AAN DE RIJKS-UNIVERSITEIT TE UTRECHT
OP GEZAG VAN DEN RECTOR MAGNIFICUS
DR. C. W. VOLLGRAFF, HOOGLEERAAR IN DE
FACULTEIT DER LETTEREN EN WIJSBEGEERTE,
VOLGENS BESLUIT VAN DEN SENAAT DER
UNIVERSITEIT TEGEN DE BEDENKINGEN VAN DE
FACULTEIT DER WIS- EN NATUURKUNDE TE VER-
DEDIGEN OP DINSDAG 7 JULI 1936,
DES NAMIDDAGS TE 3 UUR, DOOR

De metingen in het boogspectrum van koper, waarover in het
volgende gehandeld wordt, zijn een voortzetting van een onderzoek,
door Ornstein en Vermeulen ingesteld, naar aanleiding
van een publicatie van Nottinghami): Probe and Radiation
Measurements in the Copper Arc.

De metingen van Nottingham geschiedden photoëlectrisch;
hij neemt aan, dat in den koperboog geen zelfabsorptie optreedt en
komt dan tot de conclusie, dat de intensiteitsverhoudingen van
spectraallijnen in boogspectra den sommenregel niet volgen.

Ornstein en Vermeulen^) hebben eenige van Notting-
hams metingen volgens de photografische methode herhaald en
vonden, dat de intensiviteitsverhouding van het l^s—doublet
(resonantie doublet A = 3248 en A = 3274) afhankelijk is van de
stroomsterkte in den boog. Hieruit volgde terstond, dat zelfabsorptie
in den boog een rol speelt.

Later hebben beide onderzoekers 3) de intensiteitsverhouding van
genoemd doublet bepaald in een „zuiverenquot; koolboog.

De koolboog geeft tengevolge van sporen verontreiniging bij vol-
doend lange belichting de lijnen van dat doublet van koper op de
fotografische plaat. Als intensiteitsverhouding werd nu 2 : 1 ge-
vonden, de waarde die door den sommenregel geëischt wordt.

Tenslotte werd door Ornstein en Vermeulen^) nog
aangetoond, dat de zelfabsorptie in den koperboog in het centrum
het grootst is en afneemt in de zoomen.

Doel van het onderzoek was:
1 het werk van Ornstein en Vermeulen in den koperboog
voort te zetten;

2°. absorptievrije metingen te doen in het koperspectrum ter con-
trole van den sommenregel;
3°. relatieve overgangswaarschijnlijkheden te bepalen.

De eigenaardigheden, die zich voordeden in metaalbogen, waren
oorzaak, dat het onderzoek zich ook tot andere problemen moest uit-
strekken, die den aard der boogontlading raken.

Gemakshalve wordt hieronder het niveauschema van koper, ont-
leend aan W. G r o t r i a n, weergegeven.

(Graphische Darstellung der Spektren von Atomen und Ionen
mit ein, zwei und drei Valenzelektronen, II, blz. 44 [Struktur der
Materie, VII].)

Als vervolg op het werk van Ornstein en Vermeuleni),
werd in den koperboog de intensiteitsverhouding van het —
doublet A = 5220, A = 5218 en A = 5153 bepaald als functie van
de stroomsterkte.

Het spectrum werd gefotografeerd met een Hilger (£2) spec-
trograaf, waarbij het midden van den boog afgebeeld werd op de
spleet van den spectograaf.

Er treedt dus zeker zelf-absorptie in den koperboog op.
Verder werd de invloed nagegaan van de variatie van den af-
stand der polen op de verhouding der intensiteiten. Hiertoe werd
eveneens het samengesteld —doublet gekozen.

De lijnen A = 5220 en A = 5218 waren niet te scheiden, zoodat
gemeten werd de verhouding:

In deze figuur is de intensiteitsverhouding uitgezet tegen den
afstand der polen, terwijl de stroomsterkte parameter is.

Het blijkt dus, dat de intensiteitsverhouding in hooge mate af-
hangt van den afstand der electroden. Eveneens zien we, dat de
absorptie bij 0,75 en 0,8 ampère grooter is dan bij 1 ampère.

absorptie toeneemt met de temperatuur, hieruit volgen, dat de tem-
peratuur bij 0,75 amp. hooger zou zijn dan bij 1 amp.; hetgeen niet
zonder voorbehoud aangenomen kan worden.

Verticale doorsneden van fig. 2 geven de intensiteitsverhouding,
van genoemd doublet als functie van de stroomsterkte.

In dit verband wordt nogmaals verwezen naar de resultaten
van Ornstein en Vermeuleni) waargenomen aan het
12s—22p doublet A = 3248 en A 3274.

Ook in het door hen onderzochte geval bereikte de verhouding
bij 1 amp. een maximum.

Uit de metingen in den gebruikten koperboog volgt, dat geen con-
clusies getrokken kunnen worden omtrent de verhouding der inten-
siteiten. De absorptie is er te groot.

Om den sommenregel te toetsen aan verschillende doublets in het
koperspectrum, werd gezocht naar electrodenmateriaal, waarin koper
in voldoend geringe concentratie aanwezig is om van zelf-absorptie
vrije metingen te kunnen verrichten.

Als electrodenmateriaal kwamen in aanmerking de metalen zink,
aluminium en zilver.

In de spectra van bogen met deze electroden werd de intensiteits-
verhouding 2 : 1 voor het 12«—22p doublet van Cu (A — 3248 en
A — 3274) gemeten bij stroomen van ±1,5 ampère.

In den zinkboog ontstaat echter ZnO, hetgeen zeer hinderlijk is,
terwijl zich op de aluminiumelectroden aluminiumoxyde vormt, dat
een isolator is. Hierom werd zilver electrodenmateriaal gekozen.

Met zilver werd bij constanten poolsafstand van 5 m.m. de inten-
siteitsverhouding van het 12s—22p doublet van koper bepaald als
functie van de stroomsterkte.

De uitkomsten van deze metingen zijn aangegeven in fig. 4.
Hieruit kunnen de volgende conclusies getrokken worden.

1°. Het resonantie doublet vertoont bij stroomsterkten kleiner
dan 2,2 amp. geen merkbare zelfabsorptie;

2°. in de andere doublets van koper zal dus bij dezelfde stroom-
sterkten de zelfabsorptie zeker verwaarloosd kunnen worden.

Tenslotte volgt hieruit ten duidelijkste, dat zelfs bij deze uiterst
kleine concentratie van koper absorptie optreedt, wanneer de
stroomsterkte maar groot genoeg is.

Bij stroomsterkten kleiner dan 2 amp. werden nu eenige doublets
onderzocht. Hierbij werd steeds zoo nauwkeurig mogelijk het ge-
deelte van den boog midden tusschen anode en kathode afgebeeld
op de spleet van den spectograaf.

Voor het onderzoek van het infraroode —doublet
(X = 8093 en A = 7933) werden „Agfa-infrarot rapid 810 Plattenquot;
gebruikt, deze werden eerst met een ammoniakoplossing gesensi-
biliseerd.

De intensiteitsverhouding was, overeenkomstig den sommenregel
2:1. Deze 2:1 verhouding werd ook gevonden bij hef samen-
gestelde 22p—42d doublet (A = 4531 en A = 4480).

De verhouding der intensiteiten in het samengestelde doublet
2d'—22p (A = 5782 A = 5700 en A = 5106) blijkt met de
stroomsterkte te veranderen. Evenmin treedt een constante inten-

siteitsverhouding op als men 2 spectraallijnen van verschillende
doublets vergelijkt. Dit werd o.a. geconstateerd voor de lijnen
X = 5106 en X = 5153; ook in dit geval veranderde de verhouding
met de stroomsterkte. Deze veranderlijke verhouding zou men
kunnen trachten te verklaren uit verschil in temperatuur bij ver-
schillende stroomsterkte. De temperatuur zou dan echter zeer sterk
afhankelijk van de stroomsterkte moeten zijn. Uit opnamen gedaan
bij dezelfde stroomsterkte, afkomstig van verschillende instellingen
van den boog bleek, dat de gemeten waarden voor de intensiteits-
verhouding van deze lijnen een abnormale spreiding vertoonen. Dit
laatste feit was aanleiding tot een onderzoek van de gedaante van
den boog. i)

Nauwkeurige waarneming van den boog tusschen koperelectroden
in lucht vestigde de aandacht op de volgende eigenaardigheden.

