voor onwaarschijnlijk houden.

-ocr page 107-



			IOI

		der omgeving. De naar binnen gekeerde zijde werd droog gehouden door een in het lampeglas hangend korfje met chloorciilcium, terwijl langs den buitenkant een langzame stroom van droge en eenigszins verwarmde lucht opsteeg. Deze luchtstroom werd verkregen door een schuingestelde koperen buis van omstreeks 80 c.M. lengte, waarvan de bovenste opening juist onder het zoutplaatje kwam, beneden het midden met een gasvlam te verhitten. De lucht binnen de buis steeg dan op en werd aangevuld door nieuwe lucht, die echter genood- zaakt was, alvorens in de buis te komen, over chloor- calcium te strijken. Aan deze eenvoudige inrichting was het te danken, dat het steenzout volkomen droog en helder bleef, hoewel de atmospheer in die dagen zeer vochtig was. 6. De vlam van phosphorioaterstof. De vlam van brandenden phosphorus zendt een sterk, wit licht uit, hetwelk zich bij oppervlakkige beschouwing niet onderscheidt van dat eener gewone gasvlam. Bij deze laatste wordt het lichtgevend vermogen, gelijk bekend is, toegeschreven aan in de vlam gloeiende vaste kooldeeltjes; doch waaraan dankt nu de phosphorvlam haar helder licht, terwijl toch het verbrandingsproduct P_a O. bij de daar heerschende temperatuur waarschijnlijk gasvormig is? Reeds deze vraag maakl het onderzoek naar het spectrum der phosphorvlam belangrijk, want wij kunnen met recht verwachten, dat de aard der straling zeer zal afwijken van die der gewone gasvlam, hoewel de beide spectra in het lichtend gedeelte slechts weinig van elkaar verschillen; maar bovendien opent dat onder-

-ocr page 108-



			102

		zoek de kans op het vinden van het uitstralingsmaximum der verbinding P₂ 0_. Phosphorus met een constante vlam voor de spleet des spectrometer te doen branden, is cchter uiterst moeielijk; daarom besloot ik tot de bereiding van phos- phorwaterstofgas, dat, behalve water, toch ook phosphor- pentoxyde als verbrandingsproduct levert en wel onder dezelfde lichtverschijnselen. Het experimenteeren met een belangrijke hoeveelheid phosphorwaterstof eischt groote behoedzaamheid, daar het gas vergiftig is en zeer gemakkelijk ontbrandt. In de eerste plaats werd zorg gedragen, dat bij de bereiding de vloeibare verbinding P₂ H₄ niet ontstond, en het gas dus niet zelf-ontbrandbaar was. Daartoe werd het ont- wikkeld uit phosphorus en alcoholische potaschoplossing onder verhitting op een zandbad. Een stevige flesch van omstreeks 12 liter inhoud diende om het gas boven water op te vangen, waarbij nauwlettend werd toegezien, dat zoo weinig mogelijk lucht zich er mede vermengde, opdat niet later, bij het aansteken, de vcrbranding naar binnen zou kunnen slaan. De flesch was zoo ingericht, dat ze tevens geschikt was, om het gas onder wille- keurige drukking weer te laten uitstroomen. Daartoe ging door de stop een wijde buis tot op den bodem en een nauwere tot in den hals; in de wijde buis kon ik met willekeurige snelheid water laten toevloeien, evenals dit op bldz. 88 beschreven is voor den chloor- gashouder. Wanneer een vlam van phosphorwaterstof slechts enkele seconden brandt, vormt zich reeds een zoo dichte nevel van P₂ O_r>, dat het absoluut noodzakelijk is, een afdoend middel te bezitten om dit verbrandingsproduct te verwijderen, wanneer men de vlam gedurende eenige

-ocr page 109-



			^J03

		urcn gebruiken wil. Daarom werd boven het voetstuk V (fig. u) een schoorsteen aangebracht, bestaande uit een kachelpijp van omstreeks 3 M. lengte, die door een opening in het raam naar buiten ging, en waarin met behulp van een gasvlam kunstmatige trekking onder- houden werd. Als brander diende wederom een uitgetrokken glazen buisje; doch na een of twee waarnemingen werd de vlam kleiner en spoedig was de opening van het buisje verstopt door een vaste korst, waarschijnlijk van P₂ 0_. Een oogenblik vreesde ik, dat op dit bezwaar de geheele zaak zou afstuiten; maar gelukkig werd het weggeruimd door aan den brander een anderen vorm te geven. Het uitgetrokken gedeelte namelijk werd daarvan afgebroken, en over de buis daarna een koperen busje geschoven, dat van boven gesloten was door een vlak platinaplaatje, waarin zich een kleine opening bevond. Zoodra nu die opening verstopt raakte, kon ze gemakkelijk met een speld worden doorgestoken; maar ze bleef van zelf reeds open, want door zijn beter geleidingsvermogen voor warmte werd deze metalen brander veel minder heet dan die van glas, en het zich daarop afzettende phosphorpentoxyde had dus gelcgenheid, water op te nemen, zoodat dan 00k telkens van het platina dekseltje een droppel vocht moest worden verwijderd. De warmtestraling eener phosphorwaterstofvlam is over het spectrum, voor zoo ver ik dat onderzocht heb (zie biz. 105), op de volgende wijze verdeeld.

-ocr page 110-

104


Kleinste afwijking der stralen.	Phosphor- waterstof- vlam.	Kleinste afwijking der stralen.	Phosphor- waterstof- vlam.	Kleinste afwijking der stralen.	Pliosplior- waterstof- vlam.
41°	I	39° 4o'	3	38° 40'	3
40° 50'	I»/4	39° 3o'	4 '1,	38° 30'	2
40° 40'	3	39° 20'	II «/_a	38° 20'	1
4°° 35'	4	39° i5'	26	38° io'	2
40° 3°'	3	39° 12' 30"	34	38°	6
40° 20'	2	39° io'	21	37° 55'	8
40° 10'	2	39° 5'	6	37° 5°'	4
40°	3	39°	3	37° 4o'	2
39° 5°'	2	38° So'	4	37° 30'	0

Wat reeds terstond in het oog valt, is het uiterst ge-
ringe bedrag der uitgezonden warmte, hoewel toch een
vrij groote vlam van omstreeks 3 c.M. lengte gebruikt
werd, die in staat was, de geheele spleet te vcrlichten.
Wanneer men de verheffing, wier toppunt bij 39° 13'
ligt en die weer aan het verbranden der waterstof is
toe te schrijven, buiten beschouwing laat, blijft er voor
warmte, uitgestraald door het gevormde phosphorpent-
oxyde, niet veel over. Tot op de plaats in het spectrum
waar de deviatie 37 ° bedraagt, is van een enkel ken-
merkend maximum in alle geval geen sprake.

Daar ik om zekere redenen, die bij een nadere be-
spreking van de uitkomsten zullen blijken, meende te
mogen verwachten, dat de voornaamste straling, van
P₂ O. uitgaande, een nog veel grootere golflengte zou
bezitten dan overeenkwam met de plaats, waar de deviatie
37° bedroeg, heb ik het spectrum bij stappen van 10'
onderzocht tot op een afwijkingshoek van 25°; doch
behoudens een paar twijfelachtige aanduidingen bij 36⁰ 15'
en 34⁰ 50' vond ik geen spoor van warmtewerking.

De mogelijkheid bestaat, dat stralen van zoo groote

-ocr page 111-



			i<>5

		golflengte wel door de vlam worden uitgezonden, doch dat zij of door de steenzoutpraeparaten worden geabsor- beerd, of niet in staat zijn het met kamferzwart bekleede bolometerrecpje tc verwarmen. Ten einde omtrent deze zaak een enkel gegeven meer te bezitten, heb ik met behulp van een gewone thermozuil de totale hoeveelheid warmte, uitgestraald door een lichtgevende gasvlam, ver- geleken met die eener phosphorwaterstofvlam, wanneer de straling van beide begrensd werd door eenzelfde diaphragma met kleine opening. Het bleek, dat de gasvlam ongeveer zevcn maal zooveel warmte aan de thermozuil mcdedeelde als de vlam van phosphor- waterstof. Door een steenzoutplaat werd de werking van de beide bronnen nagenoeg even weinig ver- zwakt; misschien die der phosphorwaterstofvlam i "/� of i V,"/,, meer. De geheele inhoud der laatst bepaalde warmtekromme is echter veel minder dan het zevende deel van den inhoud der figuur, die de warmteverdeeling in het spec- trum der lichtgevende gasvlam voorstelt. Wat hiervan de oorzaak is, kan ik niet met zekerheid zeggen; misschien ligt zij in een verschil tusschen het absorptievermogen van het bolometerreepje en van de thermozuil; wellicht ook bestaat er nog een stralingsmaximum , welks deviatie min- der dan 2 5⁰ bedraagt, en waarvan de warmte dus niet door den bolometer maar wel door de thermozuil is opgevangen. Wegens het groote aantal verschillende plaatsen in het spectrum, waar vergeefs naar warmte gezocht is, heeft de gasvoorraad niet toegelaten, het sterker ge- broken gedeelte van het warmtespectrum meer dan twee- maal te doorloopen. Groote nauwkeurigheid komt alzoo aan de gegeven getallen niet toe, vooral omdat de meeste zeer klein zijn. Bovendien was de batterij, na

-ocr page 112-



		io6

	gedurende bijna zeven maanden voortdurend werkzaam te zijn geweest, minder constant geworden, zoodat de galvanometer niet zoo goed in rust bleef als bij de vroegere waarnemingen. Wat betreft het lichtgevend vermogen der phosphor- waterstofvlam, men ziet, dat dit te danken is aan een kleine verheffing, wier maximum ongeveer bij 40° 35', alzoo tusschen B en C gelegen is. Deze en de verdere kleine verheffingen in het spectrum wijzen misschien op intramoleculaire perioden van P₂ O_r> of anders op trillingen van tusschenproducten, die in de vlam worden gevormd.

