mmammX;quot;

mméà

■'v'-T.;

-.'iir?^--

:...........

- ...

■

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. TH. M. VAN LEEUWEN, HOOGLEERAAR IN DE
FACULTEIT DER GENEESKUNDE, VOLGENS BE-
SLUIT VAN DEN SENAAT DER UNIVERSITEIT
TEGEN DE BEDENKINGEN VAN DE FACULTEIT
DER WIS- EN NATUURKUNDE TE VERDEDIGEN
OP MAANDAG 21 NOVEMBER 1938, DES NAMIDDAGS
TE 3 UUR

■■aj a/

Bij de voltooiing van dit proefschrift, is het mij een voor-
recht U, Hoogleeraren en Lectoren in de Faculteit der Wis-
en Natuurkunde, te danken voor het genoten onderwijs.

Zeer in het bijzonder gaat mijn dank uit naar U, Hoog-
geleerde Ornstein, Hooggeachte Promotor. Uw enorme stuw-
kracht heeft het mij mogelijk gemaakt, om steeds weer met
nieuwe energie een soms hopeloos schijnend probleem weer
aan te pakken en tenslotte tot een goed einde te brengen.

Het werken op Uw laboratorium was voor mij een vreugde,
mede dank zij de sfeer, die Gij daar wist te scheppen.

De buitengewoon prettige samenwerking met de collega's
is hiervan een direct gevolg.

Beste Ter Horst en Brinkman, ik wil niet nalaten hier mijn
hartelijke dank uit te spreken voor de vele malen, dat wij
van gedachten gewisseld hebben.

Beste Milatz, dat ik met jou samen de definitieve vorm
aan dit proefschrift heb kunnen geven, wordt door mij op
hooge prijs gesteld. De vele uren, die wij werkend aan deze
dissertatie hebben doorgebracht, zullen een prachtige herinnering
blijven uit mijn laboratoriumtijd.

Schuttevaer en Keiler, van harte dank ik jullie voor de
aangename wijze, waarop jullie mij hebben geassisteerd bij
de metingen en bij het uitwerken der resultaten.

De groote hulpvaardigheid van de technische dienst heeft
mijn werk in niet geringe mate vereenvoudigd. De wijze
waarop gij, waarde van der Leij, mij steeds ten dienste was
om de buis te verbeteren, blijf ik dankbaar gedenken.

Waarde Van Straaten, mijn dank aan de geheele werkplaats
geldt ook U, terwijl ik zeer erkentelijk ben voor de wijze, waar-
op gij de teekeningen uit dit proefschrift voor mij verzorgdet.

quot;1 ^ .nbsp;fc t ,nbsp;f» H«È

Het doel van de in dit proefschrift beschreven metingen,
is het bepalen van de aanslagfuncties van waterstofatoom-
lijnen.

De eerste metingen in waterstof zijn door Lindeman ge-
daan. Hij heeft de aanslagfuncties van H^, H^ en H^ ge-
meten. Ons doel was de aanslagfuncties van de hoogere
lijnen uit de Balmerserie te meten.

Onder een aan slag functie verstaat men de betrekking, die
het verband geeft tusschen de kans dat een botsend electron
een bepaald niveau van een atoom of molecuul in een aan-
geslagen toestand brengt, en de snelheid van het opvallend
electron. Als maat voor de per tijdseenheid aangeslagen ato-
men of moleculen kan het licht dienen, dat de aangeslagen
deeltjes uitzenden wanneer ze terugvallen in de grondtoestand.

Wanneer wij dus de stroom van de beschietende electronen
en de druk constant houden (dus het aantal waterstofdeeltjes
per cc), komt de meting in de praktijk neer op het volgende:

Aan de hand van voorloopige metingen zal nu in de vol-
H. Lindeman, Dissertatie Utrecht, 1933.

gende paragrafen beschreven worden op welke punten de
door Lindeman gebruikte methode gewijzigd moest worden.
Tevens zal dan blijken wat de grondprincipes zijn waarop
het onderzoek gebaseerd is.

De voorloopige metingen zijn uitgevoerd in een buis, zoo-
als die door Lindeman is gebruikt en die in zijn dissertatie
uitvoerig is beschreven. Wij willen hier deze methode in
het kort samenvatten en de buis waarin hij de metingen deed,
aan een nauwkeurige beschouwing onderwerpen.

Waterstofatomen werden op de door Wood aangegeven
wijze verkregen. Wood nam daartoe een buis met gloei-
kathode en anode, waar tusschen een potentiaalverschil werd
aangelegd, voldoende om een ontlading in het gas te doen
optreden. De moleculen worden dan door de electronen van
de ontlading voor een deel gedissocieerd in atomen. Daar
het nu echter bleek dat de glaswand katalytisch werkt op
de recombinatie der atomen tot moleculen, voerde Wood
vochtige waterstof naar binnen. Het water zette zich af op
de wand en bleek de katalysator te vergiftigen. Op deze
wijze was het mogelijk een waterstofspectrum te maken, dat
in hoofdzaak uit atoomlijnen bestond.

Gebaseerd op deze gegevens had Lindeman nu een ont-
ladingsbuis ontworpen, waarvan figuur 1 een schets geeft.
Met behulp van deze buis werden zijn metingen verricht.

De waterstof, die van te voren een waschfleschje met
water doorloopen heeft, wordt in een Wood'sche buis W
gebracht en gedissocieerd door een ontlading tusschen K^ en
A^. In buis W worden een zeer groot deel der moleculen
gedissocieerd, terwijl de gevormde atomen door een snelle
difFusiepomp naar beneden worden gepompt. De zoo ver-
kregen atomen worden dan in buis R aangeslagen door een
electronenbundel van gedefinieerde snelheid. Bij de botsingen

van electronen en moleculen krijgen we overdracht van ener-
gie, welke voor een deel als lichtenergie voor ons zichtbaar
wordt. De bundel wordt met behulp van een glasspectrograaf

De bundel wordt niet op de spleet van de spectrograaf
afgebeeld, ten einde automatisch de intensiteit van het licht
over de dwarsdoorsnede van de bundel te integreeren, wat
noodig was omdat de bundel divergeerde.

De electronenbundel wordt gevormd met behulp van een
electronenbron, bestaande uit een gloeikathode K^ en een
rooster B. Dit is aangebracht achter een glazen venster G,
om te voorkomen dat er zich metaal in de waarnemingsruimte
R bevindt, daar metaal de eigenschap heeft om katalytisch

De electronen loopen dus in buis R van K^ naar Ag en
loodrecht op deze richting bevindt zich een venster (in de
teekening niet aangegeven), waar doorheen de electronen-
bundel gefotografeerd kan worden.

Het vloeibare luchtvat V is wijd geconstrueerd, om de
pompsnelheid groot te houden. Immers de tijd, die een atoom
noodig heeft om uit buis W in i? te komen, moet kleiner
zijn dan de levensduur van een atoom. Dit vloeibare lucht-
vat diende om tijdens de opnamen de kwikdamp, afkomstig
van de difFusiepomp en de kenometer M, uit de buis te houden.

Met de beschreven opstelling zijn de Balmerlijnen H^,
H^ en Hy gemeten. Wij stelden ons ten doel de aanslag-
functies van H^, Hg, enz. te bepalen. De intensiteit van deze
lijnen bleek echter zoo gering te zijn, dat de meting practisch
onuitvoerbaar werd. Een belichtingstijd van één uur voor
H^ (voor de andere lijnen telkens ongeveer een factor drie
langer), was niet geschikt, daar het moeilijk werd de om-
standigheden, waaronder gemeten werd, tijdens de opname
constant te houden. Er moest dus uitgezien worden naar een
electronenbron, die meer electronen leverde. Deze noodzake-
lijke verandering gebruikten we tevens om een electronenbron
te ontwerpen, die een evenwijdige bundel electronen gaf.
Daartoe hebben we een bron geconstrueerd (zie fig. 2), die
bestond uit een platinabandje K^ met dikte van 30 ju, dat in
het midden was ingekeept en met oxyd geprepareerd werd.
Hiervoor gebruikten we een mengsel van Ba(OH)2 en Sr (N03)3,
in verhouding 10: 1.1) Op een afstand van 5 mm plaatsten
we een rooster G^ met een gaatje van 2 mm, en op 2 mm
afstand hiervan een tweede rooster Gg met een opening
van 4 mm. Wanneer we nu het eerste rooster een hooge
spanning geven ten opzichte van de gloeikathode (ongeveer
200 Volt), en het tweede rooster een lagere spanning dan

Het nieuwe „electronenkanonquot;.
De getallen geven de afstanden in millimeters. Het geheel is uitgevoerd in

rood koper.
Ai: het eerste rooster \ ^^^ ^^^^^
Ai: het tweede rooster J
B: het platinabandje van boven gezien.

Doordat de platinaspiraal vervangen is door een over de
heele oppervlakte emitteerend bandje, terwijl tevens de elec-
tronen door de hooge spanning op het eerste rooster sterk
worden versneld, bereiken we dat de electronenstroom in
de waarnemingsruimte veel sterker wordt (2 mA).