Wanneer de electroden nog niet geoxydeerd zijn, ziet men, bij
stroomsterkten van de orde van 1 amp., het booggedeelte bij de
anode violet, het gedeelte bij de kathode groen gekleurd i) (eerste
boogvorm). Dit verschijnsel duurt eenige minuten, waarna de boog
in zijn geheel groen wordt (tweede boogvorm).

Nadat de electroden geoxydeerd zijn is het onmogelijk den eersten
boogvorm terug te krijgen. Van beide boogvormen vindt men een
reproductie van het spectrum op de spectraalplaat (blz. 9). 2)

Bij constanten poolsafstand van 6 m.m. werden in onderstaande
gevallen de stroomsterkte en het spanningsverschil der electroden
gemeten.

1°. Anode en kathode niet geoxydeerd: le boogvorm, stroom-
sterkte = 0,98 amp., klemspanning == 105 Volt, na eenige minuten
treedt een langzame overgang op naar den 2en boogvorm met
stroomsterkte = 0,99 amp. en klemspanning 92 Volt;

2°. kathode alleen niet geoxydeerd: 2e boogvorm met stroom-
sterkte = 0,99 amp. en klemspanning = 92 Volt;

3°. anode alleen niet geoxydeerd;
dit geval verloopt volkomen als het le geval. Blijkbaar is dus het

Voor de zorg, besteed aan de reproducties der spectra op blz. 9 en 11, be-
tuig ik mijn dank aan H. L o b s t e i n.

op de anode gevormde oxydelaagje verantwoordelijk voor het ver-
minderen van de klemspanning met ±13 Volt.

Bij kleine stroomsterkten worden in den len boogvorm aan de
anode behalve CN banden ook die van N2 en N2 uitgezonden;
eenige hiervan zijn aangegeven op blz. 9 (spectrum a).

Bij stroomsterkten van ruim 2 amp. worden alleen de CN banden
geëmitteerd (blz. 9 spectrum b).

Tenslotte is nog in het spectrum van den len boogvorm waar te
nemen, dat de banden van N^ en alleen vlak bij de anode op-
treden en dat de intensiteit der koperlijnen afneemt van de kathode
naar het midden van het spectrum.

De boog tusschen zilverelectroden in lucht vertoont bij kleine
stroomsterkten (e.a. 1 amp.) het zelfde verschijnsel als de koper-
boog.

De spectraalplaat van blz. 11 geeft een afbeelding van de spectra
uitgezonden door den len boogvorm bij 0,8 amp. (a) en den 2en
vorm bij ruim 2 amp. (b); in het laatste komen alleen banden van
CN voor.

In den zilverboog daalde de klemspanning op de electroden, wan-
neer de le vorm in den 2en overging, met ± 15 Volt. Hier moet
het optreden van den 2en boogvorm geweten worden aan een stij-
ging van de temperatuur der anode, omdat na afkoeling terstond
weer de le boogvorm kan verkregen worden en na verloop van
eenige minuten branden de 2e boogvorm weer optreedt.

Ook in de spectra van deze 2 boogvormen is eenzelfde afname
van intensiteit der metaallijnen te zien als in die van den koperboog.

De verandering van intensiteit der spectraallijnen werd nu in de
eerste plaats onderzocht.

het gedeelte van den boog bij de kathode werd afgebeeld op de
spleet van den spectrograaf, terwijl er voor gezorgd werd, dat de
kathode zelf niet op de spleet werd afgebeeld en dat verder de
kathode geen licht van den boog afschermde.

In fig. 5 zijn de relatieve intensiteiten van A = 5106 in de deelen
op verschillenden afstand tot de kathode uitgezet voor een stroom-
sterkte van ± 2 ampère als functie van den afstand tot de kathode;
de intensiteit bij een afstand van 1 m.m. is 100 gesteld.

/ÓO
ugt;	90
O
üü	80
tl
quot;'s
	6o
üi
y-	50
ifl
r	ko
uJ
t- r	So
	ao
	lO

Ook voor A = 5782, 5700 en 5153 werden soortgelijke curven
gevonden. Procentueel was echter de intensiteitsafname dezer lijnen
onderling niet steeds gelijk.

Hieruit moet dan volgen, dat de intensiteitsverhouding dezer
lijnen niet constant is; ze blijkt afhankelijk te zijn van de plaats in
den boog. De verandering van de intensiteit van de spectraallijnen

zou verklaard kunnen worden door een afname van de concentratie
van koperdamp in den boog; dit is bij den len boogvorm duidelijk
te zien; dat deze afname van de concentratie een gevolg zou zijn
van een zeer groote daling der temperatuur van kathode tot anode
is zeer onwaarschijnlijk, omdat juist aan de anode banden optreden.

Behalve de beschouwde afname van de intensiteit der koperlijnen
van kathode naar anode, valt het optreden van banden aan de
anode op. Het feit, dat deze banden ontstaan, kan doen verwachten,
dat de temperatuur hoog genoeg is om ook bij de anode koperlijnen
te doen ontstaan.

Daar dit niet het geval is, rijst de vraag, of de temperatuur wel
alleen verantwoordelijk is voor het gebeuren in een metaalboog.
We komen hierop terug in Hoofdstuk 111.

Voor de intensiteit van een spectraallijn, beantwoordend aan een
overgang van niveau a naar niveau p, geldt, zoo de metaalboog op
te vatten is als een Boltzmannstraler, i) de formule:

tisch gewicht van het aanvangsniveau, N = het aantal atomen,
T — de abs. temperatuur,nbsp;de energie van niveau a, v = de

frequentie van het bij dezen overgang uitgestraalde licht, h = con-
stante van Planck en k — constante van Boltzmann.

Met deze formule zouden we voor de intensiteitsverhouding van
A, = 5106 en A = 5153 vinden:

De breuk lt; / gt; is constant en dus moet deze verhouding kleiner
worden naarmate de temperatuur toeneemt.

Om nu onafhankelijk te zijn van de verandering van de koper-
concentratie in den boog, werd voorloopig als volgt te werk gegaan.
Met zilver als electrodenmateriaal werd, bij een booglengte van
8 m.m., het gedeelte van den boog, gelegen van 2 tot 3 m.m. vanaf
de kathode, afgebeeld op de spleet van den spectrograaf.

In dit booggedeelte werd de intensiteitsverhouding van A = 5106
en A = 5153 bepaald als functie van de stroomsterkte.

Wanneer bovenstaande formule geldig is voor een metaalboog,
zou uit (a) in verband met bovenstaande resultaten volgen: de

temperatuur neemt af van 0,8 tot 1 amp. en neemt bij grooter
stroomsterkten weer toe.

Een dergelijke conclusie is niet zonder bedenking te aanvaar-
den en daarom is het ook moeilijk om aan te nemen, dat het mecha-
nisme van een metaalboog met dat van den koolboog, zooals het
door Ornstein en Brinkman i) beschreven is, overeenkomt,
dus dat het gas van den boog door zijn hooge temperatuur de ato-
men aanslaat en dat door botsingen van de tweede soort met de
deeltjes van het gas een evenwichtstoestand ontstaat, die door de
wet van Maxwell-Boltzmann beschreven wordt.

Gesteund door het feit, dat de karakteristieken van metaalbogen
dezelfde gedaante hebben als die van ontladingsbuizen, achten we
het op grond van onze voorloopige metingen waarschijnlijk, dat in
de metaalbogen zoowel temperatuur- als electronenaanslag een
rol spelen.

