Ultrarotes Spektrum (Langleys Wärmekurve des Sonnenspektrums)
mehr
rung kommt. Ist nun der eine
Pol einer
Batterie mit dem
Hebel
[* 2] H (bei X) verbunden und der andre durch die Elektromagnetwindungen
mit q, so ist im
Augenblick, wo H auf q aufliegt, der
Strom geschlossen, der
Anker
[* 3] A wird angezogen, der Hebelarm W bewegt sich
kräftig nach
oben und erteilt dem gesunkenen
Gewicht G einen Anstoß, daß es nach
oben geschnellt wird.
Der Sperrkegel s verhindert ein Zurückfallen. Es ist somit die
Uhr
[* 4] wieder für einige Zeit (5-7
Minuten) aufgezogen. Das gleiche
Spiel wiederholt sich, sobald das
Gewicht G wieder so weit gesunken ist, daß H den
Kontakt q berührt.
Um für den
Augenblick, wo das
Gewicht nach aufwärts geschnellt wird, einen
Rückstoß zu verhindern und einen gleichmäßigen
Gang
[* 5] der
Uhr zu erzielen, ist an der
Welle des Minutenrades innerhalb des Gehäuses E eine entgegenwirkende Sperrfeder angebracht.
Eine äußerst sinnreiche elektrische Signaluhr ist von
Kont inBudapest
[* 6] hergestellt worden. Während die
meisten Signaluhren nur auf ein oder mitunter auf mehrere Zeichen für den Zeitraum von nur 12
Stunden eingestellt werden
können, lassen sich bei dieser neuen Signaluhr für sämtliche Viertelstunden der
Tage undNächte einer ganzen
Woche Alarmzeichen
im voraus festsetzen. Die Signalgebung für die einzelnen
Zeiten geschieht durch
Kontakte, welche die einzelnen
Räder
(Wochen-,
Tages-, Stundenräder etc.) geben, falls
man in einem eigenartig konstruierten Stöpselsystem durch
Einschieben
von Stöpseln leitende
Verbindungen herstellt. Das Uhrsystem gestattet jedoch selbstverständlich auch eine Signalgebung für
größere Zeiträume
(Monate) und ebenso eine solche innerhalb einer Viertelstunde, z. B. von 5 zu 5
Minuten. Zur
Litteratur:
Fiedler, Die Zeittelegraphen und die elektrischen Uhren
[* 7]
(Wien
[* 8] 1890).
[* 9]Spektrum. Weniger leicht der Erforschung zugänglich als die unsichtbaren
Strahlen jenseit des brechbareren
Endes des Farbenspektrums, die ultravioletten
Strahlen, welche sich ja sofort auf einer gewöhnlichen photographischen
Platte
abbilden, sind die unsichtbaren ultraroten (infraroten)
Strahlen jenseit des weniger brechbaren
Endes des
Spektrums.
WilliamHerschel entdeckte 1800 diese
Strahlen, als er mittels eines geschwärzten
Thermometers die Wärmewirkung der
verschiedenen Gebiete des Sonnenspektrums prüfte; er fand, daß die Wärmewirkung, im
Blau nur schwach, gegen das rote Ende
hin zunahm, ja sich sogar darüber hinaus erstreckte, und
in diesem unsichtbaren Gebiet mehrere
Maxima
und
Minima der Erwärmung erkennen ließ.
JohnHerschel (1840) wandte ein originelles
Mittel an, um diesen durch seine hohe Wärmewirkung ausgezeichneten unsichtbaren
Teil des
Spektrums sichtbar abzubilden und wenigstens auf kurze Zeit zu fixieren. Er ließ das Sonnenspektrum auf berußtes
und mit
Alkohol getränktes
Papier fallen; an den am stärksten erwärmten
Stellen verdunstete der
Alkohol
rascher, es entstanden trockne
Flecke mit dazwischenliegenden
Stellen, wo die Erwärmung geringer gewesen und das
Papier feucht
geblieben war; es gab somit kältere
Lücken in diesem Gebiet unsichtbarer
Wärmestrahlung,
[* 10] entsprechend den
Fraunhoferschen Linien
im sichtbaren
Spektrum.