De electronenbundel, die nu in de waarnemingsruimte R
binnentreedt, was zeer fraai gecentreerd. Hierdoor werd het
mogelijk de bundel met een lens (evenwel niet geheel scherp)
af te beelden op de spleet van de spectrograaf, waardoor we
begrijpelijkerwijs belangrijk aan intensiteit winnen.

Nu op deze wijze de electronenbundel zeer mooi even-
wijdig was geworden, lag het voor de hand om na te gaan
of het ook mogelijk was de snelheid van deze electronen te
bepalen op andere wijze dan door aflezing van de spanning
op het tweede rooster. Immers is het een bekend feit, dat
in een ontladingsbuis dikwijls sterk storende ruimteladingen

het eerste, hebben we een eenvoudige electronenlens, die een
convergente bundel electronen geeft.

kunnen optreden. En daar deze ook in deze buis geconstateerd
waren, was het zeer de vraag of de spanning van het tweede
rooster inderdaad een directe maat voor de snelheid was.
Wij zullen dan moeten uitzien naar een snelheidsmeting, die
onafhankelijk van ruimtelading, toch de juiste snelheid geeft.

Een zeer geschikte wijze om deze snelheid te meten, is
het afbuigen van de electronenbundel in een magnetisch veld.
Daartoe werden een paar spoelen geconstrueerd, met geiso-
leerd koperdraad omwikkeld, op een batterij aangesloten en
loodrecht op de snelheidsrichting der electronen geplaatst. De
electronen loopen van K^ naar A^; de magnetische kracht-
lijnen staan dus loodrecht op het vlak van teekening. In
fig. 1 is een cirkel geteekend, die de projectie is van de spoelen
op het vlak van teekening. Door de richting van de mag-
netische krachtlijnen geschikt te kiezen, wordt de electronen-
bundel in het vlak van teekening naar beneden afgebogen.
Het bleek nu dat de bundel ten gevolge van de goede cen-
treering zeer fraai omboog. (Zie voor verdere beschrijving
Hoofdstuk II, § 3.)

Wij trachten nu de afbuiging te bepalen, door de bundel
in omgebogen toestand te fotografeeren en op de fotografische
plaat de straal van de cirkel te construeeren. De eerste me-
tingen gaven echter geen bevredigend resultaat. Dit was ge-
makkelijk te verklaren. Daar de electronenbundel in omgebogen
toestand niet wordt opgevangen, maar tegen de zijwand van
de buis uitkomt, waar reflectie aan het glas optreedt en waar
tevens wandladingen ontstaan, wordt de vorm van de bundel
gewijzigd. Dit was oorzaak dat een voldoende nauwkeurige
bepaling van de kromtestraal niet mogelijk was. Bij de
definitieve metingen hebben we deze moeilijkheid overwonnen,
door het aanbrengen van een zijbuis met opvangplaten (zie
Hoofdstuk II).

Bij het experimenteeren met de electromagneten, om op
deze wijze te komen tot een exacte bepaling-van de snelheid
der electronen, deed zich een merkwaardig feit voor.

constant hidden (d.w.z. de magnetische veldsterkte bedroeg
een bepaald vast aantal Oerstedt), en wij de spanning op het
tweede rooster continu verlaagden, werd de bundel en dus
de straal van de cirkel, kleiner. Dit ging door tot een zekere
spanning op het tweede rooster bereikt was. Verlaagden we
de spanning nog heel weinig, dan verdween de bundel vol-
komen discontinue tot achter het glasvenster G (zie fig. 1).

Men kan dit op de volgende wijze verklaren. De electronen,
die door de opening van het glazen venster passeeren, laden
dit, en geven het een zekere negatieve potentiaal ten op-
zichte van de gloeidraad. Dat wil dus zeggen, dat het glas-
venster als derde rooster gaat werken en dus bepalend wordt
voor de snelheid waarmee de electronen uittreden. De spanning
op het tweede rooster, die we aflezen op de voltmeter, is
dus geenszins een maat voor de snelheid. Daar echter de
potentiaal van het glasvenster onbekend is, worden we dus
gedwongen tot een andere snelheidsmeting, waarvoor hier
de magnetische methode is gekozen. Het bleek nu uit latere
metingen, dat de snelheid der uittredende electronen, in de
opstelling met het glasvenster, nooit lager was dan 42 Volt.

Het bleek ons verder, dat het dus mogelijk was om het
glazen venster te verwijderen, zoodat de bovengenoemde storing
niet meer optreedt. Dit maakte echter een aantal metingen
noodzakelijk aangaande recombinatie der atomen aan de opper-
vlakte van een metaal, immers het tweede rooster is na ver-
wijdering van het glasvenster in contact met de waarnemings-
ruimte, dus met de atomen.

Wood had reeds gewezen op het feit, dat metaalopper-
vlakken katalytisch werken op de recombinatie der waterstof-

In het vervolg zullen we op de gebruikelijke wijze spreken van elec-
tronensnelheid in Volts, waaronder we dan verstaan het spanningsverschil,
noodig om aan het electron de kinetische energie te geven volgens de be-
trekking : ^/iiDv' = eV.

atomen. Om dit te voorkomen moet er dus voor gewaakt
worden metaal aan te brengen in de waarnemingsruimte. Dit
was dan ook de reden waarom Lindeman zijn electronenbron
achter een glazen venster had aangebracht. Het hieraan ver-
bonden bezwaar, is in het laatste stuk van de vorige paragraaf
uiteengezet.

Wanneer wij dus het glazen venster weglaten, zou de re-
combinatie der atomen — zoo die optreedt — het spectrum in
ernstige mate kunnen wijzigen. Om dit te onderzoeken hebben
we twee metaaldraden — wolfram en koper — van 200 [a.
dikte, vanaf de anode A^ in de verticale pompbuis naar
boven toe geschoven. Doen we de Wood'sche buis aan, dan
beginnen deze draden onmiddellijk te gloeien. Dit verschijnsel
kan een gevolg zijn van de recombinatie van de atomen aan
deze draden. Ook zou het echter nog mogelijk kunnen zijn,
dat dit gloeiefFect een gevolg is van een stroom, die van de
bovenhuis naar beneden loopt. Om dit na te gaan, hebben
we gezorgd, dat de spanning van de anode A^ en het punt
U van de bovenhuis, waar de metaaldraden eindigden, de-
zelfde was, door de anode een spanning op te dringen. (Zie
verder Hoofdstuk II). Door in deze keten een milliampère-
meter op te nemen, die door regeling der opgedrongen spanning
stroomloos werd gehouden, was het mogelijk om de oorzaak
van het gloeien der metaaldraden vast te stellen. Daar de
draden gloeien, ook als er geen stroom loopt, moet de oorzaak
dus de warmteontwikkeling zijn geweest, die een gevolg van
de recombinatie der atomen aan het draadoppervlak is.

Verder moet nu worden vastgesteld of hetzelfde effect ook
lager in de buis optreedt. Daartoe werd de lengte der draden
korter en korter gekozen; een sterke afname van het gloeien
was dan gemakkelijk waarneembaar.

De conclusie, die uit deze feiten getrokken kan worden,
is dus dat het aantal atomen in de waarnemingsruimte slechts
gering is. Dientengevolge is het aan te bevelen om de Wood'sche
buis zoo dicht mogelijk bij de zijbuis, waarin zich de electronen-
bron bevindt, aan te brengen. De proefjes met de metaal-

draden, die aantoonden dat het gloeien der draden naar
beneden toe afnam, geven de indruk dat recombinatie welis-
waar optreedt, maar dat zij in de waarnemingsruimte slechts
een ondergeschikte rol speelt. Wij hebben het spectrum van
den bundel in R opgenomen zonder het glasvenster G en
dit spectrum vergeleken met het spectrum, dat verkregen
werd bij een opname, genomen bij dezelfde snelheid der elec-
tronen, doch mèt glasvenster. De genoemde snelheid is hier-
bij langs magnetische weg bepaald. Van verandering van het
spectrum was vrijwel niets te bemerken. Het glazen venster
bleek dus niet noodzakelijk te zijn en dientengevolge werd
het mogelijk ook de snelheden te verkrijgen, die lager dan
42 Volt liggen.

Daar uit bovenstaande metingen blijkt, dat de recombinatie
afneemt bij vergrooting van de afstand tot de Wood'sche
buis, waarbij het aantal atomen dat boven geproduceerd wordt
eveneens afneemt, zal het dienstig zijn om te onderzoeken in
hoeverre we te maken hebben met vrijwel volledig gedisso-
cieerde waterstof.

In een buis van Wood is het aantal atomen vrij groot.
Daar het doel van ons experiment is de aanslagfuncties in
atomaire waterstof te bepalen, is het noodig dat de waar-
nemingsruimte een voldoende percentage atomen bevat.