De boog B was ingebouwd in een glazen vat V; dit is geschied
om het mogelijk te maken later de metingen te kunnen herhalen in
stikstof. Tevens werd hierdoor het voordeel bereikt, dat de boog
geen storende invloeden van luchtstroomen in het vertrek onderging.

Door middel van de lens L met brandpuntafstand van 20 c.m.
werd de boog op ware grootte (10 m.m.) afgebeeld op de spleet
van den spectrograaf. Er werd een Fuess-glasspectrograaf (51263)
gebruikt.

Op de spleet van den spectrograaf was een rechthoekig diafragma
hoog 8 m.m. aangebracht; hierover waren in horizontale richting
haren gespannen met ouderlingen afstand van ±: ^ m.m., die het
mogelijk maakten de plaats in den boog, die afgebeeld wordt, op de
plaat vast te leggen. Met behulp van dit diafragma werd er zorg
voor gedragen dat, bij de afbeelding van den boog op de spleet van
den spectrograaf, de kathode zel[ niet werd afgebeeld, maar alleen
het gedeelte van den boog vanaf de kathode.

Tevens was het met behulp van het beeld der gespannen haren
mogelijk om intensiteitsverhoudingen te bepalen in nauwkeurig be-
kende plaatsen in den boog.

De zilverelectroden hadden een diameter van ± 2 m.m. en waren
bevestigd in messingstaven van 1 c.m. doorsnede, die dienden om
den warmteafvoer te bevorderen.

Deze messingstaven konden op en neergeschroefd worden in de
messingsluitstukken A en C.

Door deze inrichting was het mogelijk de electroden op de juiste
hoogte en afstand in te stellen.

Het vat V droeg een venster bij F. Diametraal tegenover dit
venster was de glaswand uitgetrokken om te voorkomen, dat het
door den glaswand gereflecteerd licht van den boog door het ven-
ster F zou uittreden. De openingen a en b dienden voor aanvoer van
versche lucht en afvoer van de ontstane gassen.

vorm. Het bleek mogelijk dezen boogvorm langer te behouden door
het vat V aan den bovenkant met een natten lap af te koelen.

Het doel van dit gedeelte van het onderzoek was de verandering
der intensiteitsverhouding van de lijnen A = 5106 en A = 5153 als
functie van de stroomsterkte en als functie van den afstand tot de
kathode systematisch na te gaan.

De metingen werden verricht bij stroomsterken van 0,4 tot 1,75
amp. De kleinere stroomsterkten werden verkregen door een serie-
schakeling van het stadsnet (440 Volt) met een accubatterij en
een generator.

Hierdoor kon de spanning tot ± 880 Volt worden opgevoerd.
Bij stroomsterkten van 0,4 tot i 0,8 ampère bleef de le boog-
vorm behouden, bij grooter stroomsterkten ging de le boogvorm
tijdens de belichting in den 2en over.

De uitkomsten der metingen zijn uitgezet in fig. 8; ieder punt in
de krommen is een gemiddelde van tenminste 5 waarnemingen,
waarvan de spreiding in den regel niet meer dan 6 % van de ge-
middelde waarde bedroeg.

Waarnemingen bij stroomsterkten grooter dan ± 1,75 amp.
konden niet worden verricht; bij grooter stroomsterkten is de boog
te onrustig, zoodat een nauwkeurige instelling, die voor het onder-
zoek noodzakelijk is, onmogelijk wordt.

Bij de discussie der waarnemingen moet vooropgesteld worden,
dat merkbare absorptie buitengesloten is.

§ 2. Bespreking van de resultaten wanneer zij als gevolg van tem-
peratuuraanslag opgevat worden.

Wanneer de intensiteit eener spectraallijn beschreven kan worden
door een Boltzmanntemperatuur, geldt voor de intensiteitsverhou-
ding van A = 5106 en A = 5153:

De waarde van E^d^ — E^p^ is ontleend aan B a c h e r and
G o u d s m i t, Atomic Energy States.

Om een denkbeeld te krijgen van het verloop van de temperatuur,
zooals dat zou volgen uit de resultaten van fig. 8, nemen we aan,
dat bij 0,4 ampère in den eersten halven m.m. vanaf de kathode een
temperatuur heerscht van b.v. 4000° abs.

Met behulp van deze aangenomen temperatuur en met de Boltz-
mannfactoren uit fig. 9 is het dan mogelijk een waarde voor de
constante C te vinden.

Met behulp van deze waarde van C werden nu, uit de gevon-
den verhoudingen van fig. 8, de ,,temperaturenquot;, behoorende bij die
verhoudingen, d.m.v. kromme van fig. 9 bepaald.

De aldus gevonden temperaturen zijn in fig. 10 uitgezet als
functie van de stroomsterkte; de afstand tot de kathode in Yl m.m.
is weer als parameter gebruikt. Een afdoende verklaring van het
verloop van de temperatuur in een gefixeerd punt van den boog als
functie van de stroomsterkte is bezwaarlijk te geven.

Een verticale doorsnede van fig. 10 geeft ons de verandering van
de temperatuur als functie van de plaats in den boog.

De curven 2 en 3 van deze figuur geven de verandering van de
temperatuur als functie van de plaats in den boog bij 1,5 amp., zoo-
als die berekend zou worden, wanneer bij 0.4 amp. in den eersten
halven m.m. vanaf de kathode de temperaturen 3400° resp. 4400°
abs. werden aangenomen. Volgens deze curven zou de temperatuur
bij de kathode een hooge waarde bezitten, tot op een afstand van
± 23^2 m.m. afnemen, om daarna weer toe te nemen.

We zouden echter op grond van de groote concentratie van de
metaaldamp en den warmteafvoer aan de kathode juist verwachten,
dat de temperatuur daar ter plaatse lager zou zijn dan op eenige
m.m. afstand daarvan.

De gevonden feiten wettigen de conclusie, dat in metaalbogen de
temperatuuraanslag door het gas niet de eenige oorzaak van het
gebeuren is.

§ 3. Nader onderzoek van den len en 2en vorm van den zilverboog
in lucht van 1 atmosfeer.

De opnamen, waarvan fig. 8 de meetresultaten geeft, zijn van 0,4
tot 0,8 ampère van den len boogvorm.

Bij stroomen grooter dan 0,8 ampère ging de le boogvorm ge-
durende den belichtingstijd in den 2en vorm over.

Fig. 12 geeft voor eenige stroomsterkten van den len boogvorm
het spanningsverschil der electroden als functie van de booglengte.

Wanneer de le boogvorm in den 2en overgegaan is, is het span-
ningsverschil der electroden met 15 Volt gedaald; dit is bij alle
stroomsterkten en afstanden der electroden waargenomen. Een
grafiek voor den 2en boogvorm wordt dus verkregen door alle rech-
ten over 15 Volt naar beneden te verschuiven.

De 2e boogvorm wordt bij 0,4 amp. niet gevonden.
Wanneer de stroomsterkte in den 2en boogvorm van 2 ampère
langzaam verminderd wordt tot 0,4 amp., ontstaat de le boogvorm
weer.

Bij dezen overgang van den len in den 2en boogvorm breidt het
groene booggedeelte zich geleidelijk van de kathode uit tot de anode.

Deze verandering begint reeds spoedig, nadat de stroom ge-
sloten is, bij stroomsterkten vanaf ±0,8 ampère.

Zoodra het groene booggedeeke in bhjvend contact is gekomen
met de anode, is het spanningsverschil der electroden met 15 Volt
verminderd.

Dit groene booggedeelte bevat metaaldamp; de kathode verdampt
snel, de anode verdampt bij den len boogvorm uiterst weinig. Bij
den 2en boogvorm verdampt de anode eveneens snel.

Omdat afkoeling van vat V het optreden van den 2en boogvorm
vertraagt, kan de oorzaak van den overgang van den len naar den
2en boogvorm gezocht worden in een stijging van de temperatuur
in den boog vanaf het oogenblik, dat de stroom gesloten wordt.