Dieses
Verfahren konnte offenbar nur ungenaue und verschwommene
Resultate geben. Genauere Aufschlüsse
über das ultrarote Spektrum gab die zuerst von
Fizeau und
Foucault (1847), später von Desains, Lamansky,
Mouton u. a. zu diesem
Zweck angewendete
Thermosäule. In neuester Zeit hat Langley die
Thermosäule durch das weit empfindlichere
Bolometer ersetzt,
mit dessen
Hilfe es ihm gelang, noch Wärmestrahlen bis zu einer Wellenlänge von 0,028mm oder 28
Mikron (1
Mikron = μ = 0,001mm) nachzuweisen.
Die
[* 1]
Fig. 1a zeigt die von Langley nach seinen Messungen entworfene Wärmekurve des normalen Sonnenspektrums
(Gitterspektrums) vom Ultraviolett bis zur Wellenlänge 5 μ im
Ultrarot; um sie zu erhalten, wurden auf der
Skala der
Wellenlängen die zugehörigen Galvanometerausschläge als
Ordinaten senkrecht errichtet. Die Gipfel der
Kurve entsprechen
den größten
Werten der
Wärmestrahlung, die Einsenkungen den kältern
Lücken, welche den
Fraunhoferschen Linien entsprechen.
Der unter die Wärmekurve gezeichnete Spektralstreifen
[* 1]
(Fig. 1 b) versinnlicht den Anblick, den
diese unsichtbare
Wärmestrahlung einem
Auge
[* 11] gewähren würde, welches sie sehen könnte. Die stärksten
Absorptionsstreifen im
Ultrarot hat Langley mit Φ, Ψ, Ω bezeichnet. Wie man sieht, nimmt das sichtbare
Spektrum nur eine
sehr geringe
Strecke der ganzen Sonnenstrahlung ein, von 0,393 μ bis 0,760
μ. Da der Brückendraht des
Bolometers mit
Ruß geschwärzt ist, ein schwarzer
Körper aberStrahlen jeder
Art gleich vollständig absorbiert, so entspricht der Galvanometerausschlag jedesmal der gesamten, jedem
Strahl innewohnenden
Energie; die
Kurve stellt daher die Verteilung der
Energie im normalen
Son-
[* 1]
^[Abb.: Fig. 1a. Wärmekurve des normalen Sonnenspektrums.]
[* 1]
^[Abb.: Fig. 1b.
Spektrum mit dem ultraroten Teil.]
¶
mehr
nenspektrum dar. Das Maximum der Energie fällt im Normalspektrum ins Gelb in der Nähe der Linie D, also in den sichtbaren Teil,
im prismatischen Spektrum dagegen, wo durch die Wirkung des Prismas die Strahlen gegen das weniger brechbare Ende hin enger zusammengeschoben
werden, in das dunkle, ultrarote Gebiet. Die Energie der ultravioletten Strahlen ist äußerst gering,
und die des ganzen sichtbaren Spektrums beträgt kaum ein Viertel der gesamten Sonnenenergie.
Diese thermoskopischen Methoden (mit Thermosäule oder Bolometer) gestatten zwar, die Energie der Strahlung zu messen und sehr
weit in das ultrarote Gebiet hinein zu verfolgen; sie können jedoch nur mehr oder weniger breite Lücken
in der Strahlung anzeigen, wogegen schmälere Linien ihnen notwendig entgehen; solche könnten nur auf rein optischem oder
auf photographischem Wege nachgewiesen werden.
Schon 1843 hatte Draper gefunden, daß rote und ultraroteStrahlen auf Daguerrotypplatten bei hinreichend langdauernder Einwirkung,
oder wenn die Platten vorher dem violetten Lichte ausgesetzt waren, einen Eindruck hinterlassen derart,
daß Quecksilberdampf an den getroffenen Stellen sich nicht mehr niederschlägt. Er erhielt auf diese Weise das photographische
Bild dreier Linien im Ultrarot, welche er mit α, β, γ bezeichnete. Auf gewöhnliche photographische Platten wirken diese Strahlen
bekanntlich nicht. In neuerer Zeit (1880) aber gelang es Abney nach vielen
Bemühungen, eine Bromsilberemulsion herzustellen, welche auch für diese Strahlen empfindlich ist, und damit das ultrarote
Gebiet sowohl des prismatischen als des Gitterspektrums zu photographieren. Nach seinen Photographien entwarf er eine große
Zeichnung des ultraroten Teils des Normalspektrums der Sonne,
[* 13] welche mehr als 500 stärkere und feinere Linien
aufweist, von welchen Abney einige besonders hervorragende mit Z, XI, XII, XIII, XIV, Y bezeichnete.
Eine weitere Methode zur Erforschung der ultraroten Strahlung ist die Phosphorographie. Wird ein Spektrum auf der Oberfläche
einer vorher durch Tageslicht schwach leuchtend gemachten phosphoreszierenden Substanz entworfen, so wirken, wie E.
Becquerel
zuerst gezeigt hat, die verschiedenen Partien des Spektrums in sehr verschiedener Weise auf die Substanz
ein. Ein Teil der blauen und violetten sowie ein Teil der ultravioletten Strahlen regen die Substanz zu erhöhtem Selbstleuchten
an, die übrigen dagegen, und darunter insbesondere die roten und ultraroten, löschen das bereits vorhandene Phosphoreszenzlicht
aus, nachdem sie dasselbe zuerst kurze Zeit zu hellerm Aufleuchten angefacht hatten.
Nach der Einwirkung erblickt man daher auf der phosphoreszierenden Fläche ein Bild, eine Phosphorographie des Spektrums, welches
an den von den erregenden Strahlen getroffenen Stellen heller, an den Stellen aber, auf welche die auslöschenden Strahlen wirkten,
dunkler ist als der schwach leuchtende Grund. Sind in dem SpektrumLücken vorhanden, wie die Fraunhoferschen Linien
im Sonnenspektrum, so erscheinen sie in dem hellen Teile der Phosphorographie, nämlich im Gebiete der erregenden Strahlen,
dunkel auf hellem Grunde, in dem dunkel gewordenen Gebiete der auslöschenden Strahlen aber hell auf dunklem Grunde.
Besonders hell treten in letzterer Region die Linien hervor, wenn man während der Einwirkung des Spektrums
die phosphoreszierende Fläche noch mit diffusem, blauem Lichte beleuchtet, welches, ohne die auslöschende Wirkung der ultraroten
Strahlen wesentlich zu stören, das allmähliche Verlöschen der hell gebliebenen Stellen verhindert. H. Becquerel entwarf 1883 auf
diese Weise das ultrarote Spektrum auf einem mit hexagonaler Blende (künstlichem Wurtzit, Schwefelzink)
überzogenen phosphoreszierenden Schirm und bezeichnete auf demselben die Stellen der gesehenen Linien mit Bleistift,
[* 14] oder las
sie an einer dem Spektrum entlang angebrachten Skala ab; die von ihm nach diesen Beobachtungen angefertigte Zeichnung des ultraroten
Spektrums enthält zahlreiche Linien und breitere Bänder und reicht bis zur Wellenlänge 1,48 μ. Auch
die ultraroten Emissionsspektren einiger Metalle wurden auf diese Weise ermittelt.
Die Beobachtung und Ausmessung des lichtschwachen phosphorographischen Bildes ist mühsam und unsicher. Weit empfindlicher
und sicherer als das Auge
^[Abb.: Fig. 2. Ultrarotes Normalspektrum der Sonne.]
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