Wanneer de Wood'sche buis brandt, worden er atomen
geproduceerd, die door de pomp worden afgepompt naar de
waarnemingsruimte. Worden deze atomen beschoten met elec-
tronen van bepaalde snelheid, dan treden o.a. niet-elastische
botsingen op en in een fractie van de gevallen zal de over-
gedragen energie als lichtenergie waargenomen worden. Wordt
dit licht nu met behulp van een spectrograaf gefotografeerd,
dan zal de intensiteit van het spectrum afhangen van de snel-
heid der beschietende electronen (aanslagfunctie), en van het
aantal atomen dat zich in de waarnemingsruimte bevindt.
Meten we de intensiteitsverhouding van een atoomlijn en van

een molecuullijn in dit spectrum voor één snelheid, dan geeft
deze een maat voor de verhouding van het aantal atomen
en moleculen in de waarnemingsruimte.

Doen we nu dezelfde proef, terwijl de bovenhuis niet brandt,
dan worden er geen atomen in de waarnemingsruimte ge-
pompt, doch uitsluitend moleculen. Bepalen we dan weer de-
zelfde verhouding, zoo vinden we hiervoor een kleiner getal.
Dat wil zeggen, dat we relatief meer moleculen hebben dan
in het vorige geval. Het feit, dat de moleculen echter niet
verdwijnen als de Wood'sche buis wordt aangestoken, wijst
op een niet al te groote dissociatiegraad. Een drukmeting,
die later uitvoeriger besproken zal worden, bevestigde dit
vermoeden.

Het boven vermelde toont aan, dat we rekening moeten
houden met het feit, dat de te meten aanslagfuncties in een
mengsel van waterstofatomen en moleculen worden gemeten.
De methode, die gebruikt kan worden om uit deze waar-
nemingen toch de aanslagfuncties van atomaire waterstof te
vinden, zullen we in Hoofdstuk III uitvoerig beschrijven. Hier
zij echter reeds opgemerkt, dat het daarvoor noodzakelijk
bleek aan de metingen met bovenhuis aan, een tweede reeks
analoge metingen toe te voegen, nl. zulke, waarbij de boven-
huis uit is.

Behalve de aanslagfuncties van H^, H^, H^ en H^, vinden
we dan bovendien de aanslagfunctie van een molecuullijn met
golflengte I = 4634 Ä.

In dit hoofdstuk zullen nu de buis en de opstelling be-
sproken worden, die voor de definitieve metingen gebruikt
zijn. Wij moeten zorgen, dat wij zoo dicht mogelijk bij de
Wood'sche buis meten kunnen, terwijl het tevens noodzakelijk
is dat de omgebogen electronenbundel wordt opgevangen.

Behalve de buis moet ook de electrische schakeling eenigs-
zins gewijzigd worden. Voorts is het noodig aandacht te
schenken aan de meting van de snelheid langs magnetischen
weg, en aan de hier nauw mee samenhangende bepaling van
de stroomsterkte in de bundel. Als laatste punt zullen we
nog even stil staan bij de wijze waarop de intensiteit in de
bundel gemeten wordt.

Figuur 3 geeft een schematische voorstelling van de buis,
waarin de definitieve metingen zijn gedaan. De geheele buis
is gemaakt van Siborglas. De Wood'sche buis heeft een lengte
van 1.20 meter en een doorsnede van 35 mm. De anode is
ingesmolten, terwijl het mogelijk is de kathode, die uit een
gepraepareerde platinaspiraal bestaat, door middel van een
slijpstuk dat met piceïne wordt vastgezet, in en uit te nemen.

i?; aan de linkerkant bevindt zich het „electronenkanonquot;, wat In figuur 2
duidelijk is aangegeven;

aan de rechterkant bevindt zich de verschuifbare anode Ai;
P en K zijn opvangplaat en kooi. waarin de electronenbundel wordt op-
gevangen als het uitwendige magneetveld is ingeschakeld;
GK: een groote glazen kraan;
V: vloeibare luchtvat;
M: kenometer.

De dik geteekende cirkel geeft de projectie van de magneetspoelen aan op
het vlak van teekening.

De waterstof komt door een zijbuis bij de anode in de ont-
ladingsbuis. Deze waterstof wordt geleverd door een bombe,
waaruit ze via een lekventiel, een waschfleschje gevuld met
water, en een tweede lekventiel, de eigenlijke buis bereikt.
Deze lekventielen bestaan uit een nauw messing buisje, waarin
een gepolijste stopnaald zeer nauwkeurig past. Met behulp
van het met water gevulde waschfleschje wordt vochtige
waterstof in de buis gebracht, wat noodig is daar hierdoor
de recombinatie van de atomen aan het glasoppervlak wordt
tegengegaan

Door middel van een stalen tweetrapskwikdiffusiepomp
worden de gasdeeltjes nu snel naar beneden gezogen. De
pompsnelheid boven in de buis is van de orde van 2,5 L per
seconde, bij een druk van 3 X 10~®cm Hg.

De naar beneden gepompte deeltjes passeeren een zijbuis
R, waarin zich aan de linkerzijde de electronenbron bevindt
en aan de rechterzijde een verschuifbare schepvormige anode.
Het „electronenkanonquot; is in zijn geheel gemonteerd op een
lampvoetje met vier geisoleerde doorvoerdraden. Het tweede
rooster is een cylindervormig kokertje, dat aan de achterkant
geheel open is en dat aan de voorkant is afgesloten, doch
daar een opening in het midden heeft om de electronen door
te laten (zie flg. 2). Dit geheel is met een slijpstuk in een
glazen buis gemonteerd, die doorloopt tot de voorkant van
het tweede rooster en dient om het geheel te steunen en om
eventueel rondloopende electronen tegen te houden, zoodat
ze niet in de waarnemingsruimte komen en daar de stroom-
meting verstoren. De buis met de electronenbron wordt met
een slijpstuk met piceïne vastgezet in de dwarsbuis R. De
anode is verschuifbaar gemaakt, omdat het noodig is kort
achter het tweede rooster de stroom in de bundel te meten,
terwijl de anode, door de meting met omgebogen bundel niet
op die plaats kan worden vastgezet (zie § 3).

Loodrecht op de buis R, dus ook loodrecht op het vlak van
teekening, bevindt zich een kegelvormige glazen buis van 20 cm
lengte, aan het eind voorzien van een venster (diameter 4 cm),
waardoorheen de electronenbundel kan worden waargenomen.

Onder de buis R. waarin zich het „electronenkanonquot; be-
vindt, is weer een dwarsbuis aangebracht, waarin een slijp-
stuk met lampvoet bevestigd is, die een ronde plaat, in het
midden van een opening van 0,6 cm diameter voorzien, draagt;
achter de opening is een hol cylindervormig buisje aange-
bracht. In dit cylindertje worden gedurende de meting de
electronen opgevangen.

Alle metalen onderdeelen zijn van rood koper vervaardigd,
om het magnetische veld niet te storen.

Als de buis niet in bedrijf is, lekt de kwikdamp in en
daarom is een zeer groote glazen kraan GK (doorboring
ongeveer 25 mm), die speciaal voor dit onderzoek vervaardigd
werd, aangebracht, aangezien het zeer lang duurt om de kwik-
damp, afkomstig van de pomp, uit de buis te pompen. Aan-
gezien een groote pompsnelheid van het hoogste belang is,
moest deze kraan een dergelijke groote doorboring hebben.

Wanneer de opstelling gebruikt wordt, is er van kwikdamp
in de buis geen sprake, doordat zich boven de pomp een vat
met vloeibare lucht bevindt, waardoor het kwik wordt tegen
gehouden. Is de buis echter eenigen tijd niet in gebruik, dan
zou zij in voortdurende verbinding met de kwikdamp van
de pomp staan, met gevolg dat er veel kwikdamp in de buis
komt, en dan is het heel moeilijk en meestal het werk van
een paar dagen, om het kwik eruit te krijgen. Daar aan-
wezigheid van kwikdamp de recombinatie der waterstofatomen
in de hand werkt, is het noodzakelijk in een buis zonder
kwik te werken. Deze kraan stelt ons daartoe in staat. Als
de kraan na een opname afgesloten wordt, is tusschentijdsche
verontreiniging onmogelijk.

Het vloeibare luchtvat V, hetwelk ook weer ter wille van
de pompsnelheid wijd is geconstrueerd, dient om tijdens de
metingen kwikdamp vast te vriezen.

Onder in de buis bevindt zich een kenometer M, die we
alleen gebruikten om te contrôleeren of de pomp goed func-
tioneerde en om toe te zien of de druk tijdens de opnamen
constant was. Als maat voor de druk ter plaatse van de
dwarsbuis, kan de aflezing van de kenometer niet dienen.
Een eenvoudige controle voor het constant blijven van de
druk hadden we in de spanning en stroom van de Wood'-
sche buis.

In figuur 4 is een schema gegeven van de electrische schake-
ling. De Wood'sche buis brandt op de 440 Volt gelijkspanning
van het stadsnet; de stroom voor de gloeikathode werd ge-
leverd door een wisselstroomtransformator (primair 125 Volt,
secundair 10 Volt.). De spanning, die op de buis zelf stond,
was meestal 250 Volt bij een stroomsterkte van 600 mA.