Wanneer de zilverboog in de vrije lucht, dus niet in vat V is op-
gesteld, blijft de le boogvorm veel langer bestaan; in dit geval voert
de omringende lucht de warmte snel af.

Het niet optreden van banden aan de kathode wordt veroorzaakt
door het verdampen van de kathode; de aanwezigheid van metaal-
damp verlaagt de temperatuur dermate, dat banden niet kunnen
optreden.

Het verschijnsel aan de anode bij den len boogvorm doet zich
voor als een glimontlading.

Uit de helling der rechten in fig. 12 is gemeten de verandering
van de spanning in den boog per c.m. bij de verschillende stroom-
sterkten.

Fig. 13 geeft het resultaat; hierin is uitgezet het spannings-
verschil per c.m. als functie van de stroomsterkte.

Duidelijk blijkt hieruit, dat het spanningsverschil per c.m. in den
boog met toenemende stroomsterkte afneemt.

Op grond hiervan mag ook vastgesteld worden, dat de veldsterkte
in den boog kleiner wordt, wanneer de stroomsterkte toeneemt.

De verandering van de spanning per c.m. in den boog als functie
van de stroomsterkte is bij den 2en boogvorm volkomen dezelfde
als voor den len vorm; fig. 13 geldt dus zoowel voor den len als
voor den 2en boogvorm.

§ 4. Qualitatieve verklaring der resultaten met behulp van de
onderstelling, dat naast temperatuuraanslag door het gas ook aanslag
door electronen optreedt in metaalbogen.

Zooals reeds in § 2 van dit hoofdstuk werd betoogd, is in metaal-
bogen de temperatuuraanslag door het gas niet de eenige oorzaak
van de optredende versxdiijnselen.

We voeren nu in de onderstelling, dat in metaalbogen ook aan-
slag door electronen kan optreden.

Om de meetresultaten, vastgelegd in fig. 8, qualitatief te kunnen
verklaren, gaan we uit van een parametercurve bijv. no. 2 en ver-
deelen deze in de gedeelten:
le van 0,4 tot 0,6 ampère,
2e van 0,6 tot 0,8 ampère,
3e van 0,8 tot 1 ampère,
4e 1 ampère en grooter stroomsterkten.

Uit fig. 13 kan men de conclusie trekken, dat de veldsterkte in
den boog en dus ook de snelheid der electronen snel afneemt, wan-
neer de stroomsterkte toeneemt van 0,4 tot 0,6 ampère.

Bij deze afname van de stroomsterkte zal het 3'^d niveau minder,
het 22p niveau relatief meer worden aangeslagen door electronen.

Omdat echter de temperatuur in den boog bij toenemende stroom-
sterkte stijgt, wordt het y^d niveau bij aangroeiende stroomsterkte
in vergelijking met het 2^p niveau steeds meer aangeslagen.

De intensiteitsverhouding moet dus bij toenemende stroom-
sterkte een maximum bereiken.

De steeds hooger wordende temperatuur bij toenemende stroom-
sterkte en de steeds kleiner wordende snelheid der electronen zijn
oorzaak, dat de temperatuuraanslag door het gas den aanslag door
electronen gaat overheerschen. Dit is de reden waarom de inten-
siteitsverhouding afneemt.

3e. De verhouding zou dus bij stroomsterkten grooter dan 0,8
amp. monotoon dalend — tenminste niet stijgend — moeten zijn;
toch neemt deze toe vanaf 0,8 amp. om bij 1 amp. een maximum te
bereiken.

De oorzaak hiervan moet gezocht worden in het feit, dat gedu-
rende de belichting de le boogvorm overgaat in den 2en, waarbij
de spanning op de electroden daalt met 15 Volt.

Bij deze stroomsterkten is de snelheid der electronen betrekkelijk
klein; het 3'^d niveau zal dus relatief minder door electronen aan-
geslagen worden dan het niveau.

Omdat nu tijdens de belichting de spanning nog met 15 Volt is
gedaald, zal tenslotte het 3'^d niveau practisch niet meer aange-
slagen kunnen worden door electronen, terwijl dit nog wel het
geval is met het niveau en dit temeer, daar het aantal electro-
nen, dat de kathode verlaat, toeneemt, omdat de stroomsterkte
grooter wordt.

De, met grooter wordende stroomsterkte, toenemende tempera-
tuur is weer oorzaak, dat een maximum van de intensiteitsverhou-
ding wordt bereikt.

Dat dit maximum niet hooger ligt, wordt veroorzaakt door het zich
uitbreiden van het groene booggedeelte tijdens de belichting. Wat
als intensiteitsverhouding gemeten wordt in een bepaald gedeelte
van den boog, stel bijv. in den 3en halven m.m. vanaf de kathode,
is de waarde zooals die geworden is door het opschuiven van het
groene booggedeelte vanuit plaatsen dichter bij de kathode gelegen.

Omdat dichter bij de kathode de intensiteitsverhouding kleiner
is, vinden we dus een waarde, die te laag is.

4e. Na het maximum bij 1 amp. neemt de intensiteitsverhouding
af. Omdat, wanneer de stroomsterkte vanaf 1 amp. toeneemt, het
bestaan van den len boogvorm van steeds korter duur wordt, zal
de invloed van den electronenaanslag steeds minder tot uiting komen

In den kathodeval is de snelheid der electronen groot. Dicht bij de
kathode zal dus het niveau relatief meer aangeslagen worden
door electronen dan het niveau.

Op grooter afstand van de kathode is het aantal snellere elec-
tronen verminderd en dus neemt de aanslag van het 3'^d niveau
meer af dan die van het 22p niveau. Hierdoor zal de intensiteits-
verhouding gaan toenemen. Omdat, bij toenemenden afstand tot
de kathode, de invloed van den electronenaanslag verminderen
moet, zal de temperatuuraanslag gaan overheerschen.

De intensiteitsverhouding zal dus, na een maximum bereikt te
hebben, weer gaan afnemen. i)

Aan J. W. Braak, die mij bij het werk, meegedeeld in Hoofdstuk 111 en
IV, ter zijde stond, breng ik mijn dank.

In de eerste plaats was het voornemen de metingen aangaande
de intensiteitsverhouding van A. = 5106 en A = 5153 te herhalen
in stikstof, omdat bekend was, dat de boogvorm in stikstof eenigs-
zins overeenkomt in gedaante met den len boogvorm in lucht.

Vervolgens zou de temperatuur nauwkeurig bepaald kunnen
worden in de verschillende booggedeelten met behulp van den in het
spectrum voorkomenden N2 band (A == 3914), die door de ge-
bruikte Fuess voldoende werd opgelost.

Om metingen in stikstof te kunnen verrichten, werd de toevoer
(zie fig. 7) verbonden met een stikstofbombe; aan b bevond zich
een gummislang met klemkraan om het doorstroomen van de stik-
stof te kunnen regelen.

Bij alle waarnemingen stroomde de stikstof zeer langzaam door,
zoodat de druk in vat V practisch 1 atmosfeer was; dit werd nog
gecontroleerd met een manometer, die bij a was aangebracht.

Bij den boog in stikstof is het aan de anode uitgezonden licht
paars; het aan de kathode uitgezondene groen. De oppervlakte van
de kathode is in haar geheel groen gekleurd, terwijl een ,,puntquot;
van de anode intensief paars is.

Wanneer de boog eenigen tijd brandt, breidt zich het anodelicht
gaandeweg verder uit ten koste van het kathodelicht. Tenslotte is
het kathodelicht geheel verdwenen. De boog is dan, vooral op de
kathode, zeer onrustig en slaat over in een soort glimontlading.
Metingen in dezen laatsten ontladingsvorm zijn niet verricht.