C. IETS OVER DEN AARD DER WARMTE , DOOR VASTE LICHAMEN UITGESTRAALD, EN OVER HET SELECTIEF ABSORPTIEVER- MOGEN VAN WATER. De wijze, waarop de warmteuitstraling van vaste lichamen afhankelijk is van de temperatuur, is nog steeds niet voldoende bekend. De empirische wet van Stefan omtrent het totaal bedrag der straling bij verschillende temperaturen moge in vele gevallen tot op zekere hoogte in staat zijn, de waarnemingen weer te geven, maar ze houdt volstrekt geen rekening met de verscheidenheid der stralen, die door eenzelfde lichaam worden uitge- zonden; en men kan niet a priori verwachten, dat die verschillende stralen zich, wat hunne intensiteitsveran- dering betreft, bij verhooging van temperatuur op vol- komen gelijke wijze zullen gedragen. Het oorspronkelijk voorstel van Prof. Buys Ballot was daarom: proeven te nemen aangaande de spectrale verdeeling van de door vaste lichamen bij verschillende temperaturen uitgezonden warmte; doch daar mijn tijd al te zeer in beslag genomen is door het onderzoek naar

-ocr page 113-



			io7

		de emissiespectra van gassen, ben ik tot mijn spijt niet in staat geweest, vele nieuwe gegevens omtrent de straling van vaste lichamen te verzamelen. De weinige waarne- mingen, die ik deed, kunnen echter dienen ter bevestiging van hetgeen reeds vroeger door anderen was gevonden. Het zijn voornamelijk Jacques (biz. 25), Desains en Curie (biz. 28) en Langley (biz, 37), wier onderzoekingen aangaande het bedoelde onderwerp in aanmerking komen. Jacques meende uit zijne proeven te mogen aneiden, dat het uitstralingsmaximum zich niet merkbaar verplaatst met verandering van temperatuur; Desains en Curie en Langley vonden daarentegen een zeer duidelijke ver- schuiving daarvan, naar den kant der kleinere golflengten wanneer de hitte toenam. De laatstg^-enoemde waarne- mers onderzochten met lampzwart bedekt koper; Jacques echter had de uitstraling bepaald van platina en van eenige metaaloxyden. Ten einde sommige dier proeven met mijn instrument te herhalen, bracht ik voor de spleet een reepje platina, verwarmd door een galvanischen stroom; later een met koperoxyd bedekt koperen plaatje, dat verhit werd door een Bunsensche vlam, tegen wier eigen straling de spleet beschut was, en vervolgens hetzelfde plaatje, bedekt met een laag lampzwart. De uitkomsten, met de beide laatstgenoemde warmtebronnen verkregen, wil ik hier laten volgen, omdat deze het best onderling ver- gclijkbaar zijn. Een kleine gasregulator hield de vlam gedurende elke waarnemingsreeks zooveel mogelijk con- stant en stelde tevens in staat, de hoogte der vlam naar willekeur te regelen. Een inrichting om de juiste tem- peratuur van het plaatje te bepalen was niet aangebracht; naar schatting lagen de temperaturen, waarbij werd waargenomen, tusschen 200⁰ C en 400⁰ C.

-ocr page 114-

io8


Kloinste afwijking der stralen.	I.	XLoperoxyde. II. \| III.		IV.	I.	Koolstof. II. III.		IV.
39° 3°'	I	4	7	II
39° 20'	37,	11	23	35 ^VU	1	8	34	55
39° i5'		17	3° 72	53	4	22	52	90
39° io'	11	27	38	63	8	37	79	123
39° 5'	I4¹/,	31	46	70	12	47 %	99	144
39°	14	31	46	68	14	5°	104	146
38° 55'		29	42	61	15	5¹	103	131
38° 50'	14	27	38	49	16	5¹	95	117
38° 45'			32		16'/,	49	87	108
38° 4°'	11	23	28	40	17	45	73	95
38° 35'					16	40
38° 3°'	8	17	21	27	14	35	53	70
3^° 25'					13	27
38⁰ 20'	sV₂		15	19	12	24	⁴¹	53
38⁰ io'	3 7,		10	14

Men ziet � en uit de graphische voorstelling op PL II
fig. 7 en fig. 8 blijkt dit nog duidelijker � dat de warmte-
verdeeling hier een geheel andere is dan bij gloeiende
gassen. De helling der uitstralingskrommen is veel
steiler naar den kant der kleinere golflengten dan aan
de andere zijde, en wanneer men de krommen op het
normale spectrum reduceert, zal, zooals gemakkelijk is
in te zien, dit verschil in helling nog een weinig toenemen.

Verder kan men opmerken, dat bij het koperoxyd
tusschen de genoemde temperatuurgrenzen het uitstralings-
maximum wel iets, maar toch zeer weinig van plaats
verandert, terwijl daarentegen het maximum van koolstof
vrij sterk verschuift overeenkomstig de waarnemingen
van Langley en van Desains en Curie. Ook bij platina
werd geen belangrijke verplaatsing gevonden.

-ocr page 115-



			iog

		Zeer wenscholijk is hot, dat op dit gebied nog meer feiten worden vastgesteld, en het is te hopen dat Langley, die op dit oogenblik waarschijnlijk beter dan eenig ander voor een dergelijk onderzoek is ingericht, niet slechts de absolute waarden der verschillende stralen van een lichaam bij alle temperaturen tusschen o° C en 2000⁰ C zal bekend maken � zooals hij ons in een zijner laatste publicatics heeft toegezegd � maar dat hij dit tevens doen zal voor vele verschillende lichamen. Mocht het blijken, dat werkelijk bij koolstof meer dan bij de andere elementen het toppunt der uitstralingskromme zich ver- plaatst, dan staat die eigenschap wellicht in betrekking tot de groote veranderlijkheid der specifieke warmte dezer stof tusschen de binnen ons bereik liggende tempe- raturen, en men dient na te gaan, of soms borium en silicium, wat de veranderlijkheid hunner uitstraling be- treft, overeenkomst vertoonen met de koolstof. Het bestaan van eenig verband tusschen de verplaatsing van het uitstralingsmaximum en de aangroeiing der soorte- lijke warmte bij klimmende temperatuur, is niet onwaar- schijnlijk. Beide verschijnselen toch doen vermoeden, dat het molecuul koolstof bij lagere temperaturen uit meer atomen is opgebouwd; het laatstgenoemde verschijnsel op grond van den regel van Dulong en Petit, het eerstge- noemde wegens eene betrekking, die tusschen moleculair- gewicht en trillingsperiode schijnt te bestaan (zie biz. 122). Maar om het verband duidelijk in te zien, zal het noodig zijn, bij beschouwingen omtrent specifieke warmte en temperatuuruitwisseling te letten op de verscheidenheid der trillingsperioden, bij de lichamen voorkomende, en op de verschillende geschiktheid, welke zij dientengevolge bezitten, om door bepaalde golvingen verwarmd te worden. Daarvoor nu zijn nog te weinig gegevens voorhanden.

-ocr page 116-



			I IO

		Ten slotte wil ik nog een op zich zelf staande proef bespreken, die eigenlijk bestemd was om het eerste lid te vormen eener reeks van onderzoekingen over selectieve absorptie en die daarom te dezer plaatse onvermeld had kunnen blijven, ware het niet, dat de uitkomst eenigs- zins had medegewerkt tot de ontwikkeling der in het volgende hoofdstuk voorkomende denkbeelden. Toen gebleken was, dat bij het ontstaan van water- damp onder warmteontwikkeling, steeds een bepaalde groep van stralen werd uitgezonden, wenschte ik mij er van te overtuigen, of de met deze groep overeen- komende trillingsperiodcn soms ook in vloeibaar water duidelijk te herkennen waren. Ik stelde mij dus voor, het absorptiespectrum van water te onderzoeken. Om deze proef zoo zuiver mogelijk te verwezenlijken, liet ik de stralen door een kleincn waterval gaan en vermeed zoodoende den storenden invloed van glazen wanden, die natuurlijk wel te elimineeren zou zijn ge- weest, doch die in alle geval het gebruik noodzakelijk had gemaakt van een zeer veel sterkere warmtebron, daar glas het grootste deel der donkere warmtestralen tegen- houdt. Bovendien was het bij de gekozen inrichting onmogelijk, dat het absorbeerend lichaam, zelf verwarmd wordende, door zijn eigen straling op het resultaat invloed kon uitoefenen. Een stuk dun koperblik, waarin een rechthoekige opening gesneden was van 22 m.M. lengte en 7 m.M. breedte, werd vertikaal voor de spleet geplaatst. Kort boven de opening eindigde een glazen buis, die onder een kleinen hoek naar het blik gericht was, en waaruit onder constante drukking water stroomde. Het water verspreidde zich over het blik als een dun vlies, dat door de opening niet werd afgebroken: de opening

-ocr page 117-

111

was als hot ware gesloten door een continu waterlaagje,
waarin men eenige stroomlijnen kon onderscheiden, die
echter volkomen standvastig van vorm bleven zoolang
de drukhoogte niet veranderde. Wanneer men den
watertoevoer afsloot en daarna op nieuw opende, ver-
schenen dezelfde stroomlijnen.

Als warmtebron diende een platinakroes, die met de
opening naar de spleet was gekeerd en waarvan de
bodem verwarmd werd (tot roodgloeihitte) door een
Bunsensche vlam. Op elke plaats van het spectrum be-
paalde ik nu eerst de directe straling, d. i. terwijl de
watertoevoer afgesloten was, en terstond daarop de
hoeveelheid warmte, die door het waterscherm werd door-
gelaten, zoodat dadclijk voor iedere stralensoort de ab-
sorptie in procenten kon worden uitgedrukt. Twee
waarnemingsreeksen heb ik op deze wijze verricht; de
uitkomsten stemmen voor die beide gevallen op de meeste
plaatsen van het spectrum nagenoeg volkomen overeen
en verschillen slechts eenmaal meer dan 2 °/₀.

De tweede reeks laat ik hier volgen.


Kleinste	Directe	Straling	dus	Kleinste	Directe	Straling	dus
atwijking der	stra-	tloor de	geabsor-	afwijking der	stra-	door de	geabsor-
stralen.	ling.	waterlaag.	beerd.	stralen.	ling.	waterlaag.	beerd.
40°	3	2	337,,	39° 5'	215	18	9X»/t°/o
39° 5°'	9	6	33	39° 2'30"	204	21	85
39° 40'	33	24	3°	39	177	24	86
39° 35'	67	49	27	38° 57' 3°"	164	16	90
39° 3°'	135	88	35	38° 55'	141	II	92
39° 25'	241	*33	45	38° 5°'	2I4²)	7	96
39° 2°'	334	148	56	38° 45'	163	5	97
39° 15'	197')	33	83	38° 4°'	132	4	97
39⁰ 12' 30"	225	20	9i	38° 30'	80	²,'^	97
39° 10'	214	!5	93	38⁰ 20'	52	»Va	97
39° 7'30"	210	¹3	94	38° 10'	39	2	95

') De warmtebron werd verzwakt.
") De warmtebron werd versterkt.