De schakeling voor de aanslagbuis, waarmee de opnamen
gemaakt zijn, is in dezelfde figuur geteekend. Een batterij
van 12 Volt leverde de stroom voor de handvormige gloei-
kathode. De spanning van deze batterij was constant op 1 quot;/oo-

De spanning op de roosters Gj en G^ gaf een accumula-
torenbatterij van 240 Volt. Een potentiometerschakeling, of
uitschakeling van een aantal cellen, stelde ons in staat de span-
ning op rooster G^, anode Ag en de opvangplaat P, te regelen.
De spanning op het eerste rooster Gj was vrijwel altijd constant
en gelijk aan 200 Volt. Als veiügheidsmaatregel zijn in de
stroomkringen „kathode-eerste roosterquot; en „kathode tweede
roosterquot; hooge weerstanden opgenomen, zoo groot gekozen
dat boogontladingen achterwege blijven, terwijl bij eventueele
kortsluiting de milliampèremeters niet doorslaan.

Tusschen de opvangplaat P en de daarachter gelegen cy-
linder K bevindt zich een galvanometer G, die bij de snelheids-
meting dienst doet. Indien de uitslag maximaal is, zijn wij
zeker dat alle electronen naar binnen vallen.

Figuur 4.
Schakelschema van de buis.
Bovenaan is de buis van Wood aangegeven met kathode Ki en anode .Ai.
Daar onder de eigenlijke aanslagbuis met kathode, roosters en anode K^,
Gi, Gj en A^.

Het tweede rooster Gj is verbonden met de bovenhuis.
Door een gestippelde cirkel is de electronenbaan aangegeven, die op de
opvangplaat P en kooi K terecht komt. Tusschen P en iSf is een galvano-
meter G geschakeld.

Verder zien we, dat in de figuur is aangegeven, dat het
heele „electronenkanonquot; een spanning V^^, varieerend tusschen
O en 440 Volt, kan worden opgedrongen. Het doel hiervan
is reeds in het vorige hoofdstuk, § 3, aangestipt. Er moet voor
worden gezorgd, dat de milliampèremeters alleen stroom aan-
geven, afkomstig van electronen in de onderbuis.

De snelheidsmeting en de stroommeting zijn beide zeer ge-
voelig voor een stroom in de verticale pompbuis. Daar wij
geconstateerd hebben, dat soms een ontlading optreedt tusschen
de roosters in buis R en de bovenhuis, hebben we dit effect
als volgt onschadelijk gemaakt. De geladen deeltjes in de
buis van Wood zullen een stroom geven naar buis R, wanneer
er een potentiaalverschil bestaat tusschen het tweede rooster
in R en de bovenhuis. Wanneer wij dus zorgen dat het punt
B in de bovenhuis (beginpunt van de verticaalbuis) en het
rooster G^ dezelfde potentiaal hebben, zal er geen stroom
kunnen loopen.

Om dit te bereiken hebben we een potentiometerschakeling
gemaakt, waarbij wij aftakken vanaf de 220 Volt (de poten-
tiaal van de anode in de buis van Wood). Wij dringen deze
afgetakte spanning op aan het heele systeem in buis R, door-
dat wij een verbinding maken met het tweede rooster Gg.
In de zoo ontstane stroomkring, mag dan geen stroom loopen,
wat wij contróleeren met de milliampèremeter mAg. Door
regeling der afgetakte spanning is aan deze eisch te voldoen.

Wanneer deze voorzorgsmaatregelen getroffen worden, is
de bundel electronen zeer mooi gecentreerd. Zoodra er echter
een stroom in de verticale buis loopt, worden de ruimteladingen
veranderd en wordt de bundel breed en diffuus. Bij de op-
namen is er altijd voor gezorgd dat de meter mAg stroomloos was.

Zooals reeds in het eerste hoofdstuk is opgemerkt, is de snel-
heid van de electronenbundel bepaald langs magnetischen weg.
Wij maakten hier gebruik van de eigenschap, dat een electron
in een homogeen magneetveld in een cirkel wordt afgebogen.

300 e

H = magnetische veldsterkte in Oerstedt.
e = lading electron in E.S. eenheden.
m = massa electron in grammen.
V = spanning in Volts.
Q = kromtestraal in cm.
c = hchtsnelheid in cm/sec.

Bezien we deze betrekking nader, dan wordt het mogelijk
de snelheid in Volts te bepalen, wanneer we de veldsterkte
en de kromtestraal kennen.

Het magneetveld hebben we verkregen, door op twee
zinken cylinders met diameter van 20 cm en lengte van 21 cm,
dun geisoleerd koperdraad (dikte 0,5 mm) te wikkelen met
ongeveer 18 windingen per cm. De diameter moest zoo groot
gekozen worden om een behoorlijk homogeen veld te krijgen.
Het veld van deze spoelen, waarvan er twee in serie werden
geschakeld, werd geijkt met behulp van een ballistische gal-
vanometer. Wij kregen dan een rechte, die het verband gaf
tusschen de stroom door de magneetspoelen en de veldsterkte
in Oerstedt. Bij deze ijking was de afstand van deze spoelen
even groot gekozen als de buisdikte, waar ze omheen moesten

worden opgesteld (d.w.z. 27 mm). Een vergelijking van de
experimenteel bepaalde veldsterkte met de uit de afmetingen
berekende, gaf volmaakte overeenstemming.

In § 1 van dit hoofdstuk hebben we reeds gewezen op de
zijbuis, voorzien van een opvangplaat en een cylindervormig
buisje, wat dient om de electronen op te vangen. Wanneer
namelijk het magneetveld ingeschakeld is en de krachtlijnen
naar achteren toe gericht zijn, buigen de electronen naar be-
neden. Er werd reeds eerder op gewezen, dat het niet ge-
schikt is de electronen om te laten buigen en vervolgens tegen
het glas te laten botsen. Om dit te vermijden is dan ook de
zijbuis met opvangplaat P aangebracht. Het gat in de plaat
is 6 mm. Door de stroom door de magneetspoelen te
varieeren, is het nu mogelijk de electronen precies in deze
opening te laten invallen. Om nauwkeurig na te gaan ol dit
het geval is, is achter de opvangplaat een cylindervormig
kooitje K aangebracht. Tusschen plaat en kooi is een galvano-
meter ingeschakeld. De maximale uitslag van deze galvano-
meter kan nu direct aanwijzen of alle electronen door het
gat in de opvangplaat naar binnen loopen, of dat de bundel
electronen op de plaat eindigt. Bij alle metingen werd er
voor gezorgd, dat de uitslag maximaal was. Ter bepaling
van de kromtestraal, werd de bundel in omgebogen toestand,
en precies in de kooi invallend, met een camera gefotografeerd.
Wanneer de vergrooting bekend was, was het mogelijk de
middellijn van deze halve cirkel uit te meten. Om de ver-
grooting te vinden werd er een vergelijkingsobject mee ge-
fotografeerd; meestal werd hiervoor de glazen buis gekozen,
waarin zich het electronenkanon bevindt, waarvan de diameter
bekend is.

In deze opstelling behoeft de kromtestraal dus maar één
maal bepaald te worden, mits alle metingen worden uitge-
voerd in de toestand, waarin de stroom door de galvanometer
maximaal is. De meting der electronensnelheid wordt dus

practisch teruggebracht tot de aflezing van de ampèremeter,
die de stroomsterkte door de spoelen aangeeft.

Op deze wijze zijn we dus volmaakt onafhankelijk van
ruimteladingen en eventueel andere storingen, daar het niet
essentieel is welke spanning er op het tweede rooster staat,
maar wel wat de uittree-snelheid der beschietende electronen
is. Hierbij wordt dus uitdrukkelijk ondersteld, dat de baan,
waarin de electronen loopen een cirkel is, wanneer het magneet-
veld is ingeschakeld.

De meter mAj geeft de electronenstroom, die op de op-
vangplaat P komt. Wanneer nu de metingen uitgevoerd
konden worden vlak voor deze opvangplaat, zouden er geen
bezwaren zijn. Deze wijze van meten is echter niet aan te
bevelen, omdat de intensiteit langs de bundel afneemt en een
langere belichtingstijd de metingen niet nauwkeuriger maakt
(constant houden van de stroom in de electronenbundel en in de
verticale buis naar boven). Dus werd besloten om de intensiteit
van de bundel te meten op 8 mm vanaf het tweede rooster.