Wanneer de electroden volkomen glad zijn, kan de boog echter
gedurende langen tijd, soms meer dan 25 minuten, rustig blijven
branden bij een stroomsterkte van ± 0,9 amp. Het anodelicht strekt
zich dan over de geheele booglengte uit, terwijl alleen de opper-
vlakte van de kathode groen is.

Het spectrum van den boog, bij uitzending van het kathode- en
anodelicht, is op blz. 11 gereproduceerd (spectrum c).

Deze reproductie toont, dat, evenals bij het spectrum van den len
boogvorm in lucht, de metaallijnen uitgezonden worden door het
kathodelicht, de banden door het anodelicht.

De optische opstelhng was bij de meting van deze verhouding
dezelfde als bij het onderzoek van de genoemde verhouding in lucht.

Doordat de belichtingstijden ± 2 maal zoo groot waren als bij
het onderzoek in lucht, zou de kathode gedurende een serie op-
namen van dezelfde stroomsterkte sterk verdampen en een juiste
instelling zou onmogelijk worden. Om deze moeilijkheid te ont-
gaan, werd de stand van de volkomen vlak geslepen kathode vast-
gelegd, door de oppervlakte ervan nog juist af te beelden op het
diafragma, dat op de spleet van den spectrograaf was aangebracht;
deze stand bleef gedurende het onderzoek dezelfde.

De afstand van de anode kon door het scherpe paarse lichtpunt
steeds weer nauwkeurig worden bepaald. De afstand der electroden
was weer 10 m.m. Achtereenvolgens werden nu drie platen belicht.

Op de eerste plaat werden voor elk van de stroomsterkten 0,6 en
0,7 amp. 2 spectra gefotografeerd.

Nu werd de eerste plaat vervangen door een tweede, waarop bij
elk van de stroomsterkten 0,8 en 0,9 amp. 2 spectra werden geno-
men. Tenslotte werd de tweede plaat door een derde vervangen,
waarop werden opgenomen bij 1 en 1,1 amp. elk 2 spectra. Steeds
werd de stroom uitgeschakeld, nadat een opname voltooid was. Het
vat V kreeg dan gelegenheid tot kamertemperatuur af te koelen.

Hierna werden achtereenvolgens op deze 3 platen de zwartings-
merken en vergelijkspectra van een koperboog opgenomen.

Door deze handeling werd bereikt, dat de instelling van den boog
gedurende het onderzoek practisch dezelfde bleef.

De meetresultaten zijn weergegeven in fig. 14, waarin de ver-
houding der intensiteiten der lijnen A, = 5106 en A. 5153 als functie
van de stroomsterkte is uitgezet. De afstand in m.m. tot de
kathode is als parameter gekozen. Ieder punt is een gemiddelde van
twee waarnemingen.

Bij de stroomsterkten 0,6 en 0,7 amp. was er gedurende de be-
lichting van het zich uitbreiden van het anodelicht ten koste van
het kathodehcht weinig waar te nemen.

Deze uitbreiding was echter zeer duidelijk waarneembaar bij de
grootere stroomsterkten, het kathodelicht trok dan zich tijdens
de belichting terug.

De in fig. 14 gegeven intensiteitsverhoudingen bij stroomsterkten
vanaf ± 0,75 amp. moeten dus niet opgevat worden als waarden,
die gelden voor zeer bepaalde plaatsen in den boog.

De gemeten verhoudingen zijn mede afkomstig van waarden,
geldend voor booggedeelten, die zich over een bepaald punt hebben
teruggetrokken tijdens de belichting.

Bij stroomsterkten grooter dan 1,1 amp. was de boog te onrustig
om een juiste instelling mogelijk te maken.

§ 2. Bespreking van de resultaten wanneer zij als gevolg van
temperatuur-aanslag opgevat worden.

Evenals op blz. 24 is geschied, is ook nu weer aangenomen dat
bij 0,6 amp. in den eersten Yi m.m. vanaf de kathode een tempera-
tuur heerscht van 4000° abs.

Met behulp van fig. 9 zijn ook nu uit de waarden voor de inten-
siteitsverhouding uit fig. 14 de „temperaturenquot; berekend in de ver-
schillende booggedeelten bij alle gebruikte stroomsterkten.

De resultaten zijn in fig. 15 voorgesteld, waarin de absolute tem-
peratuur is uitgezet tegen de stroomsterkte; de afstand tot de
kathode in Yi m.m. is weer parameter.

Hoewel de verandering van de temperatuur, die langs een para-
metercurve af te lezen is, veel geringer is dan het geval was bij den
boog in lucht (fig. 10), is zij toch te groot om haar reëel te achten.

boog de temperatuur vanaf de kathode tot op een afstand van
2 m.m. daarvan ± 1200° zou dalen.

Ook in den stikstofboog is de concentratie van metaaldamp het
grootst aan de kathode; op grond hiervan alleen zou verwacht
mogen worden, dat de temperatuur aan de kathode het laagst
zou zijn.

Evenals bij het onderzoek van den boog in lucht komen we ook
voor den boog in stikstof tot de conclusie, dat de temperatuur van
het gas van den boog geen voldoenden grondslag levert om de ge-
vonden verschijnselen te verklaren.

§ 3. Qualitatieve verklaring der resultaten met behulp van
temperatuur' en electronenaanslag.

Tusschen de karakteristieken van den boog in stikstof en die van
den len boogvorm in lucht bestaat geen wezenlijk verschil.

De verklaring, die wij van de verschijnselen in dezen boog voor-
stellen, kan dus in hoofdzaak parallel loopen met degene, die wij
van de resultaten in lucht gaven (zie blz. 30).

De verhouding der intensiteiten van de lijnen A = 5106 en
A = 5153 neemt af van 0,6 amp. tot ± 0,75 amp., omdat, bij aan-
groeiende stroomsterkte, de electronensnelheid kleiner wordt en
tevens de temperatuur in het booggas toeneemt. De aanslag door de
moleculen van het heete gas zal den aanslag door electronen gaan
overheerschen, zoodat de genoemde verhouding moet afnemen.

Het feit, dat de verhouding bij stroomsterkten grooter dan 0,75
amp. aanvankelijk weer gaat toenemen, wordt veroorzaakt door de
omstandigheid, dat bij deze stroomsterkten het groene booggedeelte
gedurende de belichting teruggedrongen wordt.

Dit terugdringen toch heeft tengevolge, dat de uitkomst van de
meting in een bepaald deel van den boog beïnvloed wordt door ge-
deelten, die op grooter afstand van de kathode gelegen zijn.

Daar bij de beschouwde stroomsterkten het terugdringen van
het groene gedeelte zeer spoedig na het sluiten van den stroom een
aanvang neemt, zijn de verhoudingen, die gevonden zijn op ± 13^
m.m. en grooter afstand tot de kathode, op te vatten als een soort
gemiddelde van de verhouding, zooals die in het gefixeerde punt
van den boog geweest is in verschillende momenten van het begin
tot het eind van de belichting.

Ook de vorm van de verticale doorsneden van fig. 14 kan een-
voudig verklaard worden. In de onmiddellijke nabijheid van de
kathode is de snelheid der electronen ten gevolge van den kathode-
val zeer groot. De electronen veroorzaken daar een sterken aanslag
van het niveau en dus zal de intensiteitsverhouding klein zijn.

De snellere electronen zullen dus voor een groot gedeelte hun
werking vlak bij de kathode uitoefenen.

Op eenigen afstand van de kathode komen de snelste electronen
niet meer voor en daardoor zal het niveau daar sterker door
de gemiddeld langzamere electronen worden aangeslagen dan het
niveau. De intensiteitsverhouding zal dan dus toenemen.

Vanaf een afstand van 2 m.m. tot de kathode neemt de verhou-
ding weer af, omdat daar ter plaatse de aanslag door het warme
gas den aanslag der electronen overheerscht.

In stikstof ligt parametercurve 5, reeds beneden curve 4, in lucht
ligt curve 6 beneden curve 5.