-ocr page 118-



			I 12

		De eerste drie waarnemingen koinen in de andere reeks niet voor, omdat toen de warmtebron over het geheel zwakker was en de uitslagen daardoor te klein waren; de overeenkomstige drie getallen in kolom IV verdienen alzoo minder vertrouwen dan de overige. Een gemeenschappelijke onnauwkeurigheid bezitten echter alle aangegeven absorptieprocenten, want de terugkaatsing tegen de beide oppervlakten van het water is buiten rekening gebleven, en de getallen zijn dus alle te groot Maar daar we geen reden hebben om een sterk sprekende selectieve terugkaatsing aan te nemen, bestaat er groote waarschijnlijkheid, dat onze waarnemingen toch ten naaste bij den loop der absorptie doen kennen Een oppervlakkige beschouwing der getallen in kolom IV doet het ons toeschijnen, alsof zich een absorptie- maximum bevindt bij 39° 8' en een tweede tusschen 38° 45' en 38⁰ 20'. Het eerste maximum komt alzoo niet overeen met de sterkste uitstraling van water- damp, daar deze bij 39⁰ 13' gelegen is. Wanneer wij echter de uitkomst graphisch voorstellen (PI. II, fig. 1 e) dan blijkt het, dat de absorptiekromme kan worden beschouwd als een superpositie van twee kromme lijnen. Het is, alsof er geleidelijke toeneming van absorptie plaats heeft van 39⁰ 30' tot 38⁰ 45', terwijl op de zoo gevormde helling een tweede verheffing gestapeld is, die ongeveer den vorm der waarschijnlijkheidskromme zou bezitten, wanneer de grondslag horizontaal ware. Het toppunt van die verheffing ligt nu niet bij 39°8', doch meer naar den kant der kleinere golflengten: waar- schijnlijk zal het bij herhaald nauwkeurig onderzoek blijken, volkomen in plaatsing overeen te stemmen met het uitstralingsmaximum van waterdamp. De trillingsperioden, die bij het ontstaan van water-

-ocr page 119-



	H3

damp worden opgewekt, zijn dus ook in water duidelijk te herkennen, maar gaan daar vergezeld van andere perioden, die aanleiding geven tot de tweede verheffing der absorptiekromme, waarvan het toppunt nog niet met zekerheid bekend is. Zeer merkwaardig zou het zijn, wanneer men nu ook de absorptiekrommen van vloeibaar koolstofdioxyde, van vloeibaar zwaveldioxyde en van vloeibaar zoutzuur kon bepalen, daar we de uitstralmgsmaxima dezer lichamen in gasvormigen toestand hebben leeren kennen; doch de bezwaren, aan een dergelijk onderzoek verbonden, zijn niet gering. Mocht het blijken een algemeene wet te zijn, dat men in de absorptiespectra van vloeistoffen de voor- naamste trillingsperioden van den bijbehoorenden damp kan herkennen, dan zou dit aanleiding geven tot belang- rijke gevolgtrekkingen omtrent de constitutie der vloei- stoffen. Een uitvoerig onderzoek naar het selectief absorptievermogen van verschillende vloeistoffen en van hare dampen voor warmtestralen, kan dus niet genoeg worden aanbevolen. Wanneer de absorptie voor iedere plaats van het spectrum in procenten van de aldaar voor- handen stralingsenergie wordt uitgedrukt, hebben de zoo gevonden kromme lijnen nog dit voor boven de emissie- krommen, dat zij onaf hankelijk zijn van het selectief absorptievermogen des warmtemeters en der steenzout- praeparaten, en derhalve, zuiverder dan de emissiekrom- men, een beeld geven van de betrekkelijke intensiteiten der verschillende perioden, die bij eenzelfdc lichaam voorkomen.

		8

-ocr page 120-



		VIERDE HOOFDSTUK.

	Gevolgtrekkingen en theoretische beschouwingen,

Het moge voorbarig schijnen, uit een zoo gering aantal gegevens als het beschreven onderzoek heeft opge- leverd, reeds algemeene conclusion te willen afleiden en daaraan theoretische beschouwingen te willen verbinden � toch is dit slechts een noodzakelijke uiting van het streven, dat iederen beoefenaar der wetenschap kenmerkt, een uiting, die hij niet mag tegenhouden. Onderzoek en gevolgtrekking zijn onafscheidelijk aan elkaar verbonden. De beschouwingen komen niet louter na, maar evengoed voor en tijdens de proefnemingen. Elke proef rust op een onderstelling en is de basis voor een conclusie, waarop zich weldra een nieuwe hypo- these vestigt. Men kan sommige verdiepingen van dit gebouw voor het oog des toeschouwers verborgen houden, maar ver- mag haar bestaan niet te ontkennen. Waartoe dan die sluier? Immers juist aan den band, die ze tezamen houdt, ontleenen waarnemingen hare meerdere of mindere be- teekenis voor de wetenschap � maar ook den graad harer betrouwbaarheid. "Want hoewel het de plicht is van den natuuronderzoeker, zonder vooroordeel te werk

-ocr page 121-



			"5

		te gaan bij de waarnemingen, toch drukken op deze onwillekeurig zijne verwachtingen soms haar stempel. Waarnemingen, zegt Buys Ballot, zijn �theoretisch uit- gclegde gewaarwordingen" �); daarom mag men bij het vermelden daarvan zijne voorstellingen niet terughouden. Wie van een onderzoek slechts de experimenteele uit- komsten mededeelt, stelt deze niet in het ware licht. Natuurlijk zij men met het toevoegen van nieuwe hypothesen niet te ras. � Slechts een stap moet de theorie te gelijk doen uit de bestaande algemeene uitspraak der waarnemingen, maar dan moet het aanwezig materiaal in het bijzonder er in passen of zij moet nieuwe waar- nemingen te voorschijn roepen, die haar aan de werke- lijkheid doen aansluiten." -)

	a. DE DIRECTE UITKOMSTEN VAN HET ONDERZOEK. In het warmtespectrum eener vlam zijn over het alge- meen de verschillende verbrandingsproducten duidelijk te onderkennen, want de warmte der vlam gaat hoofd- zakelijk uit van de verbrandingsproducten, en aan de straling van elk hunner komt een bepaalde plaats toe in het spectrum. Ieder gasvormig ^s) verbrandingsproduct zendt echter

') Buys Ballot , Schcts eener Physiologie van het onbewerktuigde rijk der natuur, p. XV. -) Ibid. p. XIII. ³) Tot nu toe zijn slechts spectra van vlammen met gasvormige verbrandings- producten geanalyseerd. Ik heb een poging gedaan, om ook de vlam van sihciumwaterstof aan het onderzoek te ondenverpen, daar in deze Si Oz gevormd wordt, een stof, die eerst in de knalgasvlam smelt en dus hoogstwaarschijnlijk bij haar ontstaan in een waterstofvlam terstond vast wordt. Het is mij echter niet moge gelukken, met de voorhanden hulpmiddelen een voldoende hoeveelheid Si H, te bereiden.

-ocr page 122-



			116

		niet een enkele stralensoort uit, doch een groep van golvingen, wier intensiteiten ter weerszijde van een maximum geleidelijk en symmetrisch afnemen, op een zoodanige wijze, dat de uitstralingskromme veel over- eenkomst vertoont met de waarschijnlijkheidskromme. Dit geldt voor het prismatisch spectrum; doch omdat in het geheele gebied, waar de gevonden maxima liggen, de golflengte nagenoeg een lineaire functie is van den afwijkingshoek, zal de gedaante der verschillende uit- stralingskrommen, op het normale spectrum herleid, zeer nabij hetzelfde type behouden. De absolute waarden der intensiteiten, aangegeven door de absolute lengten van de ordinaten der emissie- krommen, hangen af van de temperatuur en de grootte der vlam, van de uitstroomingssnelheid der brandbare gassen, enz.; zelfs hebben deze omstandigheden invloed op de betrekkelijke intensiteiten der verschillende gol- vingen van eenzelfde verbrandingsproduct, in zooverre zij de steilte van de hellingen der kromme lijnen kunnen wijzigen; doch de plaats van het maximum is voor ieder verbrandingsproduct een constante grootheid, niet merk- baar afhankelijk van de temperatuur, en onverschillig hoe de samenstelling is van het verbrandend lichaam. Het vinden van de nagenoeg symmetrische gedaante der krommen en van de onveranderlijkheid in de plaats harer maxima kan niet worden beschouwd als een gevolg van groote onnauwkeurigheid in de methode van onder- zoek, waardoor vrij belangrijkc afwijkingen aan de waar- neming ontsnapt zouden zijn. Immers met dezelfde instrumcnten en onder gelijke omstandigheden werd de asymmetrische vorm der lijnen, die de verdeeling der warmte over het spectrum van vaste lichamen voorstellen, ook gevonden, en ik constateerde, even als Langley, een

-ocr page 123-



		ii7

	belangrijke verplaatsing van het maximum � bij stijging van temperatuur naar den kant der kleinere golflengten � wanneer het stralend lichaam bestond uit met lampzwart bedekt koperblik.

b. DE KENMERKENDE TRILLINGSPERIODEN DER MOLECULEN VAN EENIGE GASSEN. Zooals gezegd is, blijkt de aard der golvingen, welke in hoofdzaak worden uitgezonden bij het ontstaan van eenig verbrandingsproduct, niet merkbaar afhankelijk te zijn van de wijze, waarop de samenstellende atomen voor hun vereeniging waren gegroepeerd. Kooldioxyde bij- voorbeeld moge gevormd zijn bij de verbranding van koolwaterstoffen, van koolstofmonoxyde of van zwavel- koolstof, steeds vertoont zich het uitstralingsmaximum op volkomen dezelfde plaats van het spectrum. Dit feit wekt het vermoeden, dat wij hier te doen hebben niet zoo zeer met periodieke bewegingen, welke afhankelijk zijn van den aard der �Erschutterung" bij de reactie, als wel met bepaalde soorten van trillingen, die eigen zijn aan de nieuw gevormde verbinding. De omstandigheid verder, dat bij het tot stand komen van elke der bedoelde verbindingen slechts een groep van stralen met groote intensiteit optreedt, leidt tot de gevolgtrekking, dat de uitgezonden golvingen ons wel- licht de lioofdperioden doen kennen, zvaarin de moleculen dier licliamen zich bewegcn. Wij worden in deze opvatting versterkt door de uit- komst van het onderzoek naar het selectief absorptiever- vermogen van water (zie biz. m). Hierbij tochbleek, dat dezelfde stralen, die in hoofdzaak worden uitgezonden bij

-ocr page 124-



		n8

het ontstaan van water damp, ook in sterker mate dan dc tcr weerszijde liggende golvingen door water worden geabsorbeerd, en dat dus in het water zeer vele deeltjcs aanwezig zijn, wier eigenaardige trillingen juist in periode overeenstemmen met de bewegingen, welke geboren wor- den in een waterstofvlam. Zuiverder zou, wel is waar, de controle zijn geweest, indien de absorptiekromme ware bepaald van water in dampvorm en wanneer deze de tweede verheffing niet had vertoond; doch mijns inziens is de bekende hypothese niet onaannemelijk, dat in vloeibaar water polymeeren voorkomen; deze zouden dan in staat zijn, stralen van grootere golflengte te absorbeeren en derhalve aanleiding kunnen hebben gegeven tot het op- treden van die tweede verheffing. Dit is nog slechts een hypothese, en daarom kan de gedaante der gevonden absorptiekromme geenszins het bewvjs leveren voor de stelling, dat wij de hoofdtrillingsperiode der H₂ O-mole- culen hebben leeren kennen; maar niettemin vcrmeerdert de uitkomst van dit onderzoek toch de waarschijnlijkhcid der uitgesproken bewering. Het is overigens een bekend feit, dat geen warmte- stralen zoo sterk door waterdamp worden geabsorbeerd als die, welke uitgaan van een waterstofvlam, en dat kooldioxyde nagenoeg ondoordringbaar is voor de straling eener vlam van kooloxyde. Tyndall ') liet een water- stofvlam op zijn thermozuil stralen door een inwendig gepolijste buis van 4 voet lengte, die eerst luchtledig was, daarna gevuld met droge dampkringslucht, ver- volgens met ongedroogde lucht uit het vertrek. De gedroogde lucht absorbeerde van de straling der water- stofvlam o °/o) de ongedroogde 17,2°/,, en op een meer

	') Tyndall, Heat a mode of motion, 6^th ed. p. 412.

-ocr page 125-

iig

vochtigen dag zelfs 20,3 °/₀1 ^van de warmte daarentegen
die een door electriciteit gloeiende platinaspiraal uitzond,
hield vochtige dampkringslucht slechts 5,8 °/₀ terug.
�We may infer" zegt Tyndall, �from the foregoing
powerful action of atmospheric vapour on the radiation
from the hydrogen flame, that synchronism reigns between
the molecular vibrations of the flame at a temperature
(according to Bunsen) of 5898⁰ Fahr. and those of
aqueous vapour at a temperature of 6o° Fahr. The
enormous temperature of the hydrogen flame increases
the atomic amplitude or width of swing, but does not
change the period of oscillation."

Van de straling eener kooloxydvlam worden volgens
Tyndall door kooldioxyde bij verschillende spanningen
de volgende hocveelheden, in procenten uitgedrukt,
geabsorbeerd:


)anning.		Absorptie
25.4 m	.M.	48,0 «/�
50,8		55.5
76,2		60,3
101,6		65,i
127,0		68,6
254.0		74-3

zoodat kooldioxyde, in voldoende dichtheid aanwezig,
kan worden beschouwd als adiathermaan voor de warmte
der vlam van kooloxyde.

Ook uit een theoretisch oogpunt is het zeer waar-
schijnlijk, dat de warmte, wclke in een vlam wordt op-
gewekt, bestaat in een sterke beweging van de ver-
brandingsproductcn met de hen kenmerkende perioden.

Immers aannemende, dat elk molecuul en elk atoom
een door zijn aard bepaalden trillingsduur bezit, kunnen
wij ook verwachten, dat bij een zekere temperatuur aan elk

-ocr page 126-



		1 2 0

zich vrij beweg-end deeltje een bepaalde gemiddeldc ampli- tude toekomt. Alleen wanneer het deze amplitude bezit, is het met de omgeving in evenwicht; want terwijl het door uitstraling energie zou verliezen en dus in amplitude verminderen, ontvangt het van de omgeving � die alle mogelijke soorten van golvingen uitzendt en daaronder ook de soort, welke in periode met het deeltje overeen- stemt � voortdurend nieuwen aanvoer van energie, en het is duidelijk, dat hieruit een evenwichtstoestand ge- boren moet worden, waarbij de beweging van het deeltje eenzelfde gemiddelde slingerwijdte behoudt. Deze ampli- tude hangt af van de sterkte, waarmede de bedoelde stralensoort door de omgeving wordt uitgezonden, dus in het algemeen ¹) slechts van de temperatuur. Twee gassen, waterstof en chloor bijvoorbeeld, zijn nu elk op zich zelf bij io° C met een gewone omgeving in evenwicht, en de beide soorten van moleculen bezitten ieder haar eigenaardige periode en hunne door de tempe- ratuur bepaalde amplitude. Zoodra zij zich echter met elkaar vereenigen � door affiniteit, of hoe men die oorzaak ook noemen moge � ontstaat een nieuw lichaam, zoutzuur, waarvan de moleculen wederom hun eigenaar- digen trillingsduur bezitten; maar men heeft geen enkele reden om te verwachten, dat de amplitude dezer tril- lingen, op het oogenblik van haar ontstaan, terstond zoo-

	') Namelijk wanneer de omgeving niet in aard verandert. Bij dezelfde tempe ratuur kan echter een andere omgeving de bedoelde stralensoort zeer goed met andere intensiteit uitzenden , en wanneer wij dus het beschouwde deeltje van de eene omgeving in de andere overbrachten, zou dit wel eens hetzelfde gevolg kunnen hebben met betrekking tot de amplitude van het deeltje als een tempe- ratuursverandering. Hierin ligt misschien de verklaring voor sommige scheikun- dige verschijnselen , bijvoorbeeld voor het feit, dat alleen reeds de tegenwoordigheid eener stof de ontleding kan veroorzaken van een ander lichaam, dat in een ge- wone omgeving eerst bij hoogere temperatuur uiteenvalt. Men denke aan de ontleding van kaliumchloraat in tegenwoordigheid van bruinsteen, enz.

-ocr page 127-



			12 I

		danig zijn zal, dat het zoutzuur met de omgeving in evenwicht is. Het zou inderdaad al zeer toevallig wezen, indien de geheel nieuwe periodieke beweging, wier bedrag slechts afhangt van de energie, welke de com- ponenten beschikbaar hadden, onmiddellijk een zoodanige intensiteit bezat, dat ze van de synchrone, uit de om- geving komende golvingen per tijdseenheid juist evenveel versterking kreeg, als de door haar eigen straling ver- oorzaakte verzwakking bedroeg. En mocht dit zeldzame verschijnsel zich voor een bepaalde omgeving voordoen, dan zou het toch onbestaanbaar zijn in een andere om- geving , waarin de verdeeling^- der energie over de ver- schillende golvingen niet dezelfde was, waarin namelijk, kortweg uitgedrukt, de straling met �zoutzuurperiode" in een andere verhouding stond, wat intensiteit betreft, tot de straling met chloor- en die met waterstofperiode, dan dit in de eerst bedoelde omgeving het geval was. Wij kunncn dus voorspellen, dat een nieuwgevormde ver- binding in het algemeen niet met de omgeving in even- wicht zal zijn; dat de periode, welke de verbinding ken- merkt, aanvankelijk met g rooter of met kleiner amplitude zal optreden dan kan blijven bestaan bij de temperatuur der omringende voorwerpen, en dat het lichaam dus terstond na zijn wording warmtestralen zal uitzenden of opnemen, die door haar golflengte de eigenaardige perioden der deeltjes doen kennen. Bij verbranding 6. a. doet zich het eerste, bij het ontstaan van koudmakende mengsels het tweede geval voor. Alles wijst er derhalve op, dat wij in de studie der uitstralings- en der absorptiemaxima voor ons zien een middel om te geraken tot de kennis van eene reeks nieuwe, belangrijke physische constanten: van de ken- merkende trillingsperioden der molecalen.

-ocr page 128-

122

Voor zoover de tabel op biz. 69 en de daarnaar ge-
teekende kromme lijn op PI. II met juistheid het ver-
band voorstelt tusschen de golflengten der stralen en
hun kleinste afwijkingshoeken in het steenzoutprisma, is
het mogelijk, de lengten aan te geven van de golvingen ,
die volgens de beschreven waarnemingen in maximo
door de verschillende verbrandingsproducten worden uit-
gezonden. Wij vinden hiervoor dan de waarden, uitge-
drukt in de volgende tabel; de moleculairgewichten der
stralende lichamen zijn daarbij tevens opgegeven. ')


Stralende lichamen.	Moleculair- gewichten.	der	Golflengten kenmerkende stralen.
H.,0	18	der	2*^a,73
CO (?)	28		2 ,85
HC1	36 V,		3 ,68
C0₂	44		4 ,57
COS	60		8 ,48
so,	64		10 ,oi
HBr	81	>	15 ,"(?)
p₂o₅	142	>	80 ,--(?)

Neemt men de moleculairgewichten als abscissen, de
golflengten als ordinaten, dan liggen, zooals blijkt uit
nevenstaande figuur, de uiteinden van deze op een
tamelijk gelijkmatig loopende, zeer snel stijgende kromme
lijn, Naar gissing verlengd, doet deze kromme het
maximum van HBr verwachten bij ruim i8.^w en dat van
P₂O_r> voorbij 60.".

*) De hier voorkomende getallen wijken eenigszins af van die, welke door Prof.
Buys Ballot aan de Koninklijke Academie van Wetenschappen in de zitting
van 24 Sept. 1887 zijn medegedeeld. Een nadere beschouvving van de waarne-
mingen , alsmede het in rekening brengen van een paar later verrichte proeven,
leidde tot deze vcranderingen.

-ocr page 129-


u
IS							1 1
12						1 1
11						1 1 1
10						1 1 so_ej
9						}
S					COS	l\
7
6

/,				coJ /I / 1
�>		CO	XCl/
2	ffjO^	�"l
1
0 1	? , ²	0 \3	» ! 4	0 I ,1	0 6	o ! J	0 S	i ■ »	0

BBr

X₃0 CO HCl CO,

Mblccnlair geurichten �*-

COS SO,

-ocr page 130-



			123

De proefneming, vermeld op biz. 93, omtrent de straling eener vlam, waarin broomwaterstof wordt gevormd, was weg'ens de vele moeilijkheden wel is waar niet afdoende, maar toch meen ik er uit te mogen aneiden, dat de stralen, welke door HBr voornamelijk worden uitge- zonden, niet gelegen zijn in het gedeelte van het spec- trum, waar de golflengte kleiner is dan 15^. En wat betreft de hoofdperiode van P₂O_r_ - - uit hetgeen biz. 105 gezegd is blijkt, dat de waarschijnlijkste verklaring voor de waargenomen feiten gelegen is in het aannemen van een stralingsmaximum, waarvan de deviatie, ver- oorzaakt door een steenzoutprisma van 6o°, minder dan 25⁰ bedraagt. Wanneer de dispersiekromme van Langley zoo ver mag worden verlengd, is op deze plaats de golflengte reeds meer dan 80'', en de golflengte der straling van P₂0. schijnt die waarde dus nog te over- treffen.

	C. EENIGE WAARNEMINGEN VAN RoNTGEN EN VAN LANGLEY, BESCHOUWD IN VERBAND MET DE DOOR MIJ VERKREGEN RESULTATEN. De meest betrouwbare gegevens aangaande de absorp- tie van warmtestralen door gassen zijn wel die, welke wij aan Rontgen te danken hebben '). Op de door hem gevolgde wijze van proefneming en op zijn vele doel- treffend gekozen en nauwkeurig toegepaste voorzorgen om storende invloeden te vermijden, wil ik hier niet nader ingaan; slechts enkele der verkregen uitkomsten zullen

		') Rontgen , Berichte der Oberhessischen Gesellschaft fi'ir Natur- und Heil- kunde, XX, 1881. Rontgen, Wied. Ann. XXIII, p. 1 en p. 259.

-ocr page 131-



		124 we beschouwen in het licht der nieuw ontdekte feiten. Dat de warmtestraling eener Bunsensche vlam vrij sterk geabsorbeerd wordt zoowel door vochtige, kool- zuurvrije lucht als door droge lucht, vermengd met kool- zuur, kan ons niet venvonderen, daar waterdamp een der beide stralingsmaxima van de vlam kan terughouden, koolstofdioxyde het andere maximum. Verder deelt Rontgen mede, dat kooldioxydc van de warmte, uitgestraald door roodgloeiend platina, ongeveer evenveel absorbeert als van de golvingen eener Bunsensche vlam; kooloxydc en waterdamp daarentegen houden van de stralen der eerstgenoemde bron zeer veel meer terug, dan van die der tweede. Dit feit nu is aanstonds duidelijk, wanneer wij in aanmerking nemen, dat de gevonden deviatie van het maximum der warmte van roodgloeiend platina gelegen is tusschen 39⁰ io' en 39⁰ 15' (men zie de tabel op biz. in) en dat alzoo de stralen, die van deze warmtebron hoofdzakelijk uitgaan, in periode veel meer overeenkomst vertoonen met de kenmerkende trillingen van waterdamp en van kooloxydc dan met die van kooldioxyde. Door waterdamp of door kooloxyde worden dus van gloeiend platina de voornaamste stralen verzwakt, terwijl kooldioxyde daarvan slechts stralen van geringere intensiteit tegenhoudt. Van de warmte der Bunsensche vlam daarentegen absorbeert kool- dioxyde golvingen, die een minstens even belangrijk deel der totale straling uitmaken, als de golvingen welke door waterdamp of door kooloxyde worden opgenomen. Wanneer het nu blijkt, dat koolzuur de straling der beide warmtebronnen ongeveer evenveel verzwakt, dan is het niet te verwonderen, dat de twee andere gassen de warmte van het platina in sterkere mate opnemen dan die van de Bunsensche vlam.

-ocr page 132-



			125

		De waarneming van Rontgen steunt tevens het ver- moeden, dat het uitstralingsmaximum bij 39⁰ n' 30" toekomt aan kooloxyde. Volgens een andere proef wordt de straling van een Leslieschen cubus door vochtige lucht niet, door kool- dioxyde duidelijk merkbaar geabsorbeerd. Dit feit laat zich verklaren uit de omstandigheid, dat het uitstralings- maximum van lampzwart op ioo° C veel dichter bij de kenmerkende stralen van het koolzuur dan bij die van den waterdamp ligt. Hiermede schijnbaar in strijd is een latere waarneming van Rontgen, volgens welke de warmte van een glazen (niet zwart gemaakte) kolf, gevuld met aniline op 182° C of met water op ioo° C, door vochtige koolzuurvrije lucht sterker werd terugge- houden dan door droge koolzuurhoudende dampkrings- lucht. Maar in het spectrum dezer beide warmtebronnen is de energie zeer zeker anders verdeeld dan in dat van met lampzwart bedekt koper, zoodat de resultaten reeds om die reden niet onderling vergelijkbaar zijn, en boven- dien is het koolzuurgehalte der dampkringslucht veel geringer dan het gehalte aan waterdamp bij o° C. Rontgen vond, dat zonnewarmte noch door vochtige noch door koolzuurhoudende lucht merkbaar werd geab- sorbeerd. Stralen, die in staat zijn waterdamp of kool- zuur te verwarmen, komen dus in het zonlicht niet voor, althans niet meer in het zonlicht, zooals wij dat aan de oppervlakte der aarde ontvangen. Bezit het zonnespec- trum oorspronkelijk wel golvingen, die in periode over- eenkomen met de trillingen van waterdamp en van koolzuur, dan zouden die stralen toch in de hoogere lagen van den dampkring reeds geabsorbeerd zijn. De voornaamste invloed van deze absorptie op het zonnespectrum openbaart zich echter niet in het optreden

-ocr page 133-



		126

van de door Langley, Becquerel en anderen gevonden koude banden; de door ons verkregen resultaten maken het veeleer waarschijnlijk, dat door de aanwezigheid van waterdamp en van koolzuur in de atmospheer het cinde van het zonnespectrum bepaald wordt. In een verhan- deling van Langley ^x) lezen we : �Ensuite, en me servant du reseau, j'ai determine par l'observation directe les longueurs d'onde de la region de chaleur solaire la plus recemment decouverte, et j'ai montre qu'il existait une longueur qu'on n'avait pas soupconnee, de 2.^M,7, c'est-a-dire 27000 de l'echelle d'Angstrom. Ici la chaleur solaire cesse sensiblement et d'une facon relativement brusque, comme si elle etait remplacee par une bande froide d'une etendue indefinie. Je ne pretends pas affirmer qu'il n'existe absolument pas de chaleur au dela (a vrai dire, il y a quelques indica- tions douteuses de chaleur au dela de ce point, comme je l'ai dit), mais que, s'il y en a, elle est a peu pres infinitesimale." Bij 2.^u,73 nu ligt, zooals wij gezien hebben, het uit- stralingsmaximum van waterdamp en wij hebben alle reden om te beweren, dat stralen met deze golflengte dus 00k zeer sterk door den dampkring zullen worden geabsorbeerd. Golvingen van grootere lengte kunnen daarentegen weder de oppervlakte der aarde bereiken, en schijnen volgens Langley 00k werkelijk in het zonne- spectrum voor te komen; doch met grond mogen wij verwachten, dat het nimmer gelukken zal � tenzij op zeer groote hoogten � daarin stralen aan te toonen, wier golflengte ongeveer 4^,57 bedraagt, daar deze, indien zij al in de zonnewarmte aanwezig waren, door

	Ann. de Ch. et de Phys. [6J IX. p. 441, dec. 1886.

-ocr page 134-



		127

	het koolzuur van den dampkring zeer zeker zouden zijn teruggehouden.

d. DE GEDAA.NTE DER UITSTRALINGSKROMMEN. Thans blijft nog een belangrijk punt ter bespreking over, een vraagstuk, dat ons nauw met de directe eigen- schappen der moleculen en van den ether in aanraking moet brengen, maar waarvan de oplossing nog verre ligt. Wanneer elke soort van deeltjes een bepaalde ken- merkende bewegingsperiode bezit, hoe is het dan moge- lijk, dat een uit gelijksoortige moleculen opgebouwde stof een onafgebroken reeks van golvingen uitzendt, wier intensiteiten ter weerszijde van een maximum ge- leidelijk afnemen? Wij kunnen ons van dit verschijnsel op twee princi- pled verschillende wijzen een voorstelling maken. De eerste is, dat wij ons de trillingsperiode eener zelfde soort van deeltjes als absoluut constant denken, maar dat hunne voortgaande bewegingen de oorzaak zijn voor het optreden van stralen met grootere en met kleinere golflengte dan toekomt aan de stralen, die door een stilstaand deeltje worden uitgezonden. Volgens de tweede voorstellingswijze is de kenmer- kende trillingsperiode slechts een gemiddelde eigenschap der moleculen. Beginnen wij met de opvatting te bespreken, volgens welke de afvvijkingen van den eigenlijken trillings- duur slechts schijnbaar zijn. Dit zouden wij ten eerste kunnen verklaren uit het principe van Doppler; maar de snelheid der rechtlijnig voortgaande beweging van gasdeeltjes is veel te klein,

-ocr page 135-



			128

		om in aanmerking te komen ten opzichte van de voort- plantingssnelheid der lichtstralen. Zelfs is het niet moge- lijk aan te nemen, dat bij de ontmoetingen van twee deeltjes tijdelijk snelheden in het leven zouden worden geroepen, die de toepassing van Doppler's principe eenigszins vruchtbaar konden maken voor de verklaring van zoo groote verschillen met de gemiddelde golflengten als door ons zijn waargenomen. Men kan zich echter ook denken, dat de trillende bewegingen eigenlijk rotaties zijn (waarbij men zich natuurlijk niet het molecuul kan voorstellen als een bol, draaiende om een as door zijn middelpunt, want zulk een beweging zou geen aanleiding kunnen geven tot een evenwichtsverstoring, die zich als transversale trilling in den ether voortplant, het molecuul kon echter een asymmetrisch stelsel zijn, zich bewegende om zijn zwaarte- punt); dat de middenstof in de draaiende beweging wordt meegesleept, en dat zich zoo om ieder molecuul heen een soort van draaikolk vormt in den ether. Het gevolg hiervan zal dan wezen, dat een deeltje, hetwelk zijn eigen- aardige periode bezit ten opzichte van het direct om- ringend medium, telkens komende binnen het vortexgebied van een ander deeltje, daarin met een zekere hoek- snelheid zal worden medegevoerd. Dcze hoeksnelheid moet voor een stilstaand waarnemer de rotatiesnelheid van het eerste molecuul vcrmeerderen of verminderen, al naar gelang die beide draaiingen in denzelfden of in tegenge- stelden zin plaats hebben; en een dergelijke schijnbare verandering zal ook worden waargenomen bij de rotatie- snelheid van het tweede deeltje, daar dit eveneens in het vortexgebied van het eerste gekomen is. Bij elke ont- moeting van twee deeltjes heeft op deze wijze een schijn- bare verlenging of verkorting van periode plaats, die

-ocr page 136-



			I2g

		des te aanzienlijker zijn zal, naarmate de moleculen korter bij elkander komen. Maar ook dit mechanisme brcngt bij nadere beschouwing groote bezwaren mee voor onze voorstelling. Het optreden bijvoorbeeld van golf- lengten, die half zoo groot of dubbel zoo groot zijn als de gemiddelde, kan er onmogelijk door verklaard worden. Gaan wij over tot de tweede opvatting, volgens welke de kcnmerkende trillingsperiode een gemiddelde eigen- schap is van de moleculen. Hierbij zullen we in de eerste plaats bespreken het denkbeeld, dat die gemiddelde periode een grootheid zijn zou, hoofdzakelijk bepaald door de snelheid en door het aantal der deeltjes van eenzelfde soort, die binnen een zekere ruimte bij elkander zijn; gelijk dit volgens de kinetische gastheorie het geval is met de gemiddelde weglengte der moleculen. Men zou zich nl. kunnen denken, dat de warmtetrillingen van een gas niet anders waren, dan de heen en weer gaande bewegingen, waarin de deeltjes geraken, doordien zij herhaaldelijk tegen elkander botsen en dan teruggeworpen worden. Maar enkele getallen zullen ons overtuigen van de onhoud- baarheid dezer voorstelling. Stellen wij de voortplantingssnelheid der transversale ethertrillingen op 300 400 000 M. per sec. en de golflengte van de door koolstofdioxyde in hoofdzaak uitgezonden stralen op 4^,57 , dan volbrengen de moleculen van dat gas 300 400 000 -------------------- = 65700000000000 0,00000457 trillingcn per secunde. Volgens de kinetische gastheorie echter bedraagt het gemiddelde aantal stooten der koolzuurmoleculen per sec. slechts 5510000000 '), waaruit wij zien, dat het ') O. E. Meyer, Die kinetische Theorie der Gase, p. 142 (1877). 9

-ocr page 137-



			'3°

		tijdsverloop tusschen twee botsingen duizenden malen grooter is dan de trillingsduur. De gemiddelde periode der zigzagbewegingen is derhalve een grootheid van een geheel andere orde dan de duur der warmtetrillingen. In den tijd, waarin een koolzuurmolecuul de gemiddelde weglengte aflegt, volbrengt het 11923 trillingen. De kenmerkende vibratieperiode moet daarom wel onmid- dellijk eigen zijn aan het molecuul; zij kan niet in sterke mate afhankelijk wezen van het aantal botsingen per tijdseenheid. Ook de waarnemingen omtrent emissie en absorptie leiden tot deze gevolgtrekking. Immers onder welke omstandigheden van dichtheid en temperatuur wij de lichamen ook onderzoeken, zoolang de deeltjes gelijk- soortig blijven, vertoonen zij steeds eenzelfde bepaalde trillingsperiode met de grootste intensiteit. Verder zou de kenmerkende periode een gemiddelde eigenschap kunnen zijn in dien zin, dat de trillingsduur wel onveranderlijk eigen was aan elk individueel mole- cuul , doch dat de moleculen eener zelfde stof niet aan elkander gelijk waren. Wat wij de hoofdperiode genoemd hebben, zou dan slechts wezen de trillingstijd van die moleculen, welke het talrijkst vcrtegenwoordigd zijn. Maar tegen de hypothese dat de moleculen eener zelfde stof zoo belangrijk in eigenschappen zouden verschillen als het geval moet wezen met deeltjes, die in kenmerkende trillingsperiode zeer sterk van elkaar afwijken, bestaan ernstige bezwaren zoowel op physisch als op chemisch gebied. En indien wij analogie mogen onderstellen tusschen de verschijnselen, welke zich voordoen in het lichtgevend deel van het spectrum en die, welke thuis- behooren in het onzichtbaar warmtespectrum, dan levert ook de spectraalanalyse argumenten tegen de genoemde voorstelling. Immers wanneer men een gas, dat bij een

-ocr page 138-



			13'

		geringe spanning en zeer sterke verhitting een lijnspec- trum geeft (zooals bijv. waterstof in een Geisslersche buis), onder groote drukking doet gloeien, vertoonen de lijnen zich breed en naar weerszijde uitvloeiend, zoo zelfs, dat zij te zamen een continu spectrum kunnen leveren. Nemen we nu aan, dat hetgeen geldt voor stralen, die we ons kunnen denken als uitgaande van de monaden, waaruit het waterstofatoom is opgebouwd, ook van toe- passing is op de langere golvingen, door trillende mole- culen uitgezonden, dan is het waarschijnlijk, dat de uit- stralingskrommen in het donker spectrum, gelijk wij die hebben waargenomen, steiler zullen worden en meer tot �monochronisme" zullen naderen, wanneer de vlarnmen branden in een omgeving, waar de spanning geringer is. Het experiment zal in deze moeten beslissen; beantwoordt de uitkomst aan de verwachting, is werkelijk bij ge- ringer drukking de verdeeling der intensiteiten van de verschillende stralen zoodanig gewijzigd, dat de golvingen met middelbare periode daarbij naar verhouding veel sterker vertegenwoordigd zijn, dan pleit dit zeer tegen de meening, dat de verscheidenheid der stralen, uitgaande van eenzelfde gas, haar oorzaak zou hebben in eene blijvende verscheidenheid zijner moleculen. Want ware dit laatste het geval, zoo moest de verhouding der intensi- teiten onafhankelijk zijn van de dichtheid. Eindelijk bestaat nog de mogelijkheid, dat de kenmer- kende periode die is, welke elk molecuul eener stof zou bezitten, indien het niet door uitwendige oorzaken � bijv. door de ontmoetingen met andere moleculen � telkens in zijn bewegingen gestoord werd. Deze storingen zullen van zoodanigen aard moeten zijn, dat de periode van een molecuul, zoo vaak het in de nabijheid van een ander komt, al naar omstandigheden blijvend wordt ver-

-ocr page 139-



			132

		lengd of verkort, en dat die beide gevallen zich met gelijke waarschijnlijkhcid voordoen (want de uitstralingskrommen zijn nagenoeg symmetrisch). Voor zoo ver onze tegen- woordige kennis van het warmtespectrum reikt, bestaat tegen deze opvatting geen bezwaar. Ze verklaart de tot nu toe waargenomen verschijnselen op bevredigende wijze, maar dient natuurlijk nog aan doelmatig gekozen proeven te worden getoetst. Het is niet van belang ontbloot, op te merken, dat aan de eischen, die wif aldus volgens onze waarnemingen genoodzaakt zijn te stellen aan de bewegingen van de kleinste deeltjes der lichamen, jnist schijnt te worden vol- daan door de bewegingen, welke moeten voorkomen bij vortexringen. Wanneer deze overeenkomst nader be- vestigd wordt, is zij zeer zeker merkwaardig, want de hypothese, dat de moleculen vortexringen zijn , maakt het onnoodig onderstellingen te opperen aangaande den aard der krachten, die we aan de deeltjes hadden moeten toekennen, om verklaring te geven van de noodzakelijke, maar verre van eenvoudige stootverschijnselen, waarbij de moleculen telkens van trillingsperiode veranderen. De invloed toch, dien vortexringen op elkander uitoefcnen, is volgens zuiver cinematische ontwikkeling af te leiden uit eenige grondstellingen der hydrodynamica. Bij deze heeft men wel is waar dynamische beschouwingen noodig om aan te toonen, dat een vortexring, ondanks zijn verplaatsing , steeds uit dezelfde ethermassa blijft bestaan, maar verder treden geen krachten in de redeneering meer op. Een uitvoerige behandeling van het vraagstuk der vortexbeweging moet wegens den zeer grooten omvang der daartoe vereischte rekeningen hier achterwcge blijven. Ik kan volstaan met dienaangaande te verwijzen naar

-ocr page 140-



			'33

		J. J. Thomson, Motion of Vortex Rings, London 1883, en wil slechts in een paar korte trekken sommige uit- komsten dier theorie aangeven, welke in verband kunnen worden gebracht met de verschijnselen, waargenomen in het warmtespectrum van gassen. Wanneer een cirkelvormige vortexring aan zich zelf is overgelaten, behoudt hij zijn oorspronkelijke grootte en beweegt hij zich voort in een richting, loodrecht op zijn vlak, met de constante snelheid m 8a . (l_og _ j),

	2 7r a e waarin m de �sterkte" van den vortex beduidt, a den gemiddelden radius van den ring, e den straal der door- snede van den ring. Men onderstelt, dat e zeer klein is ten opzichte van a. Door de eene of andere uitwendige oorzaak kan van zulk een vortexring de cirkelvormige gedaante worden gestoord; hij maakt dan slingeringen om den evenwichts- vorm, wier periode wordt uitgedrukt door 27r 47r a¹

l/" 1 n^% In�* 1) ! " " I, 64 a² , , . V ^v ^m y°g -yi------4/ (n) � 1J waarin /w = « +v, + v.+ � � � ■ _2;^n. terwijl n een getal is, dat in verband staat met den aard der vormverandering en aanwijst, hoeveel gelijk- tijdige uitstulpingen de cirkel verkrijgt. Ingeval bijv. de vervorming elliptisch is, heeft men n = 2. Men ziet, dat de periode aangroeit met den straal van den ring. Komen- twee vortexringen in elkaars nabijheid, dan is daarvan het gevolg i° dat de oorspronkelijke richting der voortgaande beweging van beide gewijzigd wordt;

-ocr page 141-



			134

		2° dat de straal van den eenen ring een vermeerdering-, die van den anderen een vermindering ondergaat; 3⁰ dat de gedaante van beide wordt gestoord, zoodanig, dat zij in een om den cirkelvorm slingerende beweging geraken. De grootte en de zin der verandering van bewegings- richting, zoowel als de grootte en de zin der verandering van den straal, hangen op vrij ingewikkelde wijze samen met allerlei betrekkingen tusschen de oorspronkelijke bewegingsrichtingen, de snelheden, de sterkten der vor- texringen en 00k met de vraag, welke van beide het eerst 't punt passeert, waar de banen het korst bij elkander komen. Wanneer de straal van den eenen ring toeneemt, zal steeds die van den anderen afhemen; als bijzonder geval kan het 00k voorkomen, dat beide hun oorspronkelijke grootte behouden. Wat de trillingen betreft, die het gevolg zijn van de ontmoeting, hiervan wordt voor het geval dat de banen elkaar snijden bewezen, dat hare perioden, zoodra de vortexringen weder buiten elkanders invloed zijn ge- komen, juist overeenstemmen met de perioden der ellip- tische vervormingen, aan die vortexringen eigen wanneer zij zich vrij bewegen. Denken wij ons nu een zeer groot aantal volkomen aan elkander gelijke vortexringen over een zekere ruimte gelijkmatig verdeeld, dan zullen de ontmoetingen ten gevolge hebben, dat weldra de ringen niet meer aan elkaar gelijk zijn; sommige worden grooter, andere kleiner, totdat er een bewegelijk evenwicht geboren wordt, en alle zullen trillende bewegingen uitvoeren, waarvan de periode samenhangt met hunne respectieve grootte. Het is tevens te verwacbten, dat wanneer de ringen met een andere dichtheid over de ruimte waren

-ocr page 142-



			135

		verbreid, de verdeeling der verschillende grootten � en dus der trillingsperioden � ook eene andere zou zijn. Zooals men ziet, schijnen wij hier al de voorwaarden te hebben voor het optreden van emissiespectra, gelijk wij ze hebben waargenomen. Alvorens men echter in de gedaante der uitstralings- krommen een bewijsgrond kan zien voor de deugdelijk- heid der vortexatoomtheorie, zou vooral nog moeten worden onderzocht, of de verdeeling der absolute inten- siteiten over het emissiespectrum van een gas op dezelfde wijze samenhangt met de dichtheid van het gas, als de energieverdeeling over de verschillende trillingen der vortexringen afhankelijk is van de dichtheid hunner verspreiding. Hiertoe ware het noodzakelijk, op de theorie der vortexringen met behulp van de waarschijnlijkheids- rekening een gastheorie te bouwen. In het aangehaalde werk van J. J. Thomson is daarmede nog slechts een begin gemaakt. Zulk een theorie zou o. a. verklaring moeten geven van het feit, dat de kenmerkende trillings- periode van een molecuul dezelfde blijft tusschen zeer wijde grenzen van temperatuur en dat de moleculen bij vermindering van het aantal ontmoetingen alle zullen naderen tot eene gemiddelde grootte, waarbij de hoofd- trillingsperiode die is, welke wij de kenmerkende ge- noemd hebben. ) ') De gevonden trillingsperioden stellen ons in staat, bij benadering de abso- lute grootte te vinden, die aan vortexringen zou moeten toekomen, wanneer dezc de moleculen uitmaakten van een gas. Wij kunnen dan die waarde vergelijken met den straal der werkingsspheer , welke volgens de kinetische gastheorie wordt berekend uit de afwijkingen van de wet van Boyle. Volgens de formule op biz. 133 wordt de trillingsduur T voor een elliptische slingering van een vortexring gegeven door 27T* 47T O¹ 7T 27T «⁹ ^V ⁶ m [log -\₂-----4/ (2) - 1) ^V m [log �- 31/₀)

-ocr page 143-



		136

Vooral sedert Jacques en Langley dc spectrale ver- deeling deden kennen van de warmte, welke door sommige vaste lichamen wordt uitgezonden, heeft men er naar gestreefd, een verklaring te vinden voor de ge- daante dier uitstralingskromrnen. Lecher¹), v. Kovesligethy²) en Wladimir Michelson -¹) hielden zich bezig met dit vraagstuk. Eerstgenoemde kwam tot het besluit, dat ieder lichaam bij voldoende dikte volkomen dezelfde straling zou uit-

	De snelheid der voortgaande beweging is m 1 8a \ V = ------ [log � � 1 . 2- a \ ^a e I Onderstellen wij nu, dat e zeer klein is ten opzichte van a, dan kunnen we zonder groote fout schrijven jt a 0,907 X 2a ^Z ~~ V~3 ' ~V ⁼ V ' Vt = 0,907 X 2a, d. i.: in den trillingstijd T legt de vortexring af een weg = 0,907 X zijn diameter. Daar, volgens biz. 129, voor kooldioxyde het aantal trillingen per secunde 65 7°0 000 OOO OOO bedraagt, zou een vortexring met de periode van kooldioxyde in een secunde een weg afleggen, gelijk aan 59 600 OOO OOO OOO X den diameter. De gemiddelde snelheid der koolzuurmoleculen is onder gewone omstandig- heden 375 M. of 375000 m.M. per secunde, zoodat we voor de absolute grootte van den diameter vinden 375 000 --------------__ ₀ ₀₀₀ ₀₀₀ ₀₀6 _m,M_# 59 600 000 000 000 Van der Waals berekende uit de waarde der constante 6 zijner formule den straal van de werkingsspheer der koolzuurmoleculen, en vond daarvoor 0,000 OOO 18 m.M. Indien dus de moleculen van het kooldioxyde vortexringen zijn, dan naderen deze elkander gemiddeld slechts tot op een afstand, welke 30 maal grooter is dan hun middellijn. 1) Lecher, Wied. Ann. XVII, p. 477, 1882. ') v.* Kovesligethy, Mafhematische spektralanalyse, Abh. d. Ungar. Akad. d. Wiss. 12 N° 11, of, verkort, Astr. Nachr. N°. 2805. De oorspronkelijke verhan- deling kon ik niet in handen krijgen; het uittreksel in de Astr. Nachr. is zoo weinig bevredigend, dat ik de beteekenis dier theorie zelfs niet kan gissen. ') Wladimir Michelson, Journal de Phys [2] VI, p. 467, 1887.

-ocr page 144-



			137

		zenden als een zwart lichaam, indien er geen inwendige terugkaatsing plaats had aan het grensvlak; verschillen in het stealingsvermogen der lichamen schreef hij toe aan de verscheidenheid van hun reflexievermogen. Wan- neer het emissievermogen eener stof verandert met de temperatuur, kan volgens hem de oorzaak hiervan slechts gelegen zijn in de veranderlijkheid van het reflexiever- mogen met de temperatuur. Michelson onderstelt, dat elk atoom zich als het ware vrij beweegt binnen een bolvormige elastische omhulling, door welke het telkens wordt teruggekaatst; dat het zoo eenige malen wordt heen en weer geworpen, en vervolgens van snelheid verandert door een niet sym- metrische werking van de omringende atomen. Volgens hem zijn derhalve de trillingen, aan welke de warmte- stralen hun ontstaan te danken hebben, niet anders dan de heen en weer gaande bewegingen, die een atoom uitvoert, doordien het telkens door de andere atomen afgestooten wordt. Steunende op de begrippen der waar- schijnlijkheidsrekening, komt hij nu tot een formule, waardoor de intensiteit eener enkelvoudige straling van de golflengte I wordt uitgedrukt in die golflengte en in de absolute temperatuur van de bron. De kromme lijn, die voor een zekere waarde van de temperatuur 0- de intensiteiten doet kennen in functie van I, komt in vorm vrij goed overeen met d ie, welke door Langley is gevon- den als uitstralingskromme voor lampzwart. De plaats der maximumordinaat vindt Michelson afhankelijk van de temperatuur, en wel zoo, dat voor elk lichaam de golflengte van de maximumordinaat omgekeerd even- redig is aan den vierkantswortel uit de absolute tempe- ratuur der bron. Bij geen der genoemde theorieen is acht geslagen op

-ocr page 145-



			13«

		het feit, dat aan elk molecuul een eigenaardige trillings- periode toekomt; zij kunnen dus onmogelijk algemeen waar zijn. Het schijnt mij toe, dat men geen bevredigende verklaring zal kunnen vinden voor den vorm der uitstra- lingskrommen van vaste lichamen, zoolang niet onze kennis van de zonder twijfel eenvoudiger moleculair- beweging der gassen op hechte grondslagen rust.

	C. DE VERMOEDELIJKE BETEEKENIS VAN HET WARMTESPECTRUM VOOR DE THEORETISCHE CHEMIE. Ongetwijfeld staan de trillingstijden van de moleculen der verschillende stoffen in nauw verband met hare verdere physische en chemische eigenschappen; maar ik ben er niet in geslaagd, een dergelijken samenhang met zekerheid aan te wijzen ').

0 Een enkele poging, waaraan ik trouwens zelf niet veel waarde hecht, moge hier vermeld worden, omdat de uitkomst van het eerst later verschenen onder- zoek van Weber (zie biz. 21) in overeenstemming was met hetgeen ik volgens die beschouwing verwachtte. Toen ik, overeenkomstig het oorspronkelijk voorstel van Prof. Buys Ballot, van plan was, de uitstraling van verschillende vaste lichamen bij verschillende temperaturen na te gaan, scheen het mij vvenschelijk toe, vooraf eens te over- wegen welke elementen waarschijnlijk veel van elkaar zouden afwijken in den aard der golvingen, die zij uitzenden. Deze vraag leidde tot de volgende redeneering, waarvan sommige grondslagen wel is waar hypothetisch zijn , doch die ook sleclits bestemd was om als richtsnoer te dienen bij de proefneming. De energie eener eenvoudige slingerbeweging wordt bepaald door de massa m van het bewegend deeltje , de amplitude r en den trillingstijd T, volgens de formule � *r"¹ m* E = c �5� T Slrekken we dit uit over een zeer groot aantal gelijksoortige deeltjes, die zich in gesloten banen bewegen, dan zal dezelfde vergelijking geldig blijven voor de gemiddelde energie van een deeltje , wanneer namelijk r de gemiddelde amplitude , t den gemiddelden trillingsduur beteekent. c is een constante, afhangende van den gemiddelden baanvorm.

-ocr page 146-

�39

De gegevens zijn trouwens nog te gering in aantal
en te onnauwkeurig. Wanneer echter ook voor eenige
elementen, en wel liefst voor hunne atomen, de trillings-
tijden zullen zijn opgespoord, en wanneer deze mochten

Daar nu, als gevolg der wet van Dulong en Petit , de atomen van verschil-
lende elementen bij eenzelfde temperatuur gelijke energie bezitten, hebben we
voor twee heterogene deeltjes

r_x ² «, r.f m.,

"1 _ -i ----- <■! - 1 '

'I "2

of, aannemende dat de gemiddelde baanvorm voor beide dezelfde is,

,» _: _r^ = _r* _m{ : r₂* m₂.....(i)

Zoowel de warmtecapaciteit Cp als de uitzettingscoefficient groeien aan bij toe-
neming van temperatuur; maar de uitzettingscoefficient sterker. Onderstellen wij,
als eerste benadering, dat met gelijke toeneming van energie gelijke uitzetting
gcpaard gaat, dan zou daaruit volgcn, dat de totale energie bij de absolute
temperatuur T ten naaste bij evenredig was aan de geheele volumevermeerdering,
die het lichaam ondergaat als het van het absolute nulpunt op de temperatuur T
komt. Daar volgens proeven van Ruhlmann en Edlund voor vaste lichamen,
C_t, en Cv slechts weinig van elkaar verschillen, zullen wij de kinetische energie
evenredig stellen aan de geheele toegevoerde energie. Ook de kinetische energie
is derhalve evenredig aan de totale volumevermeerdering.

Het atoomvolume bij o" C is � , wanneer D dichtheid voorstelt bij o". Op de

temperatuur t zal dit volume bedragen

J) (i + 3 *■■*) = j) (i � 273 X 3a + 3a T),

als men door T de absolute temperatuur, door a den lineairen uitzettings-
coefficient aanduidt. De totale door warmte veroorzaakte aangroeiing van het
volume is dus

en deze is evenredig aan de kinetische energie. Wij stellen haar eenvoudig even-,
redig aan r~, omdat voor eenzelfde lichaam bij stijging van temperatuur slechts
de amplitude verandert wanneer wij aannemen, dat de periode een constante
grootheid is, die de deeltjes kenmerkt. Derhalve

(Waarschijnlijk zou r hier moeten voorkomen tot een macht, gelegen tusschen
2 en 3 , omdat het volume eigenlijk sterker toeneemt dan de energie).

Voeren wij nu de hypothese in, dat bij benadering de uitzetting slechts bepaald
wordt door de ruimte, die de deeltjes voor hunne warmtebeweging noodig hebben,

-ocr page 147-

1₄o

blijken op eenvoudige wijze samen te hangen met do
atoomg-ewichten, dan zou hiermede weer een groote
aanwinst gedaan zijn voor het materiaal, nedergelegd in

en dat zij dus allceu van de amplitude afhangt, dan is/ voor alle stoffen een
gemeenschappelijke constante grootheid, en wij mogen voor twee stoflen bij een-
zelfde temperatuur stellen:

m. m..

3*2

V ^: V = Tr" 3*.

D.,

Deze betrekking in (i) substitueerende, vinden we

3*>

¹ ²" �>, : ■ d..

:,>=�y%_:�y%.

De gemiddelde trillingsduur der atomen van verschillende elementen � en
daarmede de golflengte van de door die elementen in hoofdzaak uitgezonden
stralen � zou derhalve evenredig zijn aan de waarde der uitdrukking:

3?
D

�3

3«

Elementen.

Elementen. m

Elementen.

Silicum .
Rhodium
Kobalt .
Ijzer. . .
Nikkei. .
Arsenicum
Aluminium
Koper. . .
Ruthenium
Magnesium

0,0868

o,ii55
0,1185
o,r2i3
0,1225
0,1318
0,1407
0,1510
0,1615
0,1642

Palladium
Osmium .
Iridium. .
Platina. .
Zink . . .
Zilver. , .
Antimoon
Goud. . .
Natrium .
Tin ... .

Cadmium
Zwavel. .
Bismuth .
Indium'. .
Selenium
Tellurium
Lood. . .
Tallium .
Kalium .

0,3686
0,3929
0,4191
0,4888
0,5228
0,5249
0,5696

o,5723
0,6850

o,r8o6
0,1833
0,1867
0,2176
0,2303

0.255¹0,2619
0,2963
0,3388
0,3603

Ik ben er niet toe gekomen, deze verwachtingen aan eigen waarnemingen te
toetsen; maar hetgeen Weber gevonden heeft is er mede in overeenstemming.
Volgens bedoeld onderzoek toch zendt ijzer het eerste licht uit bij 377⁰ C., platina
bij 396" C., goud bij 417" C. Wanneer nu het maximum der warmtestraling voor
die drie metalen in de genoemde volgorde meer naar den kant der grootere golf-
lengten ligt � zooals blijkens de tabel het geval moet zijn � dan is het 00k
duidelijk, dat in dezelfde volgorde de temperatuur hooger zal wezen, op het
oogenblik dat de lichtgevende stralen voldoende sterkte verkrijgen om zichtbaar
te worden.

-ocr page 148-



			I4i

		hct periodisch systeem der chemische elementen, zooals dat door Newlands, Mendeleeff, Lothar Meyer en anderen is ontwikkeld. Wellicht staat de periodiciteit der cigenschappen in nauw verband met betrekkingen tus- schen de trillingstijden der atomen, en krijgt op die wijze de door Newlands gebezigde uitdrukking: «law of octaves» een meer tastbare beteekenis. Maar dit zijn speculaties, die voorloopig als ontijdig kunnen worden terzijde gesteld. Zeer waarschijnlijk is het echter, dat men de trillingsperioden niet zal kunnen missen bij het opstellen van een kinetische amniteitstheorie. En de behoefte aan zulk een theorie doet zich, ook op zuiver scheikundig gebied, meer en meer gevoelen. De omkeerbaarheid van vele chemische processen bij verandering van den algemeenen bewegingstoestand in een mengsel van verschillende stofFen � gelijk die veroorzaakt kan worden door toevoer van warmte, licht, electriciteit, of ook door wijziging van de betrekkelijke hoeveelheden, waarin de op elkaar inwerkende bestand- deelen aanwezig zijn � zal waarschijnlijk slechts duide- lijk kunnen worden uit het oogpunt eener kinetische amniteitstheorie. De belangrijke waarnemingen van Thom- sen omtrent de bindingswarmte van zuren en bases, en die van Ostwald aangaande de verandering welke het volume en het lichtbrekend vermogen ondergaan bij het samenbrengen van zuren en bases in verdunde oplossin- gen, leiden tot de gevolgtrekking, dat de verschijnselen, gepaard gaande met de vorming van zouten, opgebouwd zijn uit twee summanden: het eene slechts van het zuur, het andere slechts van de basis afhankelijk. Deze ver- schijnselen kunnen dus niet worden beschouwd als gevol- gen eener afflniteit, die, gelijk het woord uitdrukt, zou moeten bestaan in een weerkeerige betrekking tusschen

-ocr page 149-



			142

		de zich verbindende radicalen. Wij zijn integendeel ge- noodzaakt, aan de affiniteit te ontnemen het begrip van eene potentieele energie, welke beheerscht zou worden door eigenaardige aantrekkingen tusschen de verschillende atomen en die bij scheikundige vereeniging gedeeltelijk in actueele zou overgaan. Elk atoom en elk complex van atomen schijnt een zekere hoeveelheid eigen energie te bezitten, welke alleen van zijn aard en van de tem- peratuur af hankelijk is; bij chemische inwerking gaat een deel van die energie als warmte over op de omgeving of wordt als arbeid verbruikt voor volumeverandering, enz.; maar de affiniteit werkt hierbij slechts als een omstandigheid, die het plaats hebben van de scheikun- dige werking mogelijk maakt. Het ligt voor de hand, een dergelijke omstandigheid te zoeken in betrekkingen tusschen de afmetingen der deeltjes, tusschen de hoeveelheden eigen energie die zij bezitten, of tusschen de perioden hunner kenmerkende bewegingen.

-ocr page 150-



		'"" "......... " ~- � "■" r STELLINGEN.

-ocr page 151-

-ocr page 152-



			ST KL LIN GEN.

		I. De studie van het warmtespcctrum zal belangrijke diensten bewijzen aan de theoretische chemie. II. Het onderzoek naar de absorptie, door de stoffen in verschillende aggregatie-toestanden op het warmtespec- trum uitgeoefend, belooft een goed hulpmiddel te zijn om te geraken tot de kennis van den moleculairen toestand der vloeistoffen en der vaste lichamen. III. De theorie, volgens welke de warmtegeleiding geheel wordt teruggebracht tot straling, is onhoudbaar. IV. Bij de microscopic der toekomst zal men voornamelijk gebruik maken van ultra-violette stralen. De beelden IO

-ocr page 153-



			146

		zullen worden zichtbaar gemaakt door photographie of door fluorescentie. V. De gevoeligheid van photometers eri van polarimeters kan aanmerkelijk worden vcrhoogd door gebruik te maken van de photographie. VI. De beste polariscoop is die van Pickering. VII. In vele opzichten beter dan de gebruikelijkc mcthodcn om extrastroomen aan te toonen en te metcn is die, waarbij de inductieklos in een der vertakkingen van de Wheatstonesche combinatie is geplaatst. VIII. De chemie heeft behoefte aan een kinetischc affiniteits- theorie. IX. Er bestaan geen verzadigde verbindingen. X. Bij verbranding van zwavelkoolstof wordt koolstof- oxysulphide als tusschenproduct gevormd.

-ocr page 154-



			147

		XL De hypothese van Lothar Meijer (Die Mod. Theor. d. Ch. p. 113), dat bij lage temperaturen dc koolstof zou bestaan uit afzonderlijke atomen C = 11,97, bij hoogere daarentegen uit atomen, wier gewicht ¹/₂, ¹/₃enz. van deze waardc bedraagt, is hoogst onwaarschijnlijk. XII. De zoogenaamde �Pyramidal-Geschiebe" hebben hunne gedaante te danken aan de werking van gletschers. XIII. Het eindigen van het zonnespectrum bij 2.",7 is toe te schrijven aan de absorbeerende werking van den waterdamp der atmospheer. XIV. De dampkrings-electriciteit heeft haren oorsprong in de beweging van de aardoppervlakte ten opzichte van den wereldether. XV. Het is onwaarschijnlijk, dat aan de beweging van den wereldether een snelheidspotentiaal toekomt. XVI. De aberratie van het licht is nog niet volledig verklaard.

-ocr page 155-



			148

		XVII. Michelson en Morley hebben gecn recht, in de uit- komst hunner proeven (Phil. Mag. [5] 24 p. 449) omtrent de medevoering van den ether door de aarde bij hare beweging om de zon, een argument te zien tegen de theorie van Lorentz. XVIII. De bepaling van de parallaxis der zon, afgeleid uit de door Michelson aangegeven waarde voor de snelheid van het licht en de door Nyren gevonden aberratie-con- stante, is meer te vertrouwen dan die, welke voortvloeit uit de waarneming der Venus-overgangen. XIX. De photographie belooft meer voor de bepaling van de parallaxes der vaste sterren, dan de micrometer- of heliometermetingen tot nog toe hebben kunnen opleveren. XX. De bezwaren, door Veltmann geopperd tegen de ver- handeling van' Helmholtz : �Ueber Integrale der hydrody- namischen Gleichungen, welche den Wirbelbewegungen entsprechen," zijn meerendeels ongegrond. XXI. Van de verschillende hypothesen, die men gevormd heeft ter verklaring van de eigenschappen der atomen, verdient de vortexatoomtheorie het meest de aandacht.

-ocr page 156-



					i₄9

		XXII. De beoefening van de leer der quaternions, hoewel belangrijk uit een mathematisch oogpunt, zal in het algemecn weinig voordeel brengen aan hen, voor wie de wiskunde hulpwetenschap is. XXIII. Het is van groot bclang, bij de studie der function uit te gaan van hare historische ontwikkeling. XXIV. �Die Einbildungskraft wird zum machtigsten Hiilfsmittel des Physikcrs, wenn er durch geduldig gesammelte Kennt- nisse ihr Nahrung zufiihrt und sie durch die mitarbeitende Vernunft beschrankt und leitet." (Fyndall, Fragmente aus den Naturwissenschaften.)

-ocr page 157-



		*

-ocr page 158-



			INHOUD.

		Bladz. INLEIDING................ i EERSTE HOOFDSTUK. Historisch overzicht .... 7 a. Het ultraroode zonnespectrum en de eerste golf- lengtebepalingen van donkere warmtestralen ... 7 b. De spectrale verdeeling der warmte van aardsche bronnen............... 19 TWEEDE HOOFDSTLTK. Beschrijving der gebruikte toe- stellen................ 40 a. De bolometer............. 41 b. De compensatie-weerstanden........ 47 c. De galvanometer . . ,......... 50 d. De batterij en de hoofdstroom....... 57 e. De spectrometer............ 58 /. De steenzoutpraeparaten.......... 62 g. Overzicht van de opstelling der instrumenten . . 65 DERDE HOOFDSTUK. Waarnemingen...... 68 a. Algemeene opmerkingen over de waarnemingen. . 68 b. Onderzoek der warmtespectra van eenige vlammen. 74 1. De Bunsensche vlam en de vlammen van waterstof en van kooloxyde....... 74 2. De gewone lichtgevende gasvlam..... 77 3. De vlammen van zwavelkoolstof, van zwavel en van zwavelwaterstof........ 79 4. Waterstof, brandend in tegenwoordigheid van chloor eu van broomdamp....... 87

-ocr page 159-



			i5²

		Bladz. 5. De cyaanvlam en de vlam van kooloxyd in zuurstof..............94 6. De vlam van phosphorwaterstof.....101 c. lets over den aard der warmte, door vaste lichamen uitgestraald, en over het selectief absorptievermogen van water...............106 VIERDE HOOFDSTUK. Gevolgtrekkingeu en theore- tische beschouwingen...........114 a. De directe uitkomsten van het onderzoek. . . -115 b. De kenmerkende trillingsperioden der moleculen van eenige gassen............117 c. Eenige waarnemingen van Rontgen en van Langley , beschouwd in verband met de door mij verkregen resultaten...............123 d. De gedaante der uitstralingskrommen.....127 <?. De vermoedelijke beteekenis van het warmtespec- trum voor de theoretische chemie......138 STELLINGEN...............145