Het is noodzakelijk om na te gaan, of de stroom op de
plaats waar wij meten, lineair afhangt van de stroom, die
op de opvangplaat aankomt en door de milliampèremeter mA^
wordt gegeven. Daartoe is de volgende meting verricht. De
anode A2 is verschuifbaar aangebracht. De plaat der anode
werd vervangen door een koperen schepje. Nu wordt de
anode naar voren geschoven tot de plaats van waarneming,
zóó dat de schep de bundel in zijn geheel opvangt. De stroom,
die nu wordt afgelezen op de milliampèremeter mAg, geeft de
stroom in de bundel op de plaats waar gemeten wordt. Ver-
volgens wordt de anode geheel uit de bundel terug geschoven
en wordt de stroom afgelezen op de milliampèremeter mA^.
Wanneer de anodeschep naar voren in de bundel is geschoven,
geeft de milliampèremeter mA^ toch nog een zeer kleine uit-
slag. De zoo bepaalde stroom, behoort niet bij de electronen-
stroom en moet dientengevolge ook afgetrokken worden van

de op mAi afgelezen waarden. Zoo komt er ook een stroom
op de anodeschep wanneer deze uit de bundel is terugge-
schoven. Ook dit bedrag trokken we af. Noemen we de
stroom naar de anode in naar voren geschoven toestand ig'
en in normale stand I3, terwijl de stroom naar de meter mA^:
1/ respectievelijk i'i genoemd wordt, wanneer de anode naar
voren geschoven is of wanneer deze teruggeschoven is, dan
krijgen we als bedragen waarmee gerekend wordt: ig' — I3
en i/ — i'i.

Nu worden de bovengenoemde metingen herhaald bij ver-
schillende snelheid der electronenbundel. In figuur 5 is het
resultaat van deze metingen gegeven. Als abscis is de electronen-
snelheid in Volts uitgezet, als ordinaat de verhouding van
de stroomsterkten, gemeten op de meetplaats (dus met naar
voren geschoven anode) en de stroom naar de opvangplaat P.
Van beiden zijn de bovengenoemde bedragen afgetrokken.
Figuur 5 geeft dus , ~ als functie van de electronensnelheid
in Volts.

' ~ = verhouding stroom in de waarnemingsruimte tot de stroom op
h'-hnbsp;plaat P.

Daar het niet mogelijk is, tijdens de metingen de stroom-
sterkte te meten, zijn alle metingen verricht bij constante

stroom naar de opvangplaat P en later met behulp van de
kromme uit figuur 5 op ware stroom gereduceerd.

Voor dit kon gebeuren was het echter noodzakelijk om
na te gaan of de intensiteit van het uitgestraalde licht recht
evenredig was met de stroomsterkte in de bundel.

Om dit te contröleeren zijn voor een aantal snelheden op-
namen gemaakt met verschillende stroomsterkten. Door ver-
menigvuldigen met de verhoudingsfactor der stroomsterkten
konden wij nu zien of we dezelfde intensiteit bij een bepaalde
snelheid der electronen hadden. Het resultaat van deze metingen
is voor de lijn H^ uitgezet in figuur 6. Als abscis is de snel-
heid waarbij gemeten is, gekozen, terwijl als ordinaat de
intensiteitsverhouding is uitgezet. De gemeten intensiteiten
van twee punten bij verschillende stroomsterkten en dezelfde
snelheid, werden vermenigvuldigd met de verhoudingsfactor

werden gereduceerd. De verhouding der intensiteiten moest
dus gelijk aan één zijn. Uit de figuur zien we dat deze ver-
houding inderdaad practisch gelijk aan één is, zoodat we tot
lineariteit mogen besluiten.

Nu dit is aangetoond, is het verantwoord om alle inten-
siteiten te corrigeeren met figuur 5. Bij de opnamen is dit
dan ook altijd achteraf gedaan.

De ijkingskromme van figuur 5 is verkregen door een groot
aantal metingen bij verschillende snelheden en verschillende
stroomsterkten, terwijl de ijkingskromme met de Wood'sche
buis aan of uit, dezelfde was, zoodat we konden volstaan

In deze figuur zien we dat bij toenemende snelheid de ver-
houding van de stroom naar de anode tot de stroom naar
de opvangplaat afneemt om tenslotte vrijwel constant te worden.

Uit de metingen met verschillende stroomsterkten, vinden
we dat bij toenemende stroom en bij constante snelheid der
electronen, de stroom naar de opvangplaat relatief sterker
toeneemt, dan die naar de anode.

Deze beide effecten kunnen we verklaren door vorming
van secundaire electronen op de naar voren geschoven anode
en door de vorm van de aanslagfunctie; immers bij lagere
snelheden wordt er meer aangeslagen, en loopt er dus iets
minder stroom naar de opvangplaat.

De electronenbundel werd door middel van een lens iets
onscherp afgebeeld op de spleet van een spectrograaf (type
kleine Fuess). Het punt van de bundel waar steeds gemeten
werd, bevond zich zooals gezegd op 8 mm achter het tweede
rooster. Deze plaats werd gekozen om zeker in het gebied
te zijn waar geen storend veld is. De electronenbundel werd
niet scherp afgebeeld op de spleet, om inhomogeniteit van
de bundel te elimineeren. Ware er scherp afgebeeld, dan zou
het noodig geweest zijn om de gemeten lijn op verschillende
hoogten door te fotometreeren. Nu konden we volstaan met
haar alleen in het midden door te meten. Voor alle zeker-
heid zijn echter bij een paar opnamen de lijnen op meerdere
hoogten doorgemeten. Daar geen noemenswaardige afwijkingen
van de zwarting bij het doormeten van de lijn in het midden
geconstateerd werden, mogen we aannemen dat we voldoende

siteiten, werden zwartingsmerken opgenomen met een geijkte
standaardbandlamp. Wij gebruikten een methode, die in het
Utrechtsche laboratorium veel gebruikt wordt, nl. stroom-
sterktevariatie, gecombineerd met een van te voren geijkte
verzwakker. Door de stroomsterktevariatie over een groot
gebied toe te passen, konden we voor alle golflengten bruik-
bare zwartingsmerken krijgen.

De gebruikte platen waren Ilford-Special-Rapid-Panchro-
matic-Plates, 9X12, die gehalveerd werden. Op de eene helft
werd de opname, op de andere de zwartingsmerken opge-
nomen.

Bij de voorloopige metingen hebben we ons reeds afge-
vraagd wat de invloed van de Wood'sche buis is op het
spectrum, wat we fotografeeren. Om een inzicht te krijgen
in de problemen, die zich hieromtrent voordoen, is het goed
het experimenteele materiaal aan een grondig onderzoek te
onderwerpen.

Allereerst hebben we een opname gemaakt met de Wood'sche
buis aan en hebben het spectrum in de onderbuis bestudeerd.
Wij zien dan, dat behalve de lijnen der Balmerserie, H^^, H
H en H^, ook een aantal lijnen van het molecuulspectrum
optreden. De sterkste van deze lijnen hggen tusschen H^ en H^,
in, terwijl er nog eenige veel zwakkere in andere gebieden
te voorschijn komen. Het is dus niet waarschijnlijk dat we
in volkomen of althans vrijwel geheel gesplitste waterstof
werken. Immers in dat geval zouden er uitsluitend atoomlijnen,
en in het geheel geen molecuullijnen optreden, Over de graad
van dissociatie kan een dergelijke opname echter niets zeggen.

Om deze nader te bezien, ligt het voor de hand om ook
eens een opname te maken terwijl de Wood'sche buis uit is.
In dit geval treedt het spectrum, dat de electronen in het
moleculengas veroorzaken, op. In een dergelijke opname blijkt
het Balmerspectrum nog in aanzienlijke sterkte op te treden.

Het aanslagproces voor deze lijnen heeft niet direct uit atomen,
doch uit moculen plaats, en is noodzakelijkerwijs ingewik-
kelder. We komen hier nader op terug.

Het vergelijken van twee opnamen op de boven beschreven
wijze, leert dat de verhouding der intensiteiten van een atoom-
lijn tot een molecuullijn kleiner is, wanneer de bovenhuis uit
is. We hebben dus in het laatste geval zeker relatief meer
moleculen. De intensiteitsverhouding van twee molecuullijnen
van dezelfde golflengte, opgenomen volgens de twee boven-
genoemde gevallen, ligt echter in de buurt van één, dat
wil zeggen de intensiteiten loopen slechts weinig uiteen. De
atoomlijnen worden als de bovenhuis uit is zwakker, dan
wanneer deze aan is. Hieruit kan men concludeeren, dat door
de aanwezigheid van de Wood'sche buis er wel degelijk ge-
dissocieerde moleculen in de onderbuis komen. De gevonden
gegevens zijn niet voldoende om de dissociatiegraad te bepalen.

Voorloopig kunnen we dus niet meer zeggen, dan dat de
bovenhuis wel invloed heeft op het bij het „kanonquot; te meten
spectrum, maar aan de hand van het beschikbare materiaal
kunnen we niets quantitatiefs vaststellen over het aantal atomen.

Het is echter mogelijk door een meting van de druk nadere
gegevens te weten te komen over de dissociatiegraad in de
waarnemingsruimte. De zijbuis R maakt dat uitvoerbaar. Het
slijpstuk met anode A^ wordt verwijderd en hiervoor in de
plaats wordt een slijpstuk met dunnere buis en kraan aan-
gebracht, waaraan een manometer volgens Mac Leod wordt
gesmolten. Hoewel de samensteUing van het gas in de mano-
meter niet gelijk is aan de samensteUing in de meetruimte
immers hier hebben wij moleculen, terwijl in de meetruimte
atomen en moleculen bestaan, — kunnen wij toch vaststellen,
dat het aantal deeltjes per cc in beide genoemde ruimten
gelijk is, daar de zijbuis loodrecht op de pompbuis staat. De
druk die men meet zal hooger zijn als de bovenhuis brandt,
dan wanneer zij uit is. Het te verwachten drukeffect bleek
echter niet waarneembaar. De dissociatiegraad zal in de
waarnemingsruimte dus zeer klein zijn.

Dit wijst er op, dat er zich maar heel weinig atomen in
de waarnemingsruimte bevinden. Nu wij hebben aangetoond,
dat de dissociatiegraad vrij laag is, kan het wel eenige ver-
wondering wekken, dat de atoomlijnen toch een groote in-
tensiteit hebben. Nu is de intensiteit van een atoomlijn even-
redig met de aanslagkans van het niveau en het aantal atomen
per cc. Daar de dissociatiegraad zeer klein is, dus weinig
atomen aanwezig zijn, kan deze relatief groote intensiteit
alleen verklaard worden, doordat de aanslagkans van het
niveau zoo groot is. Daardoor is het dus mogelijk om de
metingen toch uit te voeren; alleen brengt het feit dat de
dissociatiegraad zoo laag is, eenige consequenties met zich.
In de buis, waarin gemeten wordt, bevindt zich een mengsel
van atomen en moleculen. Ons doel, de aanslagfuncties in
atomaire waterstof te meten, mislukte. Metingen met boven-
huis aan, leveren aanslagfuncties in het mengsel en de ge-
vonden kromme bevat zoowel de aanslagkans van een be-
paald niveau van het atoom, als die van dit niveau uit het
„molecuulquot;. Zooals reeds bij de voorloopige metingen werd
opgemerkt, kan de aanslagfunctie van het atoom toch bepaald
worden, als men de metingen uitbreidt met een analoge serie
met bovenhuis uit. In de volgende paragraaf zullen we dit
verder bespreken en laten zien, hoe het mogelijk is uit het
experimenteele materiaal tot ons doel te komen.

een beeld te geven van de processen, die een rol spelen bij
de aanslag, waardoor we het licht van één bepaalde lijn

blijkt heel duidelijk dat het licht van een bepaalde Balmerlijn
niet alleen wordt uitgezonden in zuiver atomaire waterstof,
maar ook in moleculaire waterstof. Wij hebben dit dan ook
in de berekening verwerkt. Zoo wordt het noodig om in te
voeren „de aanslagkans van een atoomlijn uit het molecuulquot;
waar wij dan onder willen verstaan: de kans dat per seconde
door botsing van een electron op een weg van 1 cm met
een molecuul, een atoom op het niveau dat behoort bij die
atoomlijn, wordt gevormd. Deze kans heeft dus betrekking
op een proces, waarbij het electron zooveel energie heeft,
dat het niet alleen het molecuul dissocieert, maar de zoo ge-
vormde atomen bovendien nog aanslaat.

Aan de hand van de gevolgde rekenmethode, zullen we
de experimenten nader motiveeren.

Wij nemen aan, dat in de waarnemingsruimte een zekere
concentratie atomen en moleculen aanwezig is. Door de aan-
wezigheid van de bovenhuis kunnen deze concentraties ver-
anderen bij metingen met de buis aan en uit.

In het geval, dat de Wood'sche buis aan is, voorzien we
de grootheden van een index a (aan), of in het andere geval
een index u (uit).

ruimte, indien de buis aan is. Atomen die in R aanwezig zijn
en op andere wijze ontstaan, zijn niet begrepen in de groot-
heid C^ . Hierop zullen we nog nader ingaan, als wij de

we nu de letter k met een index; zoo is A:^ de kans van aan-
slag van een bepaald niveau van het atoom. Onder kj^ ver'
staan we de kans van aanslag van een bepaald niveau van
het molecuul, zoodat bij terugvallen licht van een molecuullijn
wordt uitgestraald.

Kiezen we nu om de gedachten te bepalen één bepaalde
atoomlijn en één bepaalde molecuullijn. We moeten daarvan
de intensiteit bij één snelheid meten, daar de aanslagkans
afhankelijk is van de snelheid.

Het is dan mogelijk de intensiteiten van de gemeten atoom-
en molecuullijn als volgt in formule te brengen.

Voor een andere atoomlijn en voor een andere molecuullijn
geldt een analoge redeneering.

Vergelijkingen (1) en (2) hebben betrekking op de lijnen
gemeten met de Wood'sche buis aan, (3) en (4) op dezelfde
lijnen met de Wood'sche buis uit.

(1).nbsp;Een atoomlijn ontstaat, wanneer de bovenhuis aan is,
door aanslag van de aanwezige atomen en door „aanslag
van het moleculequot;. De grootheid k-^ is dus een combinatie
van een dissociatiekans en aanslagkans van eenig niveau, in

(2).nbsp;De molecuullijn ontstaat ook wanneer de bovenhuis
aan is door aanslag van de aanwezige moleculen.

(3).nbsp;Daar atoomlijnen ook optreden als de bovenhuis niet
brandt, zal hier een ingewikkeld aanslagproces een rol spelen.
Wij hebben dit genoemd de „aanslag van een atoomlijn uit

De linkerleden van bovenstaande vergelijkingen kunnen
allen langs fotografischen weg bepaald worden. De grootheid,
die we willen kennen, is k^; immers dit is de aanslagkans
van een bepaald niveau van het atoom. De aanslagfunctie
geeft deze grootheid als functie van de snelheid.

Vergelijking (1) geeft de intensiteit van een atoomlijn met
de buis van Wood aan.

Wanneer we dus opnamen maken met bovenhuis aan en
uit, dan kunnen we uit deze /, en meten. De grootheid ^

zal nu het resultaat van de metingen gegeven worden. Daarbij
zullen we aan de hand van de verkregen grafieken de moge-
lijkheid van toepassing van de in deze paragraaf uitgewerkte
rekenmethode laten zien. Voor een betrouwbaar resultaat is
het noodzakelijk, dat er een behoorlijk verschil bestaat tusschen

aftrekken aanleiding zou geven tot veel te groote fouten in
de gezochte krommen.

Wij hebben in het eerste hoofdstuk reeds aangegeven, hoe
de voorloopige metingen gewijzigd moeten worden om be-
trouwbare resultaten te leveren. In hoofdstuk II is aangegeven
hoe de voorloopige metingen uitgebreid moeten worden. Hier
volgen de eindresultaten.

Om een goed overzicht te krijgen van de noodzakelijke
metingen en correcties, zullen we hier achtereenvolgens de
verschillende stappen van het onderzoek weergeven en nagaan
hoe elk meetpunt verkregen wordt.

De electronenbundel wordt op een bepaalde snelheid inge-
steld, zóó dat de bundel in de onderste opening binnenvalt.
De bijbehoorende stroom door de magneetspoelen wordt afge-
lezen en de snelheid der electronen berekend. Vervolgens
wordt de stroom in de bundel door regeling der gloeistroom,
op een bepaalde waarde ingesteld (bij onze metingen 0,5 mA)
en alles is gereed om de opname te maken. Het spectrum, dat
de electronenbundel veroorzaakt, wordt gedurende 10 minuten
met een spectrograaf gefotografeerd. Stel dat bij deze belich-
ting de Wood'sche buis brandt, dan wordt wanneer deze
opname klaar is, de plaat verschoven, de bovenhuis uitge-
schakeld en de electronenbundel weer ingesteld. De magneet-
stroom wordt afgelezen, zoodat de snelheid weer bekend is.

Ook bij deze meting wordt de stroomsterkte weer constant
op 0,5 mA gehouden en wordt weer gedurende 10 minuten
belicht.

Op deze wijze gaan we voor een aantal snelheden te werk.
Daar wij 9X12 platen gebruikten, die we middendoor sneden,
konden de zwartingsmerken op de andere helft van dezelfde
plaat worden opgenomen. Na het normale proces van ont-
wikkelen, fixeeren, spoelen en droogen, zijn de platen gereed
om uitgemeten te worden. Met de fotometer worden de zwar-
tingen geregistreerd en door middel van de zwartingskrommen
uit de gevonden zwartingen de intensiteiten bepaald. (Zie
hoofdstuk II. § 5).

Vervolgens worden deze intensiteiten met de ijkingskromme
voor de stroomsterkte in de bundel (figuur 5) omgerekend.
Wij hebben dan alle intensiteiten betrokken op dezelfde
stroom in de waarnemingsruimte op de plaats waar gemeten
wordt. Hiermee is het voorbereidend werk ten einde en kun-
nen de punten, die we zoo gevonden hebben, in een kromme
worden uitgezet.

Alle meetpunten met de Wood'sche buis aan, worden in
een kromme verzameld, evenals alle meetpunten met de
Wood'sche buis uit.

De factor f vinden we door voor iedere opname een
molecuullijn uit te meten met bovenhuis aan en bovenhuis uit.
Door de gevonden meetpunten teekenen wij krommen, waar-
van de tweede de aanslagfunctie van de molecuullijn is. Uit
de twee zoo gevonden krommen bepalen we de factor f door
bij verschillende snelheden de verhouding te bepalen en deze
waarden te middelen. Nu f gevonden is, vermenigvuldigen
wij de aanslagkromme van het atoom met bovenhuis uit met

bepaalde snelheid de intensiteit af; vermenigvuldig deze
waarde met f. Bepaal bij dezelfde snelheid op de inten-

10 Volt. Door de zoo gevonden punten, teekenen wij dan een
kromme, welke de definitieve aanslagkromme is van het
atoom.

Wij zullen dit met een figuur verduidelijken. Het bepalen
van f gebeurt door bij elke opname de molecuullijn uit te
zetten en de intensiteitsverhouding langs de kromme te mid-
delen. (zie figuur 7).

4000

800

600

400

I I

100

lt;lt;0

Aanslagkrommen voor X = 4634 A.
De bovenste kromme is gemaakt met de buis van Wood aan, terwijl de

andere kromme met de bovenhuis uit genomen is.
De intensiteitsverhouding, dus de factor ^ is in de grafiek er bij gegeven.

In een tabel zullen we nu voor één opname de intensiteiten
geven van H^, H^, H^, H^, en een molecuullijn met golf-
lengte X = 4634 A.

De gemeten intensiteiten zijn hier in relatieve maat gegeven.
In horizontale richting kunnen zij dus niet vergeleken worden.

De opname in de hierbovenstaande tabel is gemaakt onder
de volgende omstandigheden:

De opgegeven intensiteiten zijn allen gecorrigeerd, zooals in
Hoofdstuk II § 4 beschreven is.

Vervolgens werd voor X = 4634 A een kromme geteekend,
waarin de meetpunten uit tabel 1 gegeven zijn. Op verschil-

lende punten werd nu de intensiteitsverhouding bepaald. De
waarde, die hiervoor gevonden werd, is in de teekening er bij
gegeven. De gemiddelde waarde van f. die hieruit volgde,
werd gebruikt bij het aftrekken van de atoomlijnen.

Deze bewerking werd nu toegepast op alle opnamen. Zoo-
doende werd een waarde van | gevonden, die het gemiddelde
is van alle gemiddelde waarden uit elke opname. Deze waarde
kon nu gebruikt worden om de definitieve kromme te bepalen

In de volgende krommen geven wij de meetresultaten en de
definitieve aanslagkromme voor het waterstofatoom.

^000

de onderste kromme is opgenomen met deze buis uit.
De middelste, iets zwaarder geteekende kromme, is de definitieve aanslagfunctie.
De intensiteit is in relatieve maat gegeven.

Bij de krommen met buis aan en uit zijn de meetpunten
tevens in de figuur aangebracht, terwijl de definitieve kromme
ontstond door het aftrekken van krommen en niet van punten
(figuur 8, 9, 10 en 11).

'(OOO

3000

2000

100 120

2000

1000

Om de bruikbaarheid van de methode te toetsen, hebben
we de meetpunten voor X =■ 4634 A met buis aan in een
figuur geteekend. Vervolgens zijn alle meetpunten met de
Wood'sche buis uit vermenigvuldigd met de gemiddelde
waarde van f die voor alle opnamen gebruikt is. We krijgen
dan de kromme van figuur 12, waar al deze punten in aan-

Aanslagkromme van de molecuullijn K = 4634 A.
De kruisjes geven metingen met de bovenhuis aan. De punten zijn metingen
met de bovenhuis uit en vermenigvuldigd met
De punten bij 3OV2 en 42V2 Volt moeten dubbel geteld worden.

De intensiteiten zijn allen in relatieve maat gegeven.
In het volgende hoofdstuk zullen we een methode uitwerken,
om de aanslagkans in absolute maat te bepalen.

Allereerst willen we bespreken hoe met behulp van de foto-
grafische methode, absolute intensiteiten gemeten kunnen
worden. Wij moeten ons dan realiseeren, dat de spectrograaf
die wij gebruiken, geen intensiteit kan meten, maar slechts

De oppervlakte-helderheid wordt voor een bepaalde spec-
traallijn uitgedrukt in erg/sec.cm2.ster, terwijl voor continue
hcht dit natuurlijk wordt erg/sec.cm^.ster. Ä. Wij zullen nu
nagaan hoe deze oppervlakte-helderheid gemeten kan worden.
Daartoe onderstellen we, dat er monochromatisch licht valt
op een wit vlak, dat voor een spectrograaf is opgesteld, lood-
recht op de collimatoras van de spectrograaf (zie figuur 13).
Daarna zullen we nagaan wat er gebeurt, wanneer er continu
licht op datzelfde witte vlakje valt.

Zij V het witte vlak met een oppervlakte-helderheid Q^
erg/sec.cm2.ster. Een deel van dit vlakje wordt met behulp
van een lens met oppervlakte O^ afgebeeld op de spleet van
de spectrograaf. De hoogte van de spleet zij h, en de breedte b.

Het lenzensysteem en het prisma in de spectrograaf mogen
wij bij de berekening vervangen denken door één enkele,
dunne lens, zonder daardoor de algemeenheid te schaden.

De lichtstroom bij A in erg/sec. is nu: het gebruikte opper-
vlak van V vermenigvuldigd met de oppervlakte-helderheid

palen welk deel van V gebruikt wordt, passen we de bekende
methode van het omkeeren der stralengang toe.

Wanneer de spectrograaf precies gevuld of ondervuld is,
geeft deze uitdrukking tevens de lichtstroom in B.

Bij overvulling wordt de opening niet bepaald door de eerste
lens Ol maar door de tweede lens O2. Wij moeten dan inplaats

Bij de verdere berekening zullen we overvulling aannemen.
De lichtstroom ter plaatse van B is dan:

Dit licht valt nu op de plaat en de energie die per seconde
op een cm2 van de plaat valt, is:

Het oppervlak van de plaat dat gebruikt wordt, hangt af
van dat van de spleet en van de vergrooting van de spectro-

In dezelfde opstelling als onder a. bestralen wij nu het
witte vlak met continu licht, afkomstig van een bandlamp.
De oppervlakte-helderheid van V is dan

waarin a de reflexie-coëfficient van het witte vlak is, terwijl
de andere letters dezelfde beteekenis hebben als onder a.
Wanneer we weer overvulling aannemen, passeert bij B:

Deze hoeveelheid licht valt nu op de plaat. Wij moeten
dus uitmaken op welk oppervlak van de plaat deze licht-
stroom valt. Het is duidelijk dat hier de dispersie een rol
gaat spelen. Het gezochte oppervlak wordt: hoogte van het
spleetbeeld vermenigvuldigd met de breedte van een golf-
lengtegebied z(l = ™ X ^ X wanneer S de dispersie van

Uit de oppervlakte-helderheid Q^ en ü^ volgt de energie,
die op de plaat valt. De fotografische methode is voor de
meting zeer geschikt.

c. Meting van de oppervlakte'helderheid.
Om de monochromatische oppervlakte-helderheid Q^ te
bepalen, maken wij een plaat, waarop is opgenomen:

Deze plaat moest dan op de gebruikelijke wijze als resultaat
hebben: Q^ erg/sec.cm2.ster geeft dezelfde zwarting als ü^
erg/sec.cm^.ster. A.

De waarde van deze grootheid kan eenvoudig gevonden
worden. Immers een tabel, waarin de Planck'sche functie met
de emissie-coëfficient van wolfram vermenigvuldigd is, kan
met behulp van de temperatuur-ijking van de bandlamp bij de
gebruikte stroomsterkte een oppervlakte-helderheid van Qq
erg/sec.cm2.ster. A van het bandje geven. Voor de glascorrectie

Als het bandje een breedte heeft van f cm en een lengte
van 7? cm en de afstand tot het witte vlak d cm is, valt er
op het witte vlak per cm2 en per A

Noemen wij Iq de intensiteit van de in loodrechte richting
door het witte vlak uitgezonden straling, dan is de intensiteit
onder een hoek ê met de normaal /„cos ê. Geldt nu de wet
van Lambert, dan wordt door een ringvormig element
Insinêdê uitgezonden: 2 jt sin cos ^ c?

De in § 1 voor de volledigheid nog eens beschreven methode
is zeer goed bruikbaar om aanslagfuncties in absolute maat
te bepalen.

Wanneer een homogene cylindervormige electronenbundel
in een gas aanslag van atomen of moleculen en dus lichtuitzen-
ding veroorzaakt, willen wij weten hoeveel lichtquanten door
1 cm lengte van de bundel per seconde uitgezonden worden.
Bij dit aanslagproces houden wij de druk van het gas en de
stroomsterkte in de bundel constant.

Stel dat door 1 cm^ van de bundel Q quanten in alle rich-
tingen worden uitgezonden. Is de straal van de doorsnede
der bundel r, dan zendt 1 cm van de bundel dus uit q =71 r® Q
quanten.

Onderstellen wij dat de electronenbundel horizontaal loopt,
terwijl de spleet van de spectrograaf verticaal staat. We
beelden de electronenbundel met een lens met oppervlak O^
af op de spleet van de spectrograaf. Door omkeering van den
stralengang vinden wij, dat de breedte van de bundel, die

Is nu ü^ de oppervlakte-helderheid van de bundel in
erg/sec.ster.cm^ in het vlak door de as van de bundel, loodrecht
op de collimatoras van de spectrograaf, dan is het aantal quan-
ten dat bij A passeert ook te geven door:

Q^ kan bepaald worden op de onder c. van de vorige para-
graaf beschreven wijze.

1.nbsp;Het bepalen van de zwartingskromme bij de te gebruiken
golflengte in absolute maat d.w.z. in erg/sec.cm^.

1. De kromme van Planck met emissiecoëfficient levert
Qq ^ oppervlakte-helderheid van het bandje bij gegeven golf-
lengte en gebruikte temperatuur van de bandlamp. Het opper-
vlak van het bandje wordt onder de comparateur gemeten in
cm^. De afstand tot het witte vlak is te meten in cm.

De monochromatische oppervlakte-helderheid van het witte
vlak is, daar dit 90 % van het opvallende licht reflecteert:

De dispersie S (cm/A) bepalen we uit de raaklijn aan de
dispersiekromme van de Fuess-spectrograaf.

Wij hebben dan.0^ in erg/sec.cm^.ster in het vlak van de
bundel. Dit is een grootheid die direct te vergelijken is met
de hoeveelheid licht, die door de bundel wordt uitgezonden.

Gaan we voor andere temperaturen van het bandje van de
bandlamp analoog te werk, dan vinden we een andere waarde
van ü^ hoorend bij een andere zwarting.

2. In de vorige paragraaf is gebleken dat om de intensiteit
van de bundel te bepalennbsp;bekend moet zijn. Deze

De te meten spectraallijn wordt om de millimeter doorge-
fotometreerd. Op deze wijze krijgen wij de zwarting van vele
punten der loodrechte doorsnede van de bundel. De verkregen
zwartingen worden met de onder 1. bepaalde zwartingskromme
in intensiteiten omgezet. De zoo gevonden waarden worden
grafisch als functie van de afstand voorgesteld en het opper-
vlak, dat door deze punten wordt ingesloten, wordt ge-
ïntegreerd. Wij vinden dan f dx in erg/sec.cm.ster.

Omdat de gevonden integraal bepaald is uit afstanden op
de plaat, moet nog gedeeld worden door de vergrooting van
de optiek.

Dit aantal wordt geleverd door een bepaalde stroom in de
bundel. Wij kennen hierdoor het aantal quanten per seconde,

1 mA = 6,3 X 101® electronen/sec. Uit deze laatste twee
gegevens vinden we bij een bepaalde druk en snelheid der
electronen een bepaald aantal quanten/electron.cm.

Als resultaat vinden we voor H^ : 2,7X lO^'' qu/el.cm.
Voor H^ berekenen we als volgt het aantal quanten.

In ons geval wordt dit geleverd door een stroom van mA.
Dus wij vinden: 6,12 X lO^i qu/sec.cm.mA.

= 6.3 X 10quot; electron/sec. of 10^quot;* quant./electron.cm. bij
118 Volt en 0,03 mm Hg.

Dit is dus de kans dat een electron van de gegeven snelheid,
dat in het gas van de gegeven druk loopt, 1 quant vormt.

Het is nu mogelijk, om de relatieve aanslagfuncties met
behulp van deze absoluut bepaalde getallen aan te passen.

Daartoe worden de aanslagfuncties van H^, H^, H^, H^ en
X = 4634 A, die in relatieve maat bekend zijn, omgerekend
in quanten per electron per cm. door vermenigvuldiging met
de golflengte en deeling door de dispersie. Die getallen, die
wij zoo vinden, worden aangepast aan de absolute getallen,
bij de snelheid waarbij de absoluutmetingen verricht zijn. Wij
krijgen dan de krommen van figuur 14. Aangezien de intensi-
teiten vrij sterk uiteen loopen, hebben wij de intensiteiten
logarithmisch uitgezet. Dit alles geldt bij een gasdruk van
0,03 mm Hg in de meetruimte.

Vergelijken wij onze metingen met die van Kruithof i) dan
komen wij tot een zeer merkwaardige conclusie. Kruithof zegt
in zijn dissertatie (pagina 46) dat in zijn bundel een zeer groot
aantal atomen aanwezig is. Dit zou dus met zich brengen, dat
een buis zooals door hem gebruikt en geconstrueerd voor het
meten van mo/ecuu/lijnen, zeer geschikt is om aanslagfuncties
van atoomlijnen te meten, terwijl onze buis bij uitstek geschikt
is om mo/ecuu/lijnen te meten, daar hier de atomen zeer snel
worden weggepompt. Wij hebben in de door ons gebruikte
buis het voordeel van de nauwkeuriger snelheidsmeting en de
mogelijkheid, om de kromme in het gasmengsel te corrigeeren,
door het stuk dat van de moleculen afkomstig is, af te trekken.

Dat de intensiteit van de molecuullijnen toeneemt bij het
inschakelen van de buis van Wood, terwijl de druk in de meet-
ruimte dan niet verandert, is merkwaardig. Slechts een nader
onderzoek kan in deze kwestie licht brengen.

In measuring excitation-functions of molecules and atoms,
it is necessary to know exactly the velocity of the bombarding
electrons. For measurements in hydrogen the determination
of the velocity by deflection of the electrons in a magnetic
field is particularly appropriate. In a Woodtube a part of
the molecules is dissociated and by a fast pump the atoms
and molecules are pumped to the observation-room, where
the particles, through collision with a beam of electrons of
known velocity, are excited.

In determining the excitation-functions of the Balmer-lines
the fact has been taken into account that a mixture of atoms
and molecules is present. A simple subtraction-process is
therefore necessary in order to find the excitation-functions
of the hydrogen atom. In this thesis results are given of
H^, H^, H^ and H^, together with the excitation-function

A method for the measuring of absolute intensities — elabo-
rated in the Utrecht-laboratory — has been applied to the
measurement of excitation-functions in absolute measure.

hoofdstuk i. inleiding, doel van het onderzoek,
voorbereidend experimenteel werk.

De meting van de aanslagfuncties van gassen met twee-
atomige moleculen, welke groote beteekenis heeft voor de
studie der gasontladingen, kan met voordeel geschieden met
behulp van een atoomstraal, welke vanuit een boog in een
geëvacueerde ruimte wordt geschoten.

De bewering van Wood, dat vochtige waterstof zeer ge-
schikt is om het waterstofatoomspectrum te verkrijgen, door-
dat het water de katalytische werking van de glaswand op
de recombinatie der atomen tegengaat, is aanvechtbaar.

Voor de meting van de kans op het vrij maken van electronen
uit een vaste wand onder invloed van metastabiele gasatomen
kan men als bron van de metastabiele atomen, van een atoom-
straal gebruik maken.

Met een quantitatief onderzoek naar de absorptie van in-
fraroode stralen in mistlagen, zou men de ontwikkeling der
luchtvaart een zeer belangrijke dienst bewijzen.

Het is gewenscht de beginselen der moderne atoomtheorie
bij het onderwijs in de Natuurkunde op inrichtingen voor
Middelbaar- en Voorbereidend Hooger Onderwijs te be-
handelen.

De veiligheid van het verkeer des nachts wordt belangrijk
bevorderd, door de verkeersborden in de wegbebakening
op te nemen.

Het is gewenscht dat technische, wetenschappelijke berichten
in de dagbladen onder controle van bevoegde instanties ge-
steld worden, opdat betrouwbare technische en wetenschap-
pelijke voorlichting in plaats komt van vaak tendentieuze
artikelen.

Er is een zuiver electrische schakeling mogelijk, waarmee
de stroom door een bolometer geleverd, tot op de Brown'sche
grens versterkt kan worden.

■ i'y\-

Wood'sche buis	H«		4634 A	H,	Hó	Snelheid
aan	2180	3640	511	2520	1410	987. Volt
uit	913	1690	426	1070	578	100 „
aan	2610	4220	646	2580	1370	71
uit	854	1530	558	932	500	71
aan	2775	4660	781	2420	1630	54 „
uit	850	1380	682	709	416	55
aan	2390	3490	699	1830	1225	37V, „
uit	456	533	587	336	320	37V.
aan	2440	4400	800	1600	1440	42^/, „
uit	560	598	551	369	387	43

0			•	H«
	• /		• •	•
	/ / X / / ;/		• •		•
i l \ 1/ .	^ 1	1	1	• ^ V 1	1

				•	Hp
	3			\ •	• V
		/			\	•
		/
) t		i' 1 f		•
1 1 f f f If		y:	• 1	1	V 1

-			X	X
-	3	/ X /	f	VJ Cs	X=4634j8 iX	l
-		/ A /		• X	X	•
-		/ / / /
/ / / / 1 /		1	1	t	V, 1	1





		■v'iï;