Dit verschil is te verklaren uit het tegengesteld gedrag van het
groene booggedeelte, dat zich in lucht langzaam uitbreidt, maar
zich in stikstof betrekkelijk snel terugtrekt.

§ 4. Bepaling van de temperatuur in den stikstofboog met behulp
van het bandenspectrum.

In het Utrechtsche Laboratorium worden reeds sedert geruimen
tijd temperaturen in ontladingen met behulp van bandenspectra be-
paald; het lag voor de hand dit ook in ons geval te doen. Bij dit
onderzoek werd de optische opstelling van fig. 7 gebruikt.

Echter werd nu het gedeelte van den boog vanaf de anode afge-
beeld op de spleet van den spectrograaf; de oppervlakte van de
anode werd nog juist afgebeeld op het diafragma, dat op de
spleet was aangebracht.

De temperatuur werd bepaald uit de intensiteitsverhoudingen van
de rotatielijnen van den N2 band X = 3914, volgens de methode
door Ornstein en van Wijk aangegeven. 1)

1) L. S. Ornstein und W. R. van W ij k. Temperaturbestimmung in
elektrischen Bogen aus dem Bandenspektrum. Proceedings Vol. XXXIII, No. 1,
1930.

In de eerste plaats werd de temperatuur bepaald als functie van
de plaats in den boog bij een stroomsterkte van 1,05 amp.

Het resultaat van deze metingen is weergegeven in fig. 17, waar-
in de gemeten absolute temperaturen zijn uitgezet tegen den afstand
in Y2 m.m. tot de anode.

In den len en 2eh halven m.m. vanaf de anode werden geen
metingen verricht, omdat de spectra daar een te sterke continue
grond vertoonen.

Daar deze hooge temperaturen onwaarschijnlijk leken, zijn de
metingen met de grootste voorzorgen herhaald.

peraturen bleken echter weer volkomen overeen te stemmen met de
eerste die in fig. 17 zijn weergegeven.

De vraag moet overwogen worden of de gevonden temperaturen
werkelijke in het gas voorkomende temperaturen zijn.

Er zijn bezwaren tegen, te onderstellen, dat de uit de banden ge-
vonden hooge temperaturen werkelijk in het gas aanwezig zijn, n.1.:
le. Wanneer de temperatuur vlak bij de anode 12000° is, zijn in
het spectrum ter plaatse de spectraallijnen van zilver en koper te
verwachten; deze spectraallijnen komen echter bij de anode niet
voor (zie plaat blz. ll.c.).

2e. De anode verdampt, vergeleken met de kathode, practisch
niet. Dit is bij een dergelijke hooge temperatuur onwaarschijnlijk.

3e. Zelfs van een zichtbaar warm worden van de anode is bij
1,05 amp. niets te bespeuren; dit is bij grootere stroomsterkten in
den boog, evenals bij den boog in lucht, wel waar te nemen.

4e. De belichtingstijden noodig voor het verkrijgen van spectrale
fotografieën, die fotometreerbare lijnen van het koperspectrum be-
zitten, zijn voor den boog in stikstof 2 maal zoo groot als voor den
boog in de lucht. Hieruit zou volgen, dat de temperatuur in den boog
in lucht hooger zou zijn dan die in den boog in stikstof.

De metingen die wij nader in Hoofdstuk V zullen beschrijven
geven daarentegen juist een lager temperatuur voor den boog in
lucht.

De genoemde bezwaren geven recht er aan te twijfelen, dat de
temperatuur voor de ontlading bepalend is.

Uitgaande van de gedachte, dat bij lager stroomsterkten de tem-
peratuur zeker niet hooger kan zijn, werden vervolgens temperaturen
bepaald in den band A = 3914 bij 0,75 amp.

Op een afstand van 4 m.m. vanaf de anode werd nu een tem-
peratuur van tenminste 12000° bepaald.

Het is merkwaardig dat bij 0,75 amp. een 'temperatuur gemeten
wordt, die bijna 2 maal zoo hoog is als die bij 1.05 amp.; dit kan
men zich van een ware gastemperatuur nauwelijks voorstellen.

Ook zou bij een temperatuur van meer dan 12000° de stikstof
voor meer dan 99 % gedissocieerd moeten zijn. 1)

Men zou dus in het spectrum, uitgezonden door het gedeelte van
den boog bij de anode, hjnen van het atoomspectrum van stikstof
moeten waarnemen. Deze atoomhjnen zijn in de onderzochte spec-
tra echter niet gevonden.

Wij constateeren, dat tegen de wijze, waarop uit de intensiteit
der stikstofbanden een temperatuur wordt bepaald, niets is in te
brengen. De verdeehng van de N 2 niveaux wordt bhjkens onze
experimenten zeer goed door een Bokzmann-temperatuur be-
schreven.

Deze B. T., welke het partieele evenwicht der aangeslagen ni-
veaux beschrijft, heeft voor de ontlading niet die insnijdende
beteekenis, als de B.T. in den koolboog in het werk van Ornstein
en Brinkmani) bleek te bezitten; zij kan niet gelijk door O r n-
s t e i n en K e ij 2) is geschied voor het bepalen van overgangswaar-
schijnlijkheden gebruikt worden.

§ 5. Discussie van de resultaten van de bepaling van de
temperatuur uit den N 2 band A = 3914.

De in § 4 opgesomde bedenkingen tegen het feit, dat de gemeten
temperaturen werkelijk in het booggas voorkomen, leiden tot de
conclusie, dat de verdeeling over de rotaties van de stikstof-ionen
bezwaarlijk alleen door botsingen in het gas bepaald kunnen wor-
den. Daar het electrische veld in de boog te zwak is, zal de energie
der electronen niet groot genoeg zijn om de rotaties van een stik-
stofion in voldoende mate te beïnvloeden, om de onderstelling te
wettigen, dat een electronengas van hooge temperatuur deze ver-
deeling veroorzaakt.

Zooals te zien is op de reproductie van het spectrum van den
stikstofboog (zie blz. ll.c.) zijn de intensiteiten der rotatielijnen
van alle banden en dus ook van den ionband A = 3914 het grootst
in de onmiddellijke nabijheid van de anode, terwijl de intensiteiten
geleidelijk afnemen naar het midden van den boog.

Het is dus waarschijnlijk, dat aan de anode de meeste stikstofionen
gevormd worden.

Hierbij kan men zich voorstellen, dat bij het ionisatie-proces
tevens de moleculionen in verschillende rotatietoestanden ontstaan,
zoodanig, dat in verband met de ongeordendheid der vormende
processen een quasi temperatuur-evenwicht optreedt.

Indien een specifiek mechanisme den ionentoestand vormt, is het
te verwachten, dat de temperatuur gemeten aan molecuulbanden
beduidend lager zou kunnen zijn dan de temperatuur ,die gemeten
wordt aan ionbanden uit hetzelfde spectrum.

§ 6. Temperatuurbepaling aan den iV-rg band A 3914 en aan den
molecuulband A = 3371.

In verband met het in § 5 opgemerkte is het nu van belang de
Boltzmann temperatuur ook voor de banden van het niet geïoniseerde
molecuul te bepalen. Bij deze meting werd het venster F van het
vat V uit fig. 7 vervangen door een kwartsvenster, omdat de mole-
cuulband bij A = 3371 het meest in aanmerking kwam voor tempe-
ratuurmetingen.

Daar het oplossend vermogen van den kwartsspectrograaf H i 1-
g e r No. 2 te klein was, werden opnamen gemaakt op het groote
rooster van het Physisch Laboratorium, Rowland 14439/ïnch
R = 565 c.m.).i)

Hiertoe werd het booggedeelte vanaf de anode tot het midden
van den boog afgebeeld op de spleet van het rooster.

Het rooster is astigmatisch; de uit de spectra volgende tempera-
turen zijn dus gemiddelden van de temperaturen, die heerschen in
de verschillende punten van het afgebeelde booggedeelte.

Door de electroden volkomen glad te maken, gelukte het gedu-
rende langen tijd den rüstigen boogvorm te behouden. De stikstof-
druk bij de proeven was 1 atmosfeer.

De opnamen werden gemaakt op twee verschillende platen (Dou-
ble X-press) bij een stroomsterkte van 0,85 amp.

De belichting geschiedde in 3 gedeelten; eerst werden nl. beide
platen 23 minuten belicht, daarna werd de plaat voor de opname
van band A. = 3371 nog resp. gedurende 22 en 28 minuten belicht.
In den tijd tusschen deze belichtingen werden de electroden weer
volkomen glad gehamerd; het vat V koelde af tot kamertemperatuur.

Vervolgens werden op beide platen met behulp van den kwarts-
spectrograaf H i 1 g e r No. 2. zwartingsmerken en vergelijkspectra
opgenomen.

Uit het fotogram van den band bij A = 3914 bleek dat de rotatie-
lijnen van den P en R tak voldoende gescheiden waren.

Van het fotogram van den band bij A = 3371 werden de twee
lijnen met de kortste golflengte van de tripletten uitgemeten en wel
voor die tripletten, welke door de quantumgetallen 31 tot en met 40
gekenschetst zijn. Dit geschiedde op deze wijze, daar de eerste lijn
van elk triplet gestoord was door de lijnen van den er bijna mee
samenvallenden P tak.

Het resultaat is dat, uit den N 2 band een temperatuur van
14000° en uit den N^ band een temperatuur van 7200° bepaald
werd.

Het zou mogelijk zijn, dat dit temperatuurverschil samenhangt met
verschil in plaats van emissie der banden.

Daarom werd onderzocht, door op den kwartsspectrograaf H i 1-
g e r No. 2 een dwarsopname van den stikstofboog te nemen, op
welke plaatsen in den boog de ion- en de molecuulbanden worden
geëmitteerd.

Het blijkt dat de banden alle in den kern van den boog het sterkst
zijn en dat de intensiteit naar de zoomen afneemt.

Over de geheele breedte van den boog worden ion- en molecuul-
banden geëmitteerd en de temperatuur, die op een bepaalde plaats
in den boog uit den ionband gemeten wordt, is veel hooger dan die-

ij L. S. Ornstein und W. R. van W ij k. Temperaturbestimmung in
electrischen Bogen aus dem Bandenspectrum. Proceedings, Vol. XXXIII, No. 1,
1930.

Uit dit experiment mogen we de conclusie trekken, dat de aanslag
in den metaalboog in stikstof niet zonder meer door de temperatuur
van het gas gegeven wordt.

Tenslotte merken we nog op, dat van Engel en Steen-
beek i) in den gestabiliseerden stikstofboog bij 2 amp. een tempe-
ratuur bepaald hebben van 5200° ± 450° K. (zie ook blz. 48).

Op grond hiervan kunnen we besluiten, dat de temperatuur van
7000°, door ons gemeten aan den molecuulband (A = 3371), waar-
schijnlijk te hoog is; dit feit kan veroorzaakt worden door recom-
binatie der stikstofionen met electronen.

Het ligt voor de hand nu ook een onderzoek in te stellen naar den
aard van den 2en boogvorm.

Op grond van de in Hoofdstuk III meegedeelde verschijnselen
werd vermoed, dat de le boogvorm in den 2en overgaat door stijging
van de temperatuur in den boog vanaf het oogenblik dat de stroom
gesloten wordt.

De 2e boogvorm treedt het spoedigst na het ontsteken op bij
grootere stroomsterkten. Dit was aanleiding, om bij groote stroom-
sterkten te werken en wel bij zulke, waarbij nog zekerheid bestond,
dat van absorptie geen sprake was. In verband met de in fig. 4 voor-
gestelde gegevens werd hiervoor 2,25 amp. gekozen.

De optische opsteUing bij het onderzoek was de reeds in fig. 7
weergegevene en in Hoofdst. III § 1 beschrevene. De bedoeling
was nu voor den 2en boogvorm bij 2,25 amp. eerst de intensiteits-
verhouding der lijnen A = 5106 en A. = 5153 te bepalen. Vervol-
gens zou de temperatuur in den boog bepaald kunnen worden uit
den, in het spectrum voorkomenden, CN band A = 3884, die zich in
dezen boogvorm uitstrekt van anode tot kathode.

De gemeten intensiteitsverhoudingen in bepaalde plaatsen van den
boog en de daar waargenomen temperaturen zullen dan de beshs-
sing brengen, of er in den 2en boogvorm nog merkbare electronen-
aanslag naast temperatuuraanslag door het booggas optreedt.

De afstand van de electroden werd bij dit onderzoek 8 m.m.
gekozen. Het diafragma, aangebracht op de spleet van den spectro-

graaf, was eveneens 8 m.m. hoog; het werd door horizontaal ge-
spannen haren in 8 nagenoeg gelijke deelen verdeeld.

In vier spectra werd nu de intensiteitsverhouding der genoemde
lijnen bepaald in de verschillende deelen van den boog.

Resp. werden gevonden als gemiddelde waarden over de vier
spectra: 6.7; 7,0; 6,88; en 7,04.

De waarden gevonden in de afzonderlijke gedeelten van een
spectrum verschilden hoogstens 7 % met het gemiddelde voor dat
spectrum. Uit deze waarnemingen werd de conclusie getrokken, dat
de intensiteitsverhouding constant en gelijk aan 6,9 is.

Daar thans de verhouding onafhankelijk van den afstand tot de
kathode is — in tegenstelling met wat in den len boogvorm het ge-
val bleek — kunnen we besluiten dat de electronenaanslag in den
2en boogvorm in ieder geval een onbeteekenenden invloed uitoefent.

Om dit nader te toetsen moet worden nagegaan of de tempera-
tuur in alle plaatsen van den kern van den boog nu ook dezelfde is.

Met behulp van den CN band A. = 3884 werd de temperatuur be-
paald in drie spectra, afkomstig van een boog, die op 2,25 amp.
brandt.

Achtereenvolgens werden voor deze drie spectra de gemiddelde
temperaturen 5380°, 5295°, en 5090° gevonden.

De temperaturen, gemeten in de afzonderlijke gedeelten van een
spectrum, verschilden minder dan 500° met het, voor dat spectrum
gevonden, gemiddelde.

De betrekkelijk geringe afwijkingen geven het recht om te beslui-
ten, dat de temperatuur in den 2en boogvorm constant is.

Het onderzoek van den 2en boogvorm voert dus tot de conclusie,
dat de invloed van electronenaanslag hier te verwaarloozen is en
dat de boog in dezen vorm thermisch genoemd mag worden.

Als temperatuur in den boog werd vastgesteld 5260° bij 2,25 amp.
Een dergelijke temperatuur werd door v. Engel en Steen-
b e c k 1) in een gestabihseerden koperboog in lucht langs geheel
anderen weg bepaald.

Bij een stroomsterkte van 2 amp. en een booglengte van 5 c.m.
bepaalden deze onderzoekers met behulp van de absorptie van Rönt-
genstralen de dichtheid van het booggas en berekenden uit deze

Bij het bepalen van deze intensiteitsverhouding der genoemde
lijnen werd de Fuess spectrograaf vervangen door een Hilger
kwartsspectrograaf No. 2. Om echter deze lijnen te kunnen verge-
lijken, moest de zeer sterke resonantielijn X = 3248 verzwakt wor-
den. Als verzwakker werd aanvankelijk een kwartscuvet gevuld met
een oplossing van chininesulfaat gekozen; deze oplossing veranderde
echter door de belichting.

Tenslotte bleek een oplossing van /^aCraOT in water te voldoen.
Met behulp van dezen verzwakker kwam A. = 3248 in zwarting ver-
gelijkbaar met A == 5106 in het spectrum voor.

Bij het bepalen van den verzwakkingsgraad voor de golflengte
\ = 3248 voor het gebruikte filter traden groote moeilijkheden op,
zoodat van de opstelling, in fig. 18 schematisch aangegeven, gebruik
gemaakt moest worden.

Van een kleinen kwartsspectrograaf werd het chassisgedeelte
weggenomen; het gedeelte aangegeven door F^, L^, P en Lg resp.
spleet, lens, prisma en lens bleef op den voet den oorspronkelijken
stand innemen, zoodat het geheel dus in vaste onderlinge positie der
deelen ten opzichte van den Hilger-spectrograaf te verplaatsen was.

Voor spleet Fi werd een koperboog opgesteld en nu werd de
Hilgerspectrograaf zoo geplaatst dat,

le A = 3248 scherp werd afgebeeld op spleet Fg en 2e deze golf-
lengte duidelijk zichtbaar uittrad uit den Hilger-spectrograaf, het-
geen scherp beoordeeld kon worden met behulp van een fluores-
centieschermpje.

Voor de spleet van den Hilger was een smal diafragma opge-
steld, dat alleen A = 3248 door liet gaan.

3e Definitieve opname ter vergelijking van de intensiteiten van
X = 3248 en A =5106 met filter.

Deze volgorde werd gekozen om nauwkeurig te kunnen nagaan
of het filter gedurende de belichting veranderde.

Bij de le opname werd eerst weer de juiste instelling bepaald met
behulp van den koperboog; daarna werden opnamen gemaakt van
de vergelijkingspectra van den koperboog.

De koperboog voor spleet P^ werd nu vervangen door een kwarts-
bandlamp en nu werden een serie opnamen gemaakt van kleine
stroomsterkten (8—9,5 amp.) zonder filter en een serie van groote
stroomsterkten (13,5—16 amp.) met filter.

Op de fotografische plaat waren van de vergelijkspectra, afkom-
stig van den koperboog, alleen de golflengten A = 3248 waar te
nemen en juist daartusschen de zwartingen afkomstig van de kwarts-
bandlamp. Op de plaat kon dus geconstateerd worden, dat de in-
stelling juist was geweest.

Later uitgevoerde metingen leverden 2 zwartingskrommen van
deze opnamen, waarvan de kromme, afkomstig van de opnamen
zonder filter, met 620 vermenigvuldigd moest worden om volkomen
samen te vallen met de zwartingskromme, afkomstig van de opna-
men met filter. Het filter verzwakt A = 3248 dus 620 maal. Bij de
2e opname werd dezelfde methode gevolgd voor A = 5106. De
verzwakking van A = 5106 werd gemeten op 1,6.

door een kwartslens ƒ = 35 c.m. Hiermee werd de boog op ware
grootte afgebeeld op de spleet van den spectrograaf.

Bij de 4e opname was de opstelling als in de 2e, de verzwakking
van A = 5106 werd gemeten op 1,66.

De 5e opname verliep volkomen als de le en de verzwakking van
A = 3248 werd gemeten op 620.

De resultaten van de le, 2e, 4e en 5e opname toonden aan, dat
het filter gedurende de belichting niet veranderde.

De verzwakkingsfactor van het filter werd voor A = 3248 en
A = 5106 vastgesteld op resp. 620 en 1,63.

Uit de 3e opname werd vervolgens de intensiteitsverhouding der
lijnen A = 3248 en A =5106 op 393,4 bepaald.

berekening van de relatieve overgangswaarschijnlijkheden.
Bij een stroomsterkte van 2,25 amp. werden nu met de opstelhng
van fig. 7. de volgende intensiteitsverhoudingen gemeten in den 2en
boogvorm;

De afwijking van de verwachte 9:5:1 verhouding kan veroor-
zaakt worden door een storing van de d' niveaux.

Zeker is, dat genoemde verhoudingen veranderen, wanneer de
2e boogvorm overgegaan is in dien vorm, waarin de groene boog
door een breede gele mantel is omgeven.

Op grond van deze 2 : 1 verhouding is aangenomen, dat voor dit
samengesteld doublet de sommenregel geldt en dat dus:

Daar wij aangetoond hebben, dat de boog in den 2en boogvorm
thermisch is, kunnen deze intensiteiten gebruikt worden om de over-
gangswaarschijnlijkheden te berekenen. Daarbij wordt een tempe-
ratuur van 5260° abs., gelijk deze bepaald is in § 1 van dit hoofd-
stuk, aan den boog toegekend en worden de Boltzmannfactoren:

De frequenties der verschillende aanvangsniveaux zijn ontleend
aan Bacher and Goudsmit. i)

In onderstaande tabel worden de resultaten van deze berekening
in kolom 3 medegedeeld.

A ' 1	Overgang 2	ßa k.T 3	I/v 4	A.g 5
3248	2pi — 1 s	0,000229	7380	7380
3274		0,000245	3690	3450
5106	2pi —dl'	0,000229	18,76	18,76
5153		0,00000347	2.72	179,5
5218	3di —2pi	0,00000309	4,9	363,1
5220	3d, — 2pi	0,00000347	0,544	35,9
5700	2pi —d.'	0,000229	1	1
5782	2p, — d,'	0,000245	5,3	4,96
7933	2 s—2p.	0,00000793	2,26	65,26
8093	2s —2pi	0,00000793	4,52	130,52

1) Bacher and G o u d s m i t. Atomic Energy States.

In kolom 5 zijn geplaatst de producten van overgangswaarschijn-
lijkheid en statistisch gewicht van het aanvangsniveau, waarin

§ 1. Optische opstelling en uitkomsten der metingen . . 19
§ 2. Bespreking van de resultaten wanneer zij als gevolg

van temperatuuraanslag door het gas opgevat worden 22
§ 3. Nader onderzoek van den len en 2en vorm van den

§ 4. Qualitieve verklaring der resultaten met behulp van
de onderstelling, dat naast temperatuuraanslag door
het gas ook aanslag door electronen optreedt in
metaalbogen.................30

van temperatuuraanslag door het gas opgevat worden 36
§ 3. Qualitatieve verklaring der resultaten met behulp

de temperatuur uit den N^^ band A = 3914 . . . 43
§ 6. Temperatuurbepaling aan den N^^ band ^ = 3914

De pyrometer volgens het principe van den verdwijnenden draad
levert bij temperatuürmeting voor technische doeleinden betrouw-
baarder waarden dan de totaalstralingspyrometer.

Bij de studie der wegverlichting moet meer aandacht worden ge-
schonken aan het natte wegdek.

Het is ongeoorloofd een metaalboog in lucht bij kleine stroom-
sterkten op te vatten als een Boltzmannstraler.

De door Arens en Eggert aangegeven donkerekamerver-
lichting is fout; donkerekamerverlichting moet monochromatisch zijn.

Uit art. 2 van de Nederlandsche Geloofsbelijdenis is af te leiden,
dat het voorbereidend universitair onderwijs voor a.s. theologen
de B richting van het gymnasium moet zijn.

De toenemende absorptie in de resonantielijnen van koper bij
afnemende stroomsterkte is door electronenaanslag te verklaren.

Bij het ionisatieproces in metaalbogen ontstaan de molecuul-
ionen in verschillende rotatietoestanden; de ongeordendheid der
vormende processen is oorzaak, dat een quasi-temperatuurevenwicht
optreedt.


				la^

fi
				) 0gt;nxj	»
éy	. n A	3
		o.a c


9		gt;	fS^fi'

j
		Ni

			1


/ ^	! 0	y	c	?	lt;f 9	gt; /O a

%
	\
		\
		\
			\
			\				•
			-gt;	\
				\
					s }	s
_ ■ —

1f	BOC	6V0	RM			0.5	MIP.
							/o-7	AMP.
				/		/	/		AMP- /
				/ 1	/	f	/		AMf!
			i		/ /
					/,	/
		/	f J		/
		//		/
	/	//	/
	/i	/
gt;

i
	N	\
		\
			\
			\	\
	X
		N	1
			N	k !
		i		\


(	s
				i
		gt;1
				\
					2