Van den schrijver.
Energievervoer in de electronenwereld
* * * REDE * * *
UITGESPROKEN OP DEN 272STEN GEDENKDAG VAN DE STICHTING DER UTRECHTSCHE HOOGESCHOOL, 26 MAART 1908 DOOR DEN RECTOR MAGNIFICUS Dr. W. H. JULIUS.
Stoomdr. „de Industrie", J. van Druten—Utrecht, 1908.
/S *7 . /^ ///





Energievervoer in de electronenwereld. ö





Energievervoer in de electronenwereld.
* * * RE DE * * *
UITGESPROKEN OP DEN 272STEN GEDENKDAG VAN DE STICHTING DER UTRECHTSCHE HOOGESCHOOL, 26 MAART 1908 DOOR DEN RECTOR MAGNIFICUS Dr. W. H. JULIUS.
Stoomdr. „de Industrie", J. van Druten — Utrecht, 1908.





Mijne Heeren Curatoren, Hoogleeraren, Doctoren, Studenten aan deze Universiteit f.n voorts Gij allen die door Uwf.
tegenwoordigheid tf. dezer plaatse toont belang te stellen in den 272sten gedenkdag van de oprichting onzer Hoogeschool;
Zeer gewaardeerde Toehoorders!
Er bestaat tegenwoordig een zeer algemeene belangstelling voor de natuurkunde. Gedeeltelijk is dat toe te schrijven aan eenige verrassende ontdekkingen, die elkaar in de laatste jaren snel hebben opgevolgd en bijna terstond konden worden omgewerkt tot waardevolle geschenken aan de samenleving. Behoef ik te herinneren aan X-stralen, radiotherapie, electrische golven, draadlooze telegrafie, verwezenlijking van zeer hooge en zeer lage temperaturen en wat niet al meer? Trouwens, ook in andere takken van wetenschap werden schitterende ontdekkingen gedaan, van groote waarde voor de menschheid. De onmiskenbare aantrekkingskracht die in liet bijzonder de physische problemen van onze dagen uitoefenen in wijden kring, moet dan ook meer nog in wijsgeerige dan in praktische neigingen worden gezocht. Wat in de natuurkunde, bij het gadeslaan van hare jongste vorderingen, hoofdzakelijk onweerstaanbaar boeit, dat is de snelle groei van zekere nieuwe denkbeelden, voerende tot een beginsel dat in algemeenheid gaat wedijveren met de wet van het behoud van arbeidsvermogen. Ik bedoel de opvatting, dat


de stof geheel zou zijn opgebouwd uit electronen, een denkbeeld, zoo grootsch als het evolutiebegrip in de biologie, en daarmee in zekeren zin verwant. Is de opvatting juist, dan zullen de grondbeginselen der mechanica, der chemie, ja van alle onderdeelen der gebeele natuurwetenschap moeten worden herzien en pasklaar gemaakt op een gemeenschappelijke basis: de electriciteitsleer.
Wel is waar zijn vele physici nog niet geneigd, het pleit van \\ ien, Lodge en anderen voor een zoo ver strekkende generalisatie als gewonnen te beschouwen. Onder erkenning van de reusachtige vorderingen, die het inzicht in allerlei verschijnselen op het gebied van electriciteit en licht gemaakt heett, sedert het negatieve electron zijn intrede in de wetenschap deed, meenen zij, dat het voorbarig zou zijn. de electronen aansprakelijk te stellen voor alle eigenschappen der weegbare stof. De denkbeelden omtrent de dragers der positieve ladingseenheden hebben nog niet dezelfde vastheid verkregen als die aangaande de negatieve electronen. Zelfs Lorsntz, aan wien wij meer dan aan iemand anders de ontwikkeling van de nieuwe electriciteitstheorie te danken hebben, acht den tijd voor de alleenheerschappij van het electron nog niet gekomen. Wel schijnen de uitkomsten van zijn laatste onderzoekingen over den invloed van de beweging der aarde op moleculaire werkingen en optische verschijnselen wederom steun te geven aan een zuiver electromagnetische opvatting van de stof; maar al krimpen de bezwaren in, geheel opgeheven zijn ze niet.
De moeilijkheden van het vraagstuk verhoogen zoo mogelijk nog de spanning, waarmede wij den wedstrijd der groote denkers volgen. Hoe het zij, er zweeft ons op het gebied der hedendaagsche physica weer een ideaal


van alles omvattende eenheid voor den geest, dat zijn pakkenden invloed doet gelden ook buiten den kring deinatuurkundigen.
Een historische schets van de opkomst en de ontwikkeling der nieuwe denkbeelden aangaande electriteit, electronen en materie behoef ik niet te ontwerpen. Op boeiende wijze is dat, ruim drie jaren geleden, van deze zelfde plaats gedaan door mijn ambtgenoot Wind, en in degelijke populaire tijdschriften ontbreekt het niet aan artikelen, die de belangstelling in het onderwerp levendig houden. Steeds minder noodig wordt het, aan de kleine electrisch geladen deeltjes een aanbevelingsbrief mede te geven bij hun intrede in ons wereldbeeld, waar zij om hun veelzijdige bruikbaarheid in toenemende mate worden geëerd.
Aanvaarden wij dan de grondvoorstelling dat alle weegbare stof electronen bevat en dat deze deel uitmaken van elk atoom. Maar van het belangrijke weefsel van gevolgtrekkingen, welke men reeds uit deze hypothese heeft afgeleid, van al de pogingen die gedaan zijn om de eigenschappen der weegbare stof te verklaren uit die der electronen, zullen wij een groot deel onbesproken moeten laten. Het is mijn voornemen uw aandacht in het bijzonder te vestigen op het energievervoer in de eleetronemeereicl. Wij willen de processen beschouwen, waardoor tusschen electronenstelsel op groote afstanden de betrekkingen worden onderhouden. Het zal blijken, dat ook deze processen kunnen worden aangemerkt als directe gevolgen van de grondeigenschappen, die men aan den ether en de electronen heeft toegekend.
Men stelt zich het electron voor als een electrisch geladen deeltje, d. w. z. als een zeer klein deel der ruimte


(gewoonlijk bolvormig gedacht) waaromheen de ether in den eigenaardigen spanningstoestand verkeert, dien wij proefondervindelijk kennen uit de electrostatische werkingen van een positief of negatief geladen metalen bol. De omgeving van zulk een conductor is een onbegrensd electrostatisch krachtveld, waarin overal de kracht evenredig is aan de lading en omgekeerd evenredig aan het kwadraat van den afstand tot bet middelpunt van den bol. Datzelfde geldt voor het electron. Alle electronen hebben gelijke lading. Langs vele verschillende wegen heeft men het bedrag van die lading bepaald en daarvoor steeds gevonden ongeveer 3.5 X 10-lu electrostatische eenheden. Merkwaardig is het, dat men bij het negatieve electron den conductor zelf, die de lading draagt, geheel moet wegdenken. De kleine bolvormige ruimte, waaromheen het krachtveld heerscht. heelt een straal van 10-13 c.m., maar daar binnen bevindt zich niets materieels, niets wat „massa" in den zin der mechanica heeft. Het negatieve electron is een vrije ladingseenheid, zonder meer. Vrije positieve electronen heelt men tot nu toe niet met zekerheid leeren kennen'). De positieve ladingseenheden zijn gebonden aan verschillende „massa's" al naar gelang van de chemische atomen, waartoe zij behooren. Zooeven spraken wij van de groote generalisatie volgens welke de stof (jelieel uit electronen zou bestaan. Deze opvatting sluit dus in, dat ook die meegesleepte massa's als electronenwerkingen verklaard moeten kunnen worden — een vraagstuk dat wij thans ter zijde laten.
') Eenige waarnemingen van Jeax Becquerel omtrent het Zeeman-effect in didymium- en erbiumzonten en van R. W. Wood over de magnetische draaiing van het polarisatievlak in natriumdamp, schijnen intusschen te wijzen op het bestaan van positieve electronen.


Het electrostatische krachtveld van een electron is onbegrensd. Eigenlijk is dat krachtveld het essentieele. Wij hebben er voor de beschrijving der verschijnselen veel meer mee te maken dan met den toestand binnen de kleine omsloten ruimte, die men gewoon is afzonderlijk te beschouwen en meer in het bijzonder aan te duiden als „het electron". Had men het geheele individu, d. i. bol en krachtveld tezamen, met dien naam bestempeld, dan zou elk electron in volstrekten zin alom tegenwoordig zijn. Houden wij dat denkbeeld een oogenblik vast. Twee of meer electronen bepalen tezamen in eenig punt der ruimte een toestand, dien wij beschrijven kunnen als de som deitoestanden, door elk hunner afzonderlijk aldaar teweeggebracht. Wij kunnen dus de zaak beschouwen alsof de electronen in dat punt beide aanwezig zijn. Bestaat de stof uit louter electronen. dan ontglipt ons het begrip van de ondoordringbaarheid der stof. Elk electron is overal. Tevens zien wij, dat de klove gedempt wordt tusschen twee opvattingen, die gewoonlijk als strijdig tegenover elkander worden gesteld, namelijk de beide hypothesen volgens welke de ruimte continu dan wel discontinu met stof gevuld zou zijn.
Wij willen ons echter houden aan het spraakgebruik en onderscheid maken tusschen het electron en zijn veld. Dan is het mogelijk, aan twee of meer electronen tezamen slechts één veld — het resulteerende — toe te kennen. Dat geeft vereenvoudiging in de wijze van voorstellen. Het mag ons intusscben niet doen vergeten, dat de elementen waaruit de electronentheorie de wereld opbouwt, feitelijk de elkander doordringende, onbegrensde krachtvelden zijn. Men overziet daarvan de betrekkelijke ligging bet gemakkelijkst door te letten op de plaatsen der kernen, die men


electronen noemt, maar deze laatste hebben geen afzonderlijk bestaan.
Wanneer nu een electron zich met constante snelheid rechtlijnig beweegt, zijn de electrische krachtlijnen een weinig van vorm veranderd. Dit volgt uit het proefondervindelijk gebleken feit, dat een verandering in den electrischen toestand tijd noodig heeft om zich door de ruimte uit te breiden. Tijdens de eenparige beweging openbaart zich de geheele omgeving van het electron als een magnetisch krachtveld. Daarin zijn grootte en richtingder magnetische kracht afhankelijk van het bedrag der lading van het electron en van zijn snelheid, maar door die beide constante gegevens dan ook in elk punt der ruimte volkomen bepaald.
De eigenaardige toestand nu in het veld van het bewegend electron. dien wij niet anders kunnen beschrijven dan door te zeggen dat in elk punt van de ruimte een volkomen bepaalde electrische en magnetische veldsterkte heerscht, die toestand van den ether verplaatst zich natuurlijk met het electron (zooals bijv. de golf voor den boeg met een vaartuig meegaat), maar de ether zelf deelt in de beweging niet. Vele overwegingen, aan verschillende physische verschijnselen ontleend, hebben er toe geleid, absolute onverplaatsbaarheid van den ether aan te nemen.
Een poging om de raadselachtige eigenschappen van dienether te verklaren doen wij niet. Waarin toch zou zulk een verklaring moeten bestaan? Men heeft wel getracht, stoffelijke modellen te construeeren, die het verband tusschen magnetische en electrische krachten nabootsen, maar dat kan ons niet baten wanneer het einddoel juist omgekeerd is: de eigenschappen der stof af te leiden uit die van het electron.


De grondhypothesen eener theorie zijn nu eenmaal eindschakels van ketens; zij zijn aan één kant los en kunnen uit den aard der zaak nooit die soort van bevrediging aan den naar logica dorstenden geest schenken, welke uitgaat van een denkbeeld dat aan beide kanten met andere samenhangt. Maar wat ons in het onderhavige geval met de keuze der eindschakels verzoent, is, dat de onbegrepen eigenschappen, die wij toekennen aan den ether, klein in aantal en duidelijk omschreven zijn. Het electron is een kunstwerk, dat in enkele krachtige trekken te zien geeft, hoe men zich thans de grens tusschen het bereikbare en het onbereikbare in de natuurkunde denkt. Het werd geboren uit de verst reikende generalisatie waartoe de natuurstudie van eeuwen langs inductieven weg langzamerhand heeft geleid, en moet dus als het eindproduct, niet als de hypothetische basis van onze tegenwoordige natuurkennis worden beschouwd. Wanneer men nu beproeft, volgens de deductieve methode een physisch wereldbeeld te construeeren en daarbij het electron als uitgangspunt neemt, dan is deze handelswijze iets anders dan een terugkeer tot de bespiegelingen van een Demokfutus. A\ ant al verklaarde ook deze reeds het heelal met behulp van oneindig vele, onzichtbaar kleine, bewegende lichaampjes, waarvan hij aannam dat ze niet qualitatief, maar slechts door vorm en rangschikking van elkander verschilden — zijn bouvvsteenen misten het fabrieksmerk der inductieve wetenschap.
Het is u bekend, dat volgens de electronentheorie een neutrale conductor evenveel positieve als negatieve elementaire ladingseenheden bevat, op zoodanige wijze gerangschikt, dat op eenigen afstand hunne afzonderlijke krachtvelden elkander juist opheffen. Een dergelijke voorstelling


maakt men zich van een neutraal atoom, uit een groot aantal electronen bestaande. Een positief of negatief geladen conductor bevat een tekort of een overmaat aan negatieve electronen. Daarmede analoog zijn dan de positieve en negatieve ionen van een electrolyt. Alle electrische stroomen, door metalen, door vloeistoffen, door gassen, ook de verscliuivingsstroomen in dielectricia, bestaan uitsluitend in verplaatsing van electronen. Een andere vorm van electriciteitsbeweging is er niet. Van verschillende omstandigheden hangt de snelheid der geladen deeltjes af. In geleidende vloeistoffen bewegen zij zich langzaam ; daarentegen ontmoeten wij in de kathode- en anodestralen en in de en /3-stralen der radioactieve stoffen gevallen, waarin de bewegingssnelheid der deeltjes waarden bezit, wisselende tusschen 100 K.M. en 300.000 K.M. per seconde.
Aan al deze belangrijke onderwerpen herinneren wij slechts in het voorbijgaan, om thans te komen tot de vraag: welke voorstelling geeft de electronentheorie van de processen, waardoor een voortdurende energie-overdracht plaats vindt van het eene lichaam naar het andere?
Wij betreden het gebied der stralingsverschijnselen.
Ongelukkigerwijs wordt het woord straal gebruikt voor twee begrippen, zoo verschillend als een waterstraal en een zonnestraal. Met den eersten kan men in eenzelfde groep vereenigen: de anode- en kathodestralen, de x- en de /3-stralen, alle voortgaande stroomen van electronen. Met den zonnestraal verwant zijn daarentegen de Röntgenstralen. de y-stralen der radioatieve stoffen, de warmtestralen, de stralen der draadiooze telegrafie. In deze gevallen schrijdt arbeidsvermogen door de ruimte voort, doch veranderen de electronen in het algemeen maar


weinig van plaats. Ter onderscheiding van „convectiestraliog" kunnen wij hier spreken van „golfstraling''. Slechts verschijnselen, tot deze tweede groep behoorende, hebben wij op 't oog.
Om het stralingsproces nader te kunnen beschouwen, moeten wij ons eerst duidelijk voor den geest brengen wat men verstaat onder de bewegingsenergie van een electron. Deze toch zal blijken de bron te zijn van de straling.
Een kanonskogel heeft een hoeveelheid bewegingsenergie die gelijk is aan het product van zijn halve massa met 't kwadraat van zijn snelheid. Ook een electron, al is zijn kern ledig, heeft energie tengevolge van zijn snelheid. Immers tot het bewegend electron behoort een magnetisch veld. Dat hieraan een zekere hoeveelheid arbeidsvermogen beantwoordt is duidelijk, want door het verdwijnen van een magnetisch veld kunnen bijv. magneetstaven in beweging worden gebracht. De totale magnetische veldenergie van een electron kan men berekenen; zij blijkt, evenals de energie van een kanonskogel, evenredig te zijn aan het kwadraat van de snelheid. Vat men haar op als bewegingsenergie, dan speelt bij het electron de evenredigheidsfactor dezelfde rol, als de halve massa in het geval van den kanonskogel. Het dubbele van den evenredigheidsfactor noemt men daarom: de electromagnetische massa van het electron. Proeven van Kaufmann maken het waarschijnlijk, dat het electron inderdaad geen andere dan electromagnetische massa bezit, dat zijn kern werkelijk „ledig" is, en de bewegingsenergie dus uitsluitend bestaat in energie van het electromagnetische veld.
Het eigenaardige van het stralingsproces komt nu hierop neer, dat bewegingsenergie van de electronen zich uitbreidt door de ruimte. Dit geschiedt, wanneer de snelheid


van het electron toeneemt of afneemt. Men kan zich den gang van zaken aldus voorstellen.
Bij een gegeven snelheid s behoort een volkomen bepaald veld van electrische en magnetische krachten. Bij een andere snelheid s' behoort een gewijzigd veld; wij kunnen dat opvatten als de som van het eerste veld en een daarbij gevoegd correctieveld. Gaat nu de snelheid 6' over in de snelheid s', d. w. z. is er een versnelling, dan moet langzamerhand dat correctieveld in het leven geroepen worden. Deze verandering gebeurt niet door de geheele ruimte gelijktijdig; zij begint natuurlijk nabij het electron en plant zich naar alle kanten voort met de snelheid van het licht. Gedurende het tijdperk waarin de naaste omgeving van het electron nog niet in den evenwichtstoestand gekomen is die correspondeert met de nieuwe snelheid s', is de krachtverdeeling in het veld van zoodanigen aard, dat het electron zelf een tegenstand ondervindt, afhankelijk van de verandering zijner versnelling, en tengevolge waarvan zijn bewegingsenergie vermindert. De verloren energie is het, die zich als een electromagnetische golf door de ruimte uitbreidt.
Elke wijziging in den bewegingstoestand van het electron heeft uitstraling van energie ten gevolge; verandering van richting evenzeer als van snelheid. Trilt een electron om een evenwichtstand of beschrijft het een gesloten baan, dan zendt het een doorloopende reeks van golven uit en verliest voortdurend energie.
Maar evenals de geluidsgolven, uitgaande van een stemvork, een andere stemvork van gelijke toonshoogte in merkbare trilling brengen, zoo kunnen ook electromagnetische golven een tweede electron krachtig doen meetrillen, mits dat een eigen periode bezit, gelijk aan die van de


aankomende golving. Stemmen de beide perioden niet nauwkeurig overeen, dan ondergaat de bewegingstoestand van liet tweede electron slechts geringe verandering. Energie kan derhalve worden overgedragen van het eene electron op het andere. En stellen wij ons nu voor, dat elk atoom bestaat uit een ingewikkeld stelsel van electronen, die zich met verschillende, het stelsel kenmerkende perioden bewegen in gesloten banen; bedenken wij daarbij dat elk gram materie niet veel minder dan een quadrillioen atomen bevat; dat dus elk punt van de ruimte in alle mogelijke richtingen doorkruist wordt door een onnoemelijk aantal golfbewegingen waardoor arbeidsvermogen overgedragen wordt met de snelheid van het licht — dan gevoelen wij dat straling een groote rol kan spelen in de natuur.
Om ons te overtuigen of dit werkelijk zoo is, dienen wij intusschen uit een quantitatief oogpunt de belangrijkheid van het stralingsproces te vergelijken met die van andere processen.
Al wat er gebeurt in de wereld komt, physisch gesproken, neer op verplaatsing van energie. Bestaat de stof inderdaad uit niets dan electronen, zoo is er geen andere energie dan die van het electromagnetische veld. Deze kan zich door de ruimte verplaatsen op twee wijzen: ten eerste met de electronen samen, dus als arbeidsvermogen van beweging der zichtbare lichamen, of als de moleculaire bewegingsenergie die wij warmte noemen, of als electrische stroomen, kathodestralen, radiumstralen, enz. kortom: door convectie; ten tweede verplaatst zich de energie, als straling, in zekeren zin vrij door de ruimte, van het eene electronenstelsel naar het andere. De vraag zou dus zijn: welke verhouding bestaat er ongeveer tusschen het energievervoer door straling en dat door convectie?


Geheel in het algemeen is die vraag moeielijk te beantwoorden. Maar wij kunnen wèl, voor een afzonderlijk electron, met elkander vergelijken de hoeveelheid arbeidsvermogen die het per seconde met lichtsnelheid verbreidt en de hoeveelheid die het, krachtens zijn lading en zijn snelheid, bezit en dus meevoeren kan.
Het energieverlies van een stralend electron is evenredig aan het kwadraat van zijn versnelling. Hoe groot kan die versnelling ongeveer wezen, bijv. voor een electron dat geel licht uitstraalt en dus 500 billioen trillingen per seconde uitvoert? Daartoe moet ons nog de amplitude der trilling bekend zijn. De kinetische gastheorie geeft voor de middellijn van een atoom iets als een honderdmillioenste van een centimeter. Wij willen de trillingsamplitude van een electron schatten op een honderdste deel van dat bedrag, dus op 10"10 c.M. Dan vindt men voor de versnelling 10"'. Uit deze grootheid, de bekende lading van het electron en de lichtsnelheid, berekent men het energieverlies per seconde op 2 X 10~!' of twee duizend-millioenste deelen van een erg.
Dat lijkt niet veel. Doch het is ontzettend veel wanneer wij dat bedrag vergelijken met de totale bewegingsenergie die hetzelfde electron beschikbaar heeft. Deze namelijk bedraagt slechts 3 X 10~17 erg, of 67 millioen malen minder dan er in een seconde wordt uitgestraald. Wij komen derhalve tot het verrassende resultaat, dat in veel minder dan een millioenste deel van een seconde alle bewegings-energie die tot lichttrillingen aanleidinggeeft, uitgeput zou zijn — wanneer zij niet op de eene of andere wijze weer werd aangevuld.
Natuurlijk heeft dat aanvullen wèl plaats, deels door botsingen met andere atomen of met vrij voortsnellende


electronen, deels door absorptie van straling, komende uit de omgeving. In ieder geval blijkt uit deze beschouwing dat door het stralingsproces zeer veel energie wordt overgebracht, ook als wij het vergelijken met de hoeveelheid, die een electron op zijn hoogst zou kunnen verplaatsen door convectie. Want zijn electrostatische energie is 5 X 10~7 erg, dus zelfs indien zijn snelheid de lichtsnelheid nabij kwam — zooals het geval is met sommige der /3-deeltjes van het radium—zou de som van de medegevoerde electrische en magnetische energie nog maar ongeveer 400-maal grooter zijn dan het arbeidsvermogen dat het electron in den vorm van geel licht per seconde uitstraalt als zijn trilbevveging onderhouden wordt.
Tegenover het verlies aan energie door uitstraling staat winst door absorptie. Een lichaam dat meer licht- of warmtestralen absorbeert dan uitzendt, stijgt in temperatuur, d. w. z. de gemiddelde energie der warmtebeweging zijner moleculen blijkt grooter te worden.
Wij zijn aan die uitspraak gewoon; maar uit het oogpunt van de electronentheorie eischt het toch wel eenige nadere toelichting hoe het komt, dat de periodieke wisselingen der electrische en magnetische krachten die den lichtstraal uitmaken, in staat zijn, het translatorisch arbeidsvermogen van geheele moleculen te doen toenemen. Beproeven wij, ons een voorstelling van dat proces te vormen.
Absorptie van licht vindt slechts plaats onder zekere voorwaarden. Immers doorschijnende lichamen houden sommige stralensoorten in het geheel niet tegen. Een voorwaarde nu kan hierin gelegen zijn, dat er vele vrije electronen in het lichaam voorkomen, zooals in metalen. Uit geval is door Lorentz wiskundig behandeld. Een andere


mogelijkheid is, dat zekere atomen van het lichaam electronen bevatten, die wegens den bouw van het stelsel, waartoe zij behooren, in het bezit zijn van een eigen trillingsperiode, juist overeenstemmende met de periode der (enkelvoudig gedachte) invallende straling. Zulke electronen zullen wij resonatoren noemen, met den Berlijnsche physicus Planck, door wien de theorie voor dit tweede geval is uitgewerkt. De straling heeft dan, 0111 zoo te zeggen, slechts „vat" op de resonatoren. Van deze zou de trillingsamplitude toenemen, zoolang de straling er ongestoord op inwerkt; maar de veldstoringen, door die sterk bewegende resonatoren in hun naaste omgeving teweeg gebracht, worden zóó krachtig, dat ook de overige, niet resoneerende electronen van het atoom in opschudding geraken. E11 van de aldus verhoogde inwendige energie der atomen komt bij „botsingen" met andere atoomstelsels of moleculen weer een gedeelte ten goede aan het translatorisch arbeidsvermogen der moleculen: er ontstaat warmte. Al overzien wij dit proces niet in alle bijzonderheden, de uitkomst is toch begrijpelijk wanneer men in 't oog houdt, dat alle electronen van een paar botsende moleculen tezamen één stelsel van elkander doordringende electromagnetische velden — of, zoo men wil, één resulteerend veld — vormen, waarin door de straling de energie was toegenomen en dus gemiddeld alle bewegingen versterkt moeten zijn, ook de translalorische. Zoo ontslaat na de absorptie het nieuwe bewegelijke evenwicht, zich uitende als hoogere temperatuur.
Talrijke waarnemingen geven steun aan deze opvatting van het absorptieproces. Zoo heeft o. a. de Amerikaan R. W. Wood, professor te Baltimore, een vernuftig onderzoek gedaan over de fluorescentie van natriumdamp. Uit zijn proeven bleek, dat een resoneerend electron een geheel


atoom inderdaad zóó in opschudding kan brengen dat ook de niet resoneerende electronen sterk gaan bewegen. De natriumdamp bevond zich op betrekkelijk lage temperatuur en zond geen licht uit. Werd nu een bundel enkelvoudig licht, van een bepaalde golflengte, er op geconcentreerd, dan zond de damp wèl licht uit. Het spectrum van het fluorescentielicht was echter niet doorloopend, zooals bij vaste en vloeibare fluoresceerende lichamen meestal het geval is, doch vertoonde een reeks van lichte lijnen. Deze waren te danken aan eigen perioden van electronen in het natriumatoom, want zij correspondeerden met enkele van de lijnen uit het zeer ingewikkelde absorptiespectrum van den damp. Hoogst merkwaardig was nu echter het volgende resultaat. Wanneer voor den bestralenden bundel licht van een andere golflengte gekozen werd, bestond ook het tluorescentiespectruin uit een geheel ander stel van heldere lijnen dan zooeven. Ook dit nieuwe stel paste weer bij een gedeelte van het absorptiespectrum. Er was blijkbaar uit het zeer groote aantal trillingsperioden die binnen het natriumatoom mogelijk zijn, door de tweede bestraling een andere keuze gedaan dan door de eerste. Sommige stralensoorten wekten in het geheel geen fluorescentie bij den natriumdamp op.
Treft dus de invallende stralenbundel een resonator aan in het atoom, dan komt dit electronenstelsel in opschudding en zendt daarbij een bepaalde groep van andere golven uit, verschillend naar gelang van de periode der impulsie.
Wat hier voor natriumdamp is geconstateerd, mag waarschijnlijk als algemeen geldig worden beschouwd. Door tusschenkomst van de atomen kan licht van een bepaalde golflengte worden omgezet in licht van andere golflengten.


Ook in liet uitgestrekte gebied der onzichtbare straling, behoorende tot het ultraviolette en het ultraroode deel van het spectrum, hebben ongetwijfeld dergelijke omzettingen plaats. Nadat derhalve de energie der op een lichaam invallende stralen aanvankelijk slechts door resonatoren opgenomen is, zet zich het stralingsproces inet gewijzigde perioden nog verder voort, totdat de energie zich op een bepaalde wijze over al de electronenstelsels verdeeld heeft. Dan is de absorptie tot stand gekomen.
Zoo heeft dan tusschen alle lichamen voortdurend uitwisseling van arbeidsvermogen door straling plaats. Wat moet daarvan het gevolg zijn ?
Bevinden zich verschillende voorwerpen binnen een afgesloten ruimte, waarvan de wanden ondoordringbaar zijn voor warmte, dan leert de ondervinding dat op den duur alle zichtbare beweging daar uitgeput raakt. Geen ander energietransport schijnt over te blijven, dan de weerkeerige straling, en alles komt ten slotte op gelijke temperatuur.
Er heerscht nu in die ruimte, wat men noemt, „stralingsevenwicht"; een zeer opmerkelijke toestand, dien wij in verband met de electronenleer iets nader willen beschouwen.
De stoffen zenden stralen uit, afhankelijk van hun aard. Hunne emmissie-spectra, behoorende bij die bepaalde temperatuur, kan men ieder afzonderlijk vinden, door de lichamen achtereenvolgens te onderzoeken met den spectrobolometer in een omgeving van lagere temperatuur. De emissiespectra vertoonen kenmerkende maxima en minima van stralingssterkte en blijken in het algemeen zeer verschillend te zijn. Nu zou men meenen dat, als deze geheele verzameling van stralers met elkander samen-


werkt in een gesloten vertrek, aldaar een hoogst ingewikkelde stralingstoestand lieerschen moet, afhankelijk van den aard der aanwezige lichamen.
De proef geeft een ander resultaat.
Men kan de samenstelling van de resulteerende straling onderzoeken, door uit een kleine opening in den wand der afgesloten ruimte een bundel naar buiten te laten treden in een omgeving van lagere temperatuur, en daar wederom op te vangen op de spleet van een spectrobolometer. Het spectrum blijkt betrekkelijk eenvoudig te zijn, geheel onafhankelijk van de keuze der lichamen die men binnen de ruimte had geplaatst, en uitsluitend bepaald door de temperatuur.
In iedere holte, waarvan de wanden voor stralen ondoordringbaar zijn en op een zekere constante temperatuur worden gehouden, heerscht dus altijd dezelfde stralingstoestand, welke lichamen zich daarbinnen ook bevinden. Bij een gegeven temperatuur behoort een volkomen vast emissiespectrum. Men noemt dit het emissiespectrum van het „absoluut zwarte lichaam", omdat in de bedoelde holte juist dezelfde straling heerscht, die bij gelijke temperatuur uitgezonden zou worden door een ideaal zwart lichaam d. w. z. een lichaam dat alle stralen die er op invallen volkomen absorbeert. Uit alles ligt opgesloten in de beroemde stralingswet van Kirchhoff.
Bij een hoogere temperatuur in de holte behoort een ander emissiespectrum. Het stralencomplex dat die ruimte doorkruist en de temperatuur bepalen elkander weerkeerig. Maar hoe verandert de emissie met de temperatuur? Ieder weet bij ondervinding dat de warmtestraling van een kachel zeer sterk toeneemt als zijn temperatuur stijgt, en ook dat daarbij de aard van het uitgezonden stralencomplex


verandert. Vóórdat gloeiing is ingetreden, behoort de geheele straling tot het ultraroode deel van het spectrum; bij ongeveer 500° begint de voor het oog waarneembare gloed, eerst rood, dan geel. dan wit. Blijkens bolometrisch onderzoek neemt elke stralensoort daarbij voortdurend toe in intensiteit, maar de kleinere golven in sterkere mate, zoodat het stralingsmaximum zich verschuift in de richting naar het violet.
In getalmaat wordt deze gang van zaken uitgedrukt door twee wetten: de versterkingsmt van Stefan en Boltzmann, die zegt dat de totale straling evenredig is met de vierde macht van de absolute temperatuur, en de verschuivhigsicet van Wiek, volgens welke de golflengte van het stralingsmaximum omgekeerd evenredig is met de absolute temperatuur. Lummer en Pringsheim hebben deze beide eenvoudige betrekkingen aan een scherp experimenteel onderzoek onderworpen en gevonden, dat zij voor een omsloten ruimte, waar stralingsevenwicht heerscht, binnen wijde temperatuurgrenzen volkomen nauwkeurig aan de waarnemingen beantwoorden.
Natuurlijk zou ons die overeenstemming maar matig bevredigen wanneer het de bevestiging gold van een paar empirische formules. De groote beteekenis van het resultaat is echter gelegen in den daardoor gebleken samenhang van dit stralingsverschijnsel met andere zeer algeineene physische beginselen. Zoowel de verschuivingswet als de versterkingswet kon namelijk als noodzakelijk gevolg worden afgeleid uit de bekende twee hoofdbeginselen der thermodynamica, wanneer men daarbij het principe van Doppler en dat van den druk der straling in aanmerking neemt. Het strenge bewijs van dit verband, waartoe de gecombineerde theoretische onderzoekingen van Wien,


Boltzmann, Lorentz, Abraham hebben geleid, draagt niet weinig bij tot de stevigheid van den samenhang in het belangrijke deel onzer wetenschap, dat de verklaring der warmteverschijnselen ten doel heeft.
Er blijft intusschen een gewichtige vraag over, waarop de beide genoemde stralingswetten geen antwoord geven. Zij zeggen ons alleen, hoe sterkte en aard der straling veranderen met de temperatuur. Maar waarom is, bij een zekere temperatuur, de algemeene holtestraling nu juist zóó over de verschillende golven van het spectrum verdeeld, als wij dat waarnemen? Met andere woorden, wat bepaalt den vorm der emissiekromme en de absolute waarde van het trillingsgetal bij het maximum?
Hier kan ons slechts de electronenleer helpen. Zij heeft ons algemeene natuurconstanten doen kennen, van welke de waarschijnlijkheid voor het ontstaan der verschillende trillingsperioden afhankelijk moet zijn. De constante lading van het electron, zijn electromagnetische massa en de straal van zijn kern stellen grenzen aan de waarden deikrachten, snelheden en versnellingen die in de electronenwereld kunnen voorkomen; zij bepalen ongetwijfeld ook de gemiddelde grootte der atomen en de mogelijke amplituden der trillingen. Voor iedere bepaalde plaats van het spectrum hangt de stralingsintensiteit natuurlijk af van vele omstandigheden. Vooreerst van de hoeveelheid energie die één electron, met gegeven periode en amplitude trillende, per tijdseenheid verliest; dan van de snelheid waarmee zijn verlies door botsingen of door resonantie weer wordt aangezuiverd; verder van het aantal electronen dat tot de straling van die periode bijdraagt, enz. Het eenige, wat men bij oppervlakkige beschouwing reeds kan inzien, is, dat wegens de vaste, in getalwaarde bekende


eigenschappen van den ether en het electron, ook een zeer bepaalde bewegingsvorm onder de vele mogelijke op den voorgrond zal moeten treden. Maar wij staan voor een hoogst ingewikkeld vraagstuk, en het mag verbazing wekken dat het niettemin aan sommige physici, in het bijzonder aan Planck, nu al gelukt is een formule te vinden, die vrij nauwkeurig de energieverdeeling in het spectrum van het absoluut zwarte lichaam weergeeft. In deze merkwaardige stralingswet van Planck komt een nieuwe universeele natuurconstante voor. De getalwaarde daarvan moet berusten op de fundamenteele constanten van het electron. Wanneer het gelukt, den vorm dier afhankelijkheid te vinden, zal wederom een belangrijke bijdrage zijn geleverd tot de oplossing van het groote physische probleem onzer dagen: den opbouw van een electrische theorie der stof. Want dan zal het gebleken zijn dat het stralingsvermogen der materie bij temperatuurevenwicht in een afgesloten systeem, niet alleen onafhankelijk is van de keuze der stralende lichamen, maar tevens dat het uitsluitend bepaald wordt door den ether en het electron.
Zulk een toestand van rust en stralingsevenwicht, als wij op den duur van zelf zien tot stand komen in een stelsel van lichamen dat ontrokken is aan uitwendige invloeden, heerscht nu blijkbaar niet algemeen in de natuur.
Is daarvoor de wereld misschien nog niet oud genoeg? Deze onderstelling voert tot weinig bevredigende gevolgtrekkingen.
Het is echter ook denkbaar dat er omstandigheden zijn, waardoor onmogelijk is op groote schaal datgene, wat wij meenen in hel klein te zien gebeuren. Tot de


omstandigheden, ongunstig voor het ontslaan van den bedoelden evenwichtstoestand, rekenen wij o. a den stralingsdruk en de straalbreking.
Verschijnselen die eeuwenlang nauwelijks of in 't geheel niet werden opgemerkt en die men aanvankelijk slechts met moeite in enkele bijzondere gevallen constateerde, blijken later wel eens groote beteekenis te hebben in de huishouding der natuur. Maxwell had uit zijn theorie van het electromagnetische veld afgeleid, dat door een lichtbundel een drukking moet worden uitgeoefend, zoowel op het stralende als op het bestraalde lichaam. Is de bestraalde oppervlakte volkomen absorbeerend, dan ondergaat zij per vlakte-eenheid een kracht, in getalwaarde gelijk aan de hoeveelheid stralings-energie, die per volume-eenheid in den lichtbundel aanwezig is. Men kent de energie der zonnestraling uit de verwarming die zij per seconde en per vierkanten centimeter op de aarde teweeg brengt als zij geheel wordt opgenomen; het is niet moeilijk daaruit te berekenen, hoe groot volgens Maxwell's theorie de kracht zal moeten zijn, die het zonlicht op een vierkanten centimeter van de bestraalde aardhelft uitoefent. Daarvoor wordt gevonden 7 X 10"5dynen, of ongeveer zeven honderdduizendste deelen van het gewicht van een milligram.
Het scheen bijna een hopelooze poging, het bestaan van een zóó kleine drukking proefondervindelijk aan te toonen. Niettemin is dit aan den Russischen physicus Lebedew en aan de Amerikanen Nichols en Hi ll gelukt. Zelfs slaagden zij er in, de kleine krachten met voldoende nauwkeurigheid te meten, om uit het resultaat het besluit te mogen trekken, dat de grootte van den stralendruk volkomen beantwoordde aan de voorspelling der theorie.
Sedert de groote ontdekking van Newton had men ge-


meend dat de gravitatie de eenige werking was, waaraan alle lichamen zonder onderscheid, onafhankelijk van hijkomende electrische of magnetische krachten, onderhevig waren. Even algemeen is echter de stralingsdruk, want geen plekje in 't heelal is vrij van straling.
De stralingsdruk openbaart zich als een afstooting tusschen de lichamen, werkt dus de gravitatie tegen. Het is nu de vraag of die tegenwerking zoo belangrijk is, dat wij er rekening mee moeten houden, wanneer wij beproeven, den samenhang der voornaamste gebeurtenissen in de wereld te overzien. In de eerste plaats zij opgemerkt, dat zoowel de stralingsdruk als de gravitatie omgekeerd evenredig is* met het kwadraat van den afstand der op elkander werkende lichamen. Vinden wij dus voor een gegeven afstand een zekere verhouding tusschen de heide werkingen, dan wijzigt zich die verhouding niet als de afstand verandert.
Letten wij nu hijvoorbeeld op de krachten en bewegingen in ons zonnestelsel.
De totale druk, door de zonnestraling op de verlichte aardhelft uitgeoefend, is slechts 75 X 101* dynen, of gelijk aan het gewicht van een tiental flinke zeeschepen, een bedrag dus dat absoluut te verwaarloozen is tegenover de enorme aantrekking der zon, waardoor de aarde in haar baan wordt gehouden; deze toch is 6 X 10"' dynen, of tachtig billioen malen grooter.
Maar geheel anders wordt de verhouding als wij de afmetingen van het bestraalde lichaam kleiner en kleiner gaan nemen. Want de lichtdrukking is evenredig aan de oppervlakte, de aantrekking aan 't volume der lichamen. Denken wij ons de aarde verdeeld in 8 gelijke bollen. Elke bol zal dan een half zoo groote middellijn hebben


als de aarde en een viermaal kleinere oppervlakte. De acht bollen samen zullen aan de straling een tweemaal zoo groote oppervlakte bieden als de aarde, zoodat de stralingsdruk verdubbeld zal zijn, terwijl de aantrekking onveranderd is gebleven. Verdeelt men eiken bol nogmaals in 8 deelen, dan verdubbelt wederom de stralingsdruk bij gelijk blijvende aantrekking, en dit proces kan men zich zoo ver voortgezet denken, tot dat eindelijk de stralingsdruk en de gravitatie elkander juist in evenwicht houden. De berekening leert, dat daartoe de aarde verdeeld zou moeten worden in stukjes van 1/i micron middellijn. Voor een stof van gelijke dichtheid als water zou de middellijn der bolletjes ongeveer 1,5 micron moeten bedragen, opdat de aantrekking die de zon er op uitoefent juist worde opgeheven door den druk der zonnestraling.
Deeltjes van nog kleinere afmeting worden sterker afgestooten dan aangetrokken en zullen dus, als zij vrij in de hemelruimte voorkomen, zich van de zon verwijderen. Arrhenius ziet hierin de oorzaak van het ontstaan der kometenstaarten. Uit den vorm en het gedrag dezer hemelverschijnselen leidt hij dan af, dat in sommige gevallen de afstooting, door den druk der zonnestraling, de gravitatie wel 40 malen in grootte overtreft. Maar volgens berekeningen van Schwarschild moet er aan de toename der afstooting een grens zijn; voor deeltjes wier middellijn eenige malen kleiner is dan de golflengte van het bestralende licht, is wederom de aantrekking overwegend.
De verhouding in grootte tusschen stralingsdruk en gravitatie hangt natuurlijk ook af van het stralende lichaam. Daarop heeft vooral Poynting de aandacht gevestigd. Hij denkt zich de zon kleiner en kleiner en dalende in temperatuur, om zoo te geraken tot de wisselwerking tusschen


lichamen van ongeveer gelijke grootte De uitkomst van zijn redeneering is, dat voor twee hollen van dezelfde dichtheid als de aarde eu beide op een temperatuur van 27° C., de onderlinge aantrekking en de afstooting elkaar juist zouden opheffen, wanneer de bollen zoo groot waren als knikkers. Bij hoogere temperatuur bestaat deze grenstoestand voor grootere, bij lagere temperatuur voor kleinere bollen. Aan elke temperatuur beantwoordt een kritieke afmeting van lichamen van gegeven dichtheid. Grootere lichamen zullen zich op den duur vereenigen, kleinere zich van elkander verwijderen.
Zoo beginnen wij langzamerhand in te zien, dat de stralingsdruk een ernstige concurrent is van de algemeene aantrekkingskracht.
Maar die concurrentie komt aan het verkeer ten goede. Zij bezorgt aan de stof rondreisbiljetten door de wereldruimte. Condensatieproducten van de zonnegassen worden door den stralingsdruk uitgestooten en verspreiden zich door de hemelruimte als stofjes, wier afmetingen meerendeels tusschen V2n en IV2 micron gelegen zijn. Slechts daar, waar de straling hen niet meer zóó sterk verwarmt dat zij ook elkander afstooten. dus ver buiten het zonnestelsel en op groote afstanden van andere sterren, kunnen kosmische stofdeeltjes zich samenpakken tot grootere massa's. Deze groeien aan tot meteoorsteenen, op welke wederom de gravitatie sterker werkt dan de lichtdrukking, zoodat op die wijze de materie tot een of ander groot hemellichaam kan terug keeren. Onder den invloed van de algemeene aantrekkingskracht alléén zou op den langen duur de weegbare stof die in de hemelruimte verspreid is zich tot één groote massa, met ten slotte steeds afnemende temperatuur-verschillen, samenpakken. Het


heelal zou, volgens Clausius, den „warmtedood" sterven. De stralingsdruk echter werkt desintegreerend en schijnt de mogelijkheid te openen voor een oneindigen kringloop der stof.
Arrhenius heeft in een onlangs verschenen boekje: „Das Werden der Weiten" dit denkbeeld als leiddraad genomen bij de opstelling van een in bijzonderheden uitgewerkte kosmogonie. Hij betoogt, dat materie, energie en leven slechts veranderen van vorm en van plaats in de wereldruimte, doch dat de gemiddelde verdeeling steeds dezelfde is geweest en blijven zal. Niet een voortgang dus in bepaalden zin; geen begin; geen einde.
Berekeningen uit te voeren over de wordingsgeschiedenis der wereld is. hoe belangwekkend en verleidelijk ook, altijd een waagstuk, wegens de vele volmaakt onbekende factoren waarmee men te werken heeft. Van de gravitatie kan men wel is waar de astronomische gevolgen vrij wel overzien, omdat die kracht van zoo weinig omstandigheden afhangt. Immers zij wordt geheel bepaald dooide traagheidsmassa der op elkander werkende lichamen en door hun afstand; zij is onafhankelijk van den aard der middenstof. Straling en stralingsdruk daarentegen worden wèl gewijzigd door de middenstof; hun uitwerking is bovendien in sterke mate afhankelijk van vele eigenschappen der emitteerende en absorbeerende lichamen. Langdurige onderzoekingen zullen nog noodig zijn, eer men den invloed van al die factoren op kosmische processen even scherp zal hebben geformuleerd, als Newton de gravitatiewet.
Een geschiedenis der wereldwording, zooals Arrhenius die schetste, laat dus uit den aard der zaak nog rijkelijk ruimte voor twijfel en fantasie. Intusschen mag als phy.


sisch bewezen worden beschouwd, dat de stralingsdruk een belangrijke rol speelt in de huishouding der natuