INTENSITEITSMETINGEN

IN HET

NIKKEL- EN COBALTSPECTRUM

iB.DLIO r. rP.ilK Vzvi
*rijksuni\\/[irïgr!TEIÏ
UTRECHT.

T. BOUMA

^ ■ J- K

\' /

r\' J-i ^^ j „ y ^

J\' \' ■

\'âi\' quot;nbsp;-Vnbsp;■

Intensiteitsmetingen
in het Nikkel- en Cobaltspectrum

c.

INTENSITEITSMETINGEN

IN HET

NIKKEL- EN COBALTSPECTRUM

PROEFSCHRIFT

TER VERKRIJGING VAN DEN GRAAD VAN DOCTOR
IN DE WIS- EN NATUURKUNDE AAN DE RIJKS-
UNIVERSITEIT TE UTRECHT, OP GEZAG VAN DEN
RECTOR-MAGNIFICUS Dr. A. A. PULLE, HOOG-
LEERAAR IN DE FACULTEIT DER WIS- EN NA-
TUURKUNDE, VOLGENS BESLUIT VAN DEN SE-
NAAT DIER UNIVERSITEIT TEGEN DE BEDEN-
KINGEN VAN DE FACULTEIT DER WIS- EN NA-
TUURKUNDE TE VERDEDIGEN OP MAANDAG
24 FEBRUARI 1930 DES NAMIDDAGS 4 UUR, DOOR
TJIBBE BOUMA
GEBOREN TE ROUVEEN

DRUKKERIJ G. J. WILLEMSE, DOMPLEIN U, UTRECHT.

BI3LI0T, iZZK DElv
RIJKSUNIVERSITEIT
UTRECHT.

rijksuniversiteit te utrecht

1783 8453

-

ïjf ii\'-- -:

Mf VAA\'nbsp;\' m^,nbsp;■

• • r. ■ \' . ■ ■

■

r

■ -tï

1 Î

AAN MIJN OUDERS

\' \'n\'V

\'.tj

- - - \' • - .w .

|5 ■

È-i-.\'.r.,; „.-..i.v

7 • quot; -^A.^fUKi

m

. ■ .....; . , - •; - . .. . . 1.

m-

m

t «

Van de mij thans geboden gelegenheid maak ik zeer gaarne
gebruik om U, Hoogleeraren in de Faculteit der Wis- en Na-
tuurkunde, te danken voor het onderwijs, dat ik van U heb mo-
gen ontvangen.

In het bijzonder is het mij een aangename plicht U, Hoog-
geleerde Ornstein, Hooggeachte Promotor, mijn oprechten dank
te brengen voor de voortdurend van U ondervonden steun en
belangstelling. Uw optimisme bij mislukking. Uw enthousiasme
bij het slagen der experimenten, waren mij steeds tot bemoediging.

Zeergeleerde Burger, ook U blijf ik dankbaar; nooit heb ik
Uw hulp vergeefs ingeroepen.

Tenslotte betuig ik mijn hartelijken dank aan allen, die mij
op eenigerlei wijze behulpzaam waren.

■ \'i\'irv. \'ï

■ ■ - \'

•nbsp;■nbsp;•.Vil-

■ - . ■ • ■ • ■ ^

Inhoud.

Blz.

HOOFDSTUK I

Het materiaal.......... 11

HOOFDSTUK H

De meetmethoden........ 14

HOOFDSTUK Hl

Voorloopige metingen....... 20

HOOFDSTUK IV

Keuze der omstandigheden..... 23

HOOFDSTUK V

De definitieve metingen...... 28

HOOFDSTUK VI

Het nikkelboogspectrum...... 31

HOOFDSTUK VII

Het nikkelvonkspectrum...... 52

HOOFDSTUK VIII

Het cobaltboogspectrum...... 68

... .nbsp;. „\'o.. ■ : V-.-quot;

■ \' - il A-mmmm

::v y\'vrmmm

ni/ Ä-jy-. ■ quot;

■ quot; -li

HOOFDSTUK I.

Het materiaal.

Bij den aanvang van de hier beschreven intensiteitsmetingen
was het noodzakelijk te zorgen voor nikkel en cobalt van vol-
doende zuiverheid.

Als verontreinigingen van het nikkel traden op ijzer, cobalt en
mangaan, waarvan vooral het ijzer bezwaren heeft. Niet alleen
toch is het chemisch nauw verwant aan nikkel, zoodat het hiervan
niet gemakkelijk geheel te scheiden is, maar bovendien is het veel
vluchtiger, zoodat een geringe hoeveelheid bijgemengd ijzer reeds
vrij sterke spectraallijnen oplevert.

Bij de eerste opname van het nikkelspectrum hebben wij gebruik
gemaakt van staafnikkel, zooals dat in den voorraad voorhanden
was. Dit bleek echter zoo sterk verontreinigd te zijn, dat het zelfs
moeilijk was het spectrum als dat van nikkel te herkennen.

Plaatnikkel, eveneens uit den voorraad gaf een resultaat, dat
slechts weinig beter was. Daarna kregen wij de beschikking over
een stukje „zuiverquot; nikkeldraad, afkomstig van de firma Kahl-
baum. Het spectrum wees echter uit, dat ook dit nikkel nog on-
zuiverheden bevatte, en wel voornamelijk ijzer.

Vervolgens hebben wij geprobeerd met een nikkelzout een beter
spectrum te verkrijgen. Nikkelsulfaat werd omgekristalliseerd, en
daarna uitgegloeid, om het kristalwater te verwijderen. (Men
voorkomt hierdoor het hinderlijke spatten in den lichtboog.) Zoo
ontstond een fijn poeder, dat, vermengd met suikerkool, in een
uitgeboorde koolstaaf gestampt werd. Deze was vooraf uitge-
kookt met zwavelzuur om eventueele van het boren afkomstige
ijzerdeeltjes te verwijderen. Als bovenpool deed een massieve
koolstaaf dienst.

Het resultaat was zeer ongunstig. Het spectrum toch geleek
sprekend op dat van de bovengenoemde nikkelstaven, terwijl
bovendien nog een vrij sterke, van de kool afkomstige, continue
grond aanwezig was.

Na enkele vergeefsche aanvragen aan verschillende adressen

ontvingen wij tenslotte van de firma Kahlbaum opnieuw „zuiverquot;
nikkel, ditmaal in gegranuleerden vorm. Wij hebben dit gebruikt
als parel in een Pfundboog en met elkaar vergeleken de spectra
van een lichtboog tusschen:

1,nbsp;een nikkelparel (liggende op een eenigszins uitgeholde nik-
kelstaaf) en een tweede nikkelstaaf.

2,nbsp;een nikkelparel (liggende op een uitgeholde koolstaaf) en
een tweede koolstaaf. Deze staven werden na het uithollen met
een amarilsteen nageboord, en daarna weer met zwavelzuur uit-
gekookt.

Beide spectra bleken nog lijnen te bevatten, die niet van nikkel
afkomstig waren. Toch was vooral het eerste spectrum zooveel
beter dan de vroeger verkregen spectra, dat wij het gegranuleerde
nikkel bij enkele voorloopige intensiteitsbepalingen hebben kun-
nen gebruiken, zij het ook met eenige omzichtigheid.

Daar het eerste en tweede spectrum niet gelijk waren, hebben
wij het tweede spectrum vergeleken met een derde spectrum,
afkomstig van den lichtboog tusschen twee gewone koolspitsen.
De verontreinigingen van het tweede nikkelspectrum bleken nu
alle ook in het derde spectrum voor te komen en waren dus van
de kool afkomstig. De onzuiverheden in het eerste spectrum
moesten dus eveneens niet aan de nikkelparel, maar aan de nik-
kelstaven worden toegeschreven.

De moeilijkheden vonden hun oplossing toen de glasblazer
er in slaagde het gegranuleerde nikkel (smeltpunt 1452°) in een
buisje van kwarts tot kleine staafjes aaneen te smelten. Gesol-
deerd aan koperen staven waren deze in een booglamp heel goed
bruikbaar; ze leverden het zuiverste nikkelspectrum. Wel bleek
tenslotte, dat ook hierin de allersterkste ijzerlijnen nog zwak
aanwezig waren, maar bij de metingen heeft dit laatste spoor
ijzer niet veel bezwaren meer opgeleverd.

Voor het cobaltonderzoek hebben wij eveneens gebruik gemaakt
van materiaal, afkomstig van de firma Kahlbaum.

Daar het bij eenigszins dikkere staven niet wel mogelijk was
de, vooral bij lage stroomsterkte, zeer onrustig heen en weer
springende lichtboog op de spleet van de spectograaf afgebeeld

te houden, werden de vrij groote stukken metallisch cobalt in
smalle en dunne reepjes gezaagd, die, geklemd in een opgezaagd
koperen buisje, in de booglamp bevestigd konden worden. Vooraf
werden ze zoolang in verdund zwavelzuur uitgekookt, tot wij
zeker waren, dat met het buitenste laagje cobalt, ook alle van de
zaag afkomstige ijzerdeeltjes opgelost moesten zijn.

Toch bleek uit een voorloopige opname, dat in het hiermee ver-
kregen cobaltspectrum de sterkste lijnen van nikkel, ijzer en
mangaan ook aanwezig waren.

Een op het Philips laboratorium gezuiverd stuk cobalt werd
ons vandaar welwillend toegezonden; het spectrum bleek echter
gelijk te zijn aan dat van het Kahlbaum-cobalt. Daar geen beter
materiaal ter beschikking stond, hebben wij de intensiteitsbepalin-
gen hiermede uitgevoerd en in voorkomende gevallen met de
verontreinigingslijnen rekening gehouden.

HOOFDSTUK II.

De meetmethoden.

Bij de eerste metingen in het nikkelboogspectrum werd de
lichtboog via verzwakkers van Zeiss afgebeeld op de spleet van
de ineengevouwen stigmatische roosteropstelling i); de relatieve
intensiteiten werden op de gebruikelijke wijze 2) bepaald.

Voor het verdere onderzoek gebruikten wij een groote kwarts-
spectrograaf {Hilger £quot;1).

Het verband tusschen zwarting en intensiteit werd vastgelegd
met behulp van de, tegenwoordig in Utrecht veelgebruikte,
methode der spleetbreedte-variatie. Een wolframgloeilamp met
kwartsvenster brandt op nauwkeurig constant gehouden span-
ning; na eenigen tijd wordt dus ook de stroomsterkte constant.
Het verband tusschen stroomsterkte en zwarte temperatuur T^ is
in een grafiek vastgelegd, en de bij een bepaalde T^ in ieder golf-
lengte gebied uitgestraalde energiehoeveelheid/(A)d A kan met
een nomografie bepaald worden.

Door middel van een kwartslens wordt nu de gloeidraad op de
spleet van de spectrograaf afgebeeld, waarbij men zorg draagt,
dat de belichting gelijkmatig is in een richting loodrecht op de
spleet. De continue spectra van deze standaardlamp worden dan
bij verschillende spleetbreedten gefotografeerd (om plaats te
winnen steeds bij geringe spleethoogte), De belichtingstijd is voor
alle opnamen evengroot. Zoowel al te nauwe als al te wijde
spleten moeten hierbij vermeden worden, de eerste, omdat anders
hinderlijke buiging zou optreden, de laatste, om voldoende mono-
chromatisch te kunnen werken. Wenscht men meer uiteenloo-
pende zwartingen te hebben, dan is het beter op dezelfde plaat

M J. B. v. Milaan. Int, metingen in het ijzerspectrum (Utrecht 1926).

2)nbsp;L. S. Ornstein. Intensity of multiple spectrallines: Experiment aiid
Theory. Proc. Phys, Soc. Vol. 37, part 5. 1925.

3)H.nbsp;C. v. Alphen. Stralingsmeting aan vvolframlampen (Utrecht 1927;.

twee stel continue spectra te nemen, bij verschillende stroom-
sterkten van de standaardlamp. Men bepaalt dan empirisch deze
stroomsterkten zóó, dat de ontstane zwartingen behoorlijk in
elkaar grijpen.

Waren de vereischte belichtingstijden te kort om ze nauwkeurig
gelijk te kunnen nemen, dan werd tusschen lamp en spleet een
stukje fijn zwart kopergaas geplaatst. Door dit vierdubbel te
nemen kan men tot een ongeveer dertig maal grootere belichtings-
tijd komen.

Tenslotte draagt men zorg, dat in den stralengang voorbij de
spleet nergens licht wordt afgeschermd. Heeft men zich overtuigd,
dat dit alles in orde is, dan kan men de intensiteiten der ver-
schillende continue spectra evenredig stellen met de gebruikte
spleetbreedten.

Men fotometreert nu bij een aantal golflengten al deze spectra
dcor, bepaalt de zwartingen, en zet ze voor iedere golflengte uit
tegen de logarithmen van de spleetbreedten. Van iedere zwar-
tingskromme vindt men blijkbaar evenveel punten als er verschil-
lende spleetbreedten gebruikt zijn. Een regelmatige verdeeling
van de punten over de kromme verkrijgt men door als spleet-
breedten de termen van een meetkundige reeks te nemen.

Uit deze zwartingskrommen bepaalt men de zwartingsverhou-
dingen voor de gekozen golflengten. Men moet nu weten, welke
cnergiehoeveelheden een bepaalde zwarting hebben veroorzaakt.
Door de niet lineaire dispersie van een kwartsspectograaf verhou-
den deze zich niet als de uitstralingen van de standaardlamp.
Een bepaald energie bedrag I{X)d X toch wordt in het gebied der
kleinste golflengten uitgespreid over het grootste plaatoppervlak,

dx

en wel evenredig metnbsp;als x de afstand in het spectrum

voorstelt. Door deze grootheid, die men uit de dispersiekromme
van de spectrograaf gemakkelijk bepaalt, moeten de bedragen
/(A) dk dus blijkbaar gedeeld worden; zoodat de energiehoeveel-
heden, die op een vlakte eenheid van de plaat vallen, evenredig

zullen zijn metnbsp;dus met /(A)

dx \'nbsp;^ ^ dx

dX

In de spectrograaf treden nog energieverliezen op, die niet voor
elke golflengte dezelfde behoeven te zijn; het is echter niet noodig
hiermede rekening te houden, daar dit voor den te onderzoeken
lichtboog in gelijke mate geldt als voor de standaardlamp, zoodat
deze fout in het eindresultaat geheel wegvalt.

Nu is de plaatgevoeligheid g voor een bepaalde golflengte
blijkbaar evenredig met de ontstane zwarting, en omgekeerd
evenredig met het op een vlakte eenheid gevallen energiebedrag.
Volgt dus uit de zwartingskrommen voor ^i, I2 en A3 een zwar-
tingsverhouding Zi: z^: Z3, dan vindt men voor de plaatgevoelig-

heid een verhouding ; g^ .\'gs =

Door deze waarden tegen de golflengten uit te zetten vindt men
grafisch voor iedere golflengte de plaatgevoeligheid.

Zijn de zwartingskrommen evenwijdig, dan worden ze tot één
kromme ineengeschoven; men leest hierin voor elke spectraallijn
bij de berekende zwarting de intensiteit op de plaat af, en deelt
deze door de bijbehoorende plaatgevoeligheid. Zoo ontstaan de
relatieve intensiteiten van de lijnen in de lichtbron.

In het ultraviolet zijn de zwartingskrommen niet altijd inschuif-
baar; men kan dan iedere lijn op een voor dezelfde golflengte
geconstrueerde zwartingskromme betrekken, en zoo haar inten-
siteit met die van de standaardlamp vergelijken.

Een voordeel van de methode der spleetbreedte-variatie is, dat
het niet noodig is, te zorgen voor een homogene belichting der
spleet over haar geheele lengte. Ook vertoonen de punten, waar-
door de zwartingskrommen getrokken moeten worden, gewoonlijk
slechts een geringe spreiding, terwijl de zwartingsschaal voor alle
kleuren op dezelfde wijze en met één slag verkregen wordt.

Bij het bepalen van de intensiteiten der spectraallijnen deed
zich dikwijls de complicatie voor, dat de fotometercurven van
twee of meer dichtbijeengelegen lijnen ineen liepen. (Zie figuur 1,
die de fotometercurve van de cobaltlijnen 3320,00, 3319,66 en
3319,31 weergeeft,) Dc gewone methode, waarbij men de inten-

siteit uit de topzwarting bepaalt, wordt dan bezwaarlijk, en is
veelal zelfs geheel onmogelijk.

Fig. 1.

Het is in zulke gevallen allereerst noodig de fotometerkromme
nauwkeurig in een intensiteitskromme om te zetten. Daartoe trekt
men op het fotogram één lijn loodrecht op, en vele rechten even-
wijdig aan de nullijn met onderlinge afstanden van b.v, 1 mm
(bij den voet der lijnen kan men desgewenscht grootere afstanden

nemen, omdat de log daar veel langzamer verandert). Ook

u

door eventueele merkwaardige punten van de kromme trekt men
van deze lijnen en bepaalt nu voor alle snijpunten a, b, enz, den
horizontalen afstand d tot de zooeven genoemde loodlijn. Uit Uq
en u vindt men de zwarting, en hieruit de intensiteit voor elk der
punten a, b, enz. Deze zet men nu op millimeterpapier uit tegen
de afstanden d en krijgt zoo de intensiteitscurve van het systeem

(figuur 2). Op dezelfde wijze wordt de intensiteitskromme van
een naburige alleenstaande lijn geconstrueerd. De afzonderlijke
krommen der gezochte lijnen moeten nu denzelfden vorm hebben,

d.w.z. dezelfde halfwaarde breedte, kwartwaarde breedte, enz.,
zoodat slechts hun hoogten onbekend zijn.

Vervolgens bepaalt men uit het fotogram door interpolatie
tusschen enkele vrijstaande lijnen de plaats (dus de afstanden
lt;/2, enz.) van elk der componenten en probeert nu op de
berekende plaatsen intensiteitskrommen te teekenen van den
aangegeven vorm, en van zoodanige hoogte, dat hun som juist de
voor het systeem geconstrueerde curve oplevert.

Dit zoeken naar de intensiteiten der samenstellende lijnen is
een tijdroovend werk, daar men na iedere mislukte poging op-
nieuw intensiteitskrommen moet construeeren.

Heeft men te doen met spectraallijnen, die niet al te ver uit-
eenliggen, dan mag men onderstellen^), dat de vorm van de

1) l, S, Ornstein und M. Minnaert: „Die Intensitätsverteilung in Aufnah-
men von Spektrallinien und ihre Anwendung auf photometrische Messun-
gen.quot; Zeitschr. f. Phys. 43, 404, 1927.

intensiteitskromme voor al deze lijnen dezelfde is, terwijl zij door
de spectrograaf is bepaald, althans als de spleet breed genoeg
is. Bij herhaald voorkomende analyse loont het de moeite, deze
krommen voor allerlei intensiteitswaarden op millimeterpapier
te construeeren en uit te knippen.

In de te analyseeren intensiteitskromme van het lijnencomplex
(zie figuur 2) teekent men nu loodlijnen op de zoo nauwkeurig
mogelijk berekende plaatsen (p, q, r) van de gezochte lijnen.
Van een der lijnen, b-v, de meest vrijstaande, of de sterkste (in
figuur 2 dus de middelste), schat men zoo goed mogelijk de in-
tensiteit ii en legt de uitgeknipte intensiteitskromme van deze
waarde op de plaats q. Op het millimeterpapier leest men on-
middellijk af, hoeveel millimeter (i\'s, 13) er op de aangegeven
plaatsen [p, r) voor de andere lijnen overblijft, en vergelijkt
voor elke abscis het onbedekt gebleven deel van de te analyseeren
kromme met het overeenkomstig deel van de uitgeknipte intensi-
teitskrommen van deze waarden.

Stemmen niet alle ordinaten overeen, dan vervangt men de
eerste kromme (i\'i) door een andere (i\'i\') en telt weer af, wat er
voor de tweede en derde lijn overblijft,

Is het een enkele keer noodig de loodlijnen p, q, r, gezamenlijk
iets te verschuiven (b.v, als in een bepaald gebied geen vrij-
staande lijnen voorkomen, en men dus de plaats der lijnen op
het fotogram niet zóó nauwkeurig kent), dan kan men dit, dank
zij de uitknipsels, ook gemakkelijk doen.

Als de gezochte lijnen niet al te dicht bij elkaar liggen, komt
men gewoonlijk in betrekkelijk korten tijd tot een betrouwbaar
resultaat.

HOOFDSTUK III

Voorloopige metingen.

Zooals reeds medegedeeld werd, zijn de eerste intensiteits-
bepalingen verricht met de ineengevouwen roosteropstelling; de
lichtbron was een nikkelboog volgens Pfund.

Het quintet y^ — (f^ werd in tweede orde opgenomen; bij
een stroomsterkte van 1,4 amp, waren na 60 minuten belichtings-
tijd alle 12 lijnen op de plaat aanwezig.

Een tweede opname werd gemaakt met een stroomsterkte van
0,95 amp. en een belichtingstijd van 2^ uur. Het was niet mo-
gelijk nog lagere stroomsterkten te nemen; de Pfundboog ging
dan na zeer korten tijd uit, en wilde, wellicht door de isolee-
rende werking van het ontstane laagje nikkeloxyd, niet weer
branden, voor de polen schoongemaakt waren, en de nikkelparel
vernieuwd was. Ook bij 0,95 amp. ging de boog nog telkens uit,
zoodat om een belichtingstijd van de plaat van ± 2^2 uur te
verkrijgen, steeds 5 a 6 uur noodig waren.

De resultaten van de beide metingen vindt men in tabel 1;
inplaats van de inwendige quantengetallen / zijn opgegeven de
statistische gewichten 2/ 1, aangezien deze voor intensiteits-
problemen de bepalende grootheden zijn. Aan de sterkste lijn
is (willekeurig) een intensiteit 100 toegekend.

Bij 0,95 amp, was de zwarting van de eerste drie lijnen te ge-
ring voor nauwkeurige berekening; wel kon vastgesteld worden,
dat de intensiteiten zéér dicht bij 1 moesten liggen.

1) Bechert und Sommer, Ann. d, Phys, Vierte Folge 77, 540, 1925,

21
Tabel 1,

De intensiteitsverhoudingen bij de twee gebruikte stroom-
sterkten verschillen dus betrekkelijk weinig. Men vindt de bij
0,95 amp, gevonden waarden nogmaals in tabel 2.

Tabel 2,

De sommen der verschillende rijen en kolommen zouden zich
nu volgens de regel van Burger moeten verhouden als de bij-

behoorende statistische gewichten; zoodat de quotiënten van de
intensiteitssommen en de statistische gewichten constant zouden
moeten zijn.

De afwijkingen van den sommenregel zijn ernstig, zooals men
ziet, Zelfabsorbtie kan hiervan de oorzaak niet zijn, daar deze
de contrasten zou verkleinen, terwijl de afwijkingen hier juist
in de andere richting gelegen zijn.

Hoewel de sommenregel in ons geval de intensiteit van elke lijn
afzonderlijk niet geheel vastlegt, doet ze dit wel voor de uiterste
diagonaal termen; deze zouden zich moeten verhouden als 27 : 91,
dus ongeveer 29,7 : 100. Aangezien dit een scherp criterium is,
hebben wij de intensiteitsverhouding van deze beide lijnen nog
enkele keeren bepaald.

Alle uitkomsten vindt men bijeen in tabel 3.

Tabel 3,

HOOFDSTUK IV.

Keuze der omstandigheden.

Om meer feitemnateriaal te verzamelen hebben wij de me-
tingen voortgezet in het ultraviolet, met de Hilger E\\.

Wij konden zoo vrij groote gebieden ineens fotografeeren, ter-
wijl toch de dispersie voldoende was.

Tevens werd de Pfundboog vervangen door een gewonen licht-
boog tusschen staafjes, zoo goed als zuiver, Kahlbaum-nikkel.

Als spanning namen wij in plaats van 220 V. nu 440 V.; het
bleek dan gemakkelijker den lichtboog, na het uitgaan, weer aan
te krijgen.

Dank zij de groote lichtsterkte van de Hilger, de gevoeligheid
van de gebruikte fotografische plaat, en de intensiteit der hier
liggende multiplets, waren de belichtingstijden kort (van enkele
secunden tot 2 a 3 minuten).

Het telkens uitgaan van de boog was dientengevolge nu niet
zoo bezwaarlijk, zoodat wij de stroomsterkte konden laten dalen
tot 0,44 amp.

Om na te gaan, of de zelfabsorbtie bij deze stroomsterkte nog
een merkbare rol speelt, hebben wij voor enkele nikkelmultiplets
de relatieve intensiteiten bepaald bij drie verschillende stroom-
sterkten (tabel 4 e.v.).

In ieder multiplet is aan de sterkste lijn weer een intensiteit
100 toegekend. Tevens zijn voor elk multiplet enkele bijbehoo-
rende intercombinatielijnen opgegeven.

Lijnen, voor welke de intensiteitsberekening bijzondere moei-
lijkheden opleverde, zoodat b,v. analyseeren van de intensiteits-
krommen noodig zou zijn, werden in deze tabellen niet opge-
nomen.

Men ziet, dat de voor 0,70 en 0,44 amp. gevonden waarden be-
trekkelijk weinig uiteenloopen, terwijl ook de richting der af-
wijkingen niet op zelfabsorbtie wijst.

Daarna hebben wij nog intensiteitsbepalingen bij onderdruk
verricht voor een paar multiplets, om te zien, of deze metingen
wellicht andere intensiteitswaarden zouden opleveren.

Bij 26 cm onderdruk bleek het nog mogelijk met een stroom
van 0,5 amp. te werken; bij 48 cm onderdruk moest de stroom-
sterkte tot 0,8 amp. worden opgevoerd.

Tabel 8 en 9 bevatten de gevonden intensiteitswaarden.

Tabel 8.

Groote intensiteitsverschillen treden ook hier niet op, zoodat
wij door al deze voorloopige metingen tot de conclusie gekomen
zijn, dat een stroomsterkte van ongeveer 0,44 amp. bij normalen
druk voor de definitieve intensiteitsbepalingen in het nikkelboog-
spectrum veilig gebruikt kan worden.

Bij het nikkelvonkonderzoek werd een Leidsche flesch geladen
door de secundaire spanning van een Rhumkorf (primaire span-
ning lOV), Deze ontlaadde zich via een zelfinductie door een
vonk tusschen twee staafjes zuiver nikkel.

Variatie van de omstandigheden was hier blijkbaar niet moge-
lijk, Slechts hebben wij, om een geringe stroomdichtheid te krij-
gen, de capaciteit van de Leidsche flesch zoo klein mogelijk
gekozen.

Tenslotte hebben wij voor een aantal cobaltboogmultiplets
de intensiteiten bepaald bij 2 verschillende stroomsterkten.
Lijnen, die tot complicaties aanleiding gaven, zijn weer wegge-
laten, terwijl aan de lijn 3533,363 willekeurig een intensiteit 100
is gegeven.

Ook deze, in tabel 10 weergegeven, intensiteiten vertoonen in
het algemeen slechts geringe en niet systematische verschillen.

Wij hebben daarom de definitieve intensiteitswaarden, óók
voor cobalt, bij slechts één stroomsterkte (de laagste) bepaald..

* Te zwak.

HOOFDSTUK V.

De definitieve metingen.

Na de oriënteerende metingen, vermeld in hoofdstuk III en IV,
hebben wij als eerste object van verder onderzoek gekozen het

golflengtegebied 2900—3800 Ä van het nikkelboogspectrum. Men
vindt hier betrekkelijk dichtbij elkaar een twaalftal multiplets
van voldoende intensiteit, terwijl ook de onderlinge ligging der
lijnen niet al te veel bezwaren geeft. Voor toetsing van de som-
menregel en eventueel van de gedetailleerde intensiteitsformules
vormen ze dus een geschikt materiaal.

Overeenstemming tusschen de sommenregel en de berekende
intensiteitsverhoudingen bleek echter, ook na grondige variatie
der voorwaarden, waaronder de lijnen geëmitteerd worden, niet te
bestaan; dit in tegenstelling met de in het ijzerspectrum verkre-
gen uitkomsten!), die in hoofdzaak de sommenregel bevestigden.

Wij hebben toen het eerstgestelde doel: een volledig onder-
zoek van de intensiteitsverhoudingen in het nikkelboogspectrum,
losgelaten, daar het interessanter scheen nu in het nikkelvonk-
en cobaltboogspectrum de intensiteiten van een aantal multiplets
te meten, Cobalt toch staat in het periodieksysteem juist tusschen
ijzer en nikkel in, terwijl het nikkelvonkspectrum zich wellicht
als dat van cobaltboog zou moeten gedragen.

Van het nikkelboogspectrum hebben wij, behalve de bovenge-
noemde multiplets, nog gemeten alle lijnen, die op de bestaande
fotografische platen in voldoende intensiteit voorkwamen; deze

platen omvatten het golflengte-gebied 279amp;-4200 Ä.

In het nikkelvonkspectrum vindt men een aantal geschikte mul-

Onbsp;^

tiplets tusschen 2459—3769 A. Van de lijnen voorbij 3769 A is
slechts een zestal geordend. De weinige hier nog voorkomende
lijnen zijn bovendien zwak en diffuus, en gelegen in een vrij

1) J, B, v. Milaan: „IntensiteitsmetinKcn in het ijzerspectrum,quot; (Utrecht,.
1926.) \'

sterken continuën grond. Wij hebben daarom, hoewel dit deel
van het spectrum op de genomen foto\'s nog wel voorkwam, hier
^een verdere intensiteitsbepalingen uitgevoerd, zoodat de nikkel-

O

vonk-intensiteitstabellen de lijnen van 2459—3769 A bevatten.

O

Het cobaltboogspectrum heeft tusschen 2500 en 4500 A vele
multiplets, waarvan de intensiteiten met de kwartsspectrograaf
goed gemeten kunnen worden. De van dit gebied gemaakte op-
namen strekten zich aan weerszijden iets verder uit, zoodat men
in de bijbehoorende intensiteitstabellen lijnen vindt van

2441—4868 A.

Uit den aard der zaak zijn deze tabellen aan den kant der
grootste golflengten het minst compleet, daar de dispersie in
dit zeer lijnenrijke spectrum hier te klein begint te worden,
zoodat verschillende dicht bijeengelegen lijnen moesten worden
weggelaten.

In het cobaltvonkspectrum zijn geen intensiteitsbepalingen ge-
daan. Wel zijn ook hier reeds enkele multiplets gevonden door
Meggers en Walters Jr. i), maar deze liggen ver in het ultra-
violet, zoodat het bepalen der intensiteiten op groote moeilijk-
heden zou stuiten.

Aan het bovengenoemde materiaal hebben wij voor nikkelboog,
nikkelvonk en cobaltboog getoetst:

1quot;, De sommenregel.

De toepassing der sommenregel op zijn supramultiplets,

3°. De intensiteitsverhoudingen van singulet- en triplet-,
doublet- en quartetsystemen. 2)

Men vindt dit materiaal, met de toetsing der intensiteitsfor-
mules, in de nu volgende hoofdstukken.

Op te merken valt nog, dat de door analyse gevonden inten-
siteiten gemerkt zijn met i) 2) en 3). En wel met i), als de ana-

1)nbsp;Meggers and Walters: „Absorption spectra of Iron, Cobalt and Nickclquot;.
Scientific papers of the Bureau of Standards No. 551.

2)nbsp;L. S. Ornstein und H. C. Burger: „Die Einheit vom Singulett und
Triplettsystem und ihre Interkombinationenquot;. Zeitsciir, f. Phys. 40, 403, 1926,

lyse betrouwbaar, met 2), als ze minder betrouwbaar, en met
als ze zeer dubieus was. Terwijl met aangegeven zijn de inten-
siteiten, die minder nauwkeurig zijn, omdat de lijn door geringe
zwarting als het ware schuil ging tusschen de onregelmatigheden
van de fotometerkromme, die zich in het blanke deel van de
plaat vertoonen.

Tenslotte zijn, evenals in hoofdstuk III, in plaats van de in-
wendige quantengetallen, steeds opgegeven de statistische ge-
wichten, Men vindt hieruit de inwendige quantengetallen / ge-
makkelijk door te bedenken, dat voor nikkelboog het statistisch

gewicht 2/ 1 is, voor nikkelvonk en cobalt echter

HOOFDSTUK VI.
Het nikkelboogspectrum.

Niveauschema van nikkelboog.
Fig. 3.

Bij ons onderzoek hebben wij hoofdzakelijk gebruikt de analyse
van het nikkelboogspectrum, zooals die gegeven is door Bechert
en Sommer i).

Het spectrum is, zooals verwacht werd, van oneven multipli-
citeit, en bevat singulet-, triplet- en quintetsystemen. Het grond-
niveau is een f term en behoort tot een tripletsysteem. Men
vindt de 12 tripiets, die door Bechert en Sommer in het onder-
zochte golflengtegebied worden aangegeven, in nevenstaand ni-
veauschema, Bovendien is geteekend het in hoofdstuk III ge-
noemde quintet y\' — (p^. De intercombinaties zijn niet aan-
gegeven, om de figuur niet al te zeer te compliceeren, terwijl
ook de niet gebruikte niveau\'s niet in de figuur voorkomen.

Later hebben wij door de vriendelijke bemiddeling van Prof,
Harrison te Stanford de beschikking gekregen over een, toen nog
niet gepubliceerde, zeer uitvoerige analyse van RusselP), waar-
door in de intensiteitstabellen van nagenoeg alle lijnen de
ordening kon worden opgegeven. De multiplets, die hierdoor
bekend werden, bestaan echter in het door ons onderzochte ge-
bied zoo goed als alle uit zeer zwakke lijnen, en zijn zelden
compleet, zoodat ze voor ons doel, de toetsing van de sommen-
regel, niet geschikt zijn. Wij hebben daarom de door Rusself
nieuw aangegeven niveau\'s niet in het niveauschema opgenomen,
uitgezonderd v en a ^P (d.i. de p^ term van Bechert en
Sommer), daar het triplet a ^P — v geheel compleet was.

In hoofdzaken stemt de ordening van Bechert en Sommer goed
met die van Russell overeen; hier en daar echter is Russell\'s
werk als een verbetering te beschouwen.

Enkele van deze veranderingen zijn voor ons materiaal van
belang. Zoo is bij Russell\'s nader onderzoek gebleken, dat de
drie door Bechert en Sommer f^ genoemde termen, met de door
hen opgegeven \'Pj 1 (5 is hier het inwendig quantengetal), en

1)nbsp;K. Bechert und L. A. Sommer: „Uber das Bogenspektrum des Nickelsquot;,
Ann. d. Phys. 4e Folge 77, 351, 1925 en 77, 537, 1925.

2)nbsp;Thans gepubliceerd,H. N. Russell: „The arc spectrum of Nickelquot; Phys-
Rev. 34, 821, Sept. 1929.

een door Russell nieuw gevonden 5® niveau, de componenten
zijn van een quintetterm z ^F^ (=lt;pi),Het bij Bechert en Som-
mer voorkomende V4} niveau vervalt.

De aangegeven tripletsystemen f^ — f^ en d^ — f^ worden
zoodoende triplet-quintet intercombinaties f^ — en d^ — «P\';
terwijl voor de /iquot; genoemde niveau\'s nu vrijkomt de notatie
ƒ!. De tripiets ^ — ennbsp;gaan dus over in f^

en d^ — /i. Wij hebben deze veranderingen overal aangebracht,
maar ons overigens aan de notatie van Bechert en Sommer
gehouden.

In de intensiteitstabellen aan het einde van dit hoofdstuk vindt
men naast elkaar Russell\'s notatie en die van Bechert en
Sommer.

Tabel 11.

In bovenstaand schema vindt men de intensiteiten van het
triplet d^ — d^. Als men de horizontale en verticale intensiteits-
sommen deelt door de bijbehoorende statistische gewichten,
ontstaan de quotiënten 35, 28. 17, en 36, 29, 16, die volgens de
sommenregel even groot zouden moeten zijn.

Wij hebben al de gemeten tripiets op dezelfde wijze behandeld,
en de gevonden quotiënten in tabel 12 bijeengeplaatst. Volledig-
heidshalve is als No, 14 opgenomen het reeds in hoofdstuk III
behandelde quintet. De omlijste quotiënten (25 en 37) zijn af-
komstig van intensiteitssommen, waarbij een dubbel geordende

1) Russell, Shenstone and Turner: „Report on notation for atomic spectraquot;.
Phys. Rev, 33, 900, 1929.

lijn voorkomt; deze waarden zijn dus een onbekend bedrag te
hoog.

Tabel 12.

Zooals men ziet, voldoet multiplet 6 vrijwel aan de verwach-
ting, en multiplet 3 in één richting. Bij alle andere multiplets
echter zijn de afwijkingen zéér groot, en wel, uitgezonderd bij
multiplet 5, 14 en 4 (gedeeltelijk) steeds in dezelfde richting;
de niveau\'s met de kleinste gewichten hebben te groote quo-
tiënten, dus de betreffende lijnen te groote intensiteit.

Het triplet No. 6, dat het beste met de sommenregel over-
eenstemt, ontstaat door overgangen tusschen vrij hoog liggende
niveau\'s (47000—15500). Dit zou de gedachte kunnen sugge-
reeren, dat de groote afwijkingen bij de andere multiplets mis-
schien toch aan zelfabsorbtie moeten worden toegeschreven. Wij
moeten dit denkbeeld echter beslist verwerpen, ten eerste, om
de redenen, uiteengezet in hoofdstuk IV; ten tweede, omdat van

de 12 multiplets, waarbij electronenovergangen naar een laag
gelegen niveau optreden, het zestal, dat het grondniveau ï^ als
eindniveau heeft, niet ernstiger afwijkt dan het zestal met d^
als eindniveau; ten derde, omdat quintet No. 14, waarbij diep-
liggende niveau\'s geen rol spelen, eveneens sterk afwijkt van
den sommenregel.

Tabel 13.

Terwijl tenslotte bij de niet complete multiplets (als b.v.
z 5(^0 — g zie tabel 13), uit de intensiteiten der aanwezige
lijnen reeds blijkt, dat ook hier de sommenregel niet zal uit-
komen (de ontbrekende lijnen zijn voor meting te zwak). Toch
hebben wij hier hoogliggende niveau\'s (± 58500—27000), Wel is
het merkwaardig, dat de afwijkingen bij de beide laatstge-
noemde multiplets juist in de andere richting zijn als bij de
vroeger genoemde.

Wij zullen nu nagaan, of wij met een meer uitgebreide som-
menregel tot bevredigende resultaten kunnen komen. Allereerst
stellen wij samen triplet- en singuletsystemen met de bijbe-
hoorende intercombinaties (tabel 14 e.v.).

Tabel 10.

Behalve de gevonden quotiënten zijn ter vergelijking opgegeven
de waarden, die uit het triplet alleen volgen. Men ziet uit dit
viertal voorbeelden, dat de gewenschte gelijkheid der quotiënten
op deze wijze niet wordt verkregen; bij de hier niet behandelde
multiplets is dit evenmin het geval.

Vervolgens combineeren wij de lijnen, die van éénzelfde niveau
uitgaan (tabel 18, e.v.).

Tabel 18,

Tabel 20.

Tabel 23.

Daar de afwijkingen, zooals reeds vermeld is, bij zoo goed als
alle multiplets in dezelfde richting zijn, zou de correctie hoofd-
zakelijk van de intercombinaties moeten komen. En deze geven
een onvoldoende verbetering, ontbreken soms geheel, of maken

het resultaat nog slechter (b.v. voor d^]. Wel komen in de niet
onderzochte spectraalgebieden nog lijnen voor, die ook van de
hier besproken niveau\'s uitgaan, maar hiervan valt weinig of
niets te verwachten, daar de intensiteiten dezer lijnen voorna-
melijk (bij dquot;^, d^ en p^), of uitsluitend (bij ^^ f^ en 7^] aan de
toch al te groote quotiënten ten goede zouden komen.

Ook wanneer wij samentellen alle lijnen met gemeenschap-
pelijk eindniveau, vinden wij quotiënten, die niet gelijk zijn
(Tabel 24 en 25). Hoewel de afwijkingen hier kleiner zijn, dan
bij de afzonderlijke multiplets, lijkt het toch niet zeer waarschijn-
lijk, dat de enkele nog ontbrekende multiplets de quotiënten gelijk
zullen kunnen maken.

Volgens Mack i) behoort men de volgende systemen samen
te vatten.

Tabel 26.

Gelijke quotiënten verkrijgt men blijkbaar op deze wijze niet.
Vooral de eerste kolom wijkt sterk af.

In de laatste plaats letten wij op de verhouding der intensi-
teitssommen voor het singulet-triplet geval. Bij systemen zonder
intercombinaties moet men een verhouding 1 : 3 verwachten. De
gevonden waarden vindt men in tabel 27; de laatste kolom bevat
de verhoudingen, zooals ze worden, wanneer wij de intensiteiten
vooraf deelen door de vierde machten der trillingsgetallen. 2)

1)nbsp;L. E. Mack. Vector coupling in tlie Nickel-, Palladium-, and Platinum-
like spectra. Phys. Rev. 34, 17, 1929,

2)nbsp;L. S. Ornstein en H. C, Burger, Zeitschr, f. Phys, 40, 403, 1926.

De gevonden waarden loopen nogal uiteen; daar echter in
alle 5 gevallen vrij sterke intercombinaties optreden, zegt het
resultaat betrekkelijk weinig,

In de nu volgende tabel vindt men alle gemeten intensiteits-
waarden. De intensiteit van de lijn 3524,543 is (willekeurig)
100 gesteld.

Tabel 28.
NIKKELBOOGSPECTRUM.

1) H. Kayser, Handbuch der Spektroskopie,

Golflengte

volgens
Kayser

Multiplet volgens

Bechert en
Sommer

3038,04
3045,15

3048.98
3050,92

3054,42
3057,76
3064,75

3066.59
3080,91
3097,27

3099.25

3101.67

3101.99

3105.60
3107,83

3114.26
J116,84
3129,42

3132.68

■3134,22

3145,23
.3145,82
-3151,33
3154,68
3159,65
3164,30
3165,64
3170,86
3037,940
3045,012

3050,828

3054,317

3057,647

3064,626

3066,46

3080,758

3097,120

3099,117

3101,563

3101,881

3105,466

3107,717

3114,128

3116,700

3129,310

3134,106

3145,117

3145,707

3151.29

3154,58

3159,524

3164,17

3165,513

3170,73

a3D—y3F0
a3F—yW0

aW—yifO

aW—y3F0

aW—y^DO

aZD—yWO

z5G0_g5f

aZD—yiDO

a3F—yZF0

a^F—ziGO

aiD~y3F0

a^D—yiFü

a3F—y3D0

a3F—y3D0

aW—zipo

z^DO—camp;G

a 3F~y 3D0

(biD—w3F0)
aW—y3F0
aiF—z3G0
aW—y3F

aSP—v3D0
fl3F_y3F0
a3P_40
aW—z^GO
a^P—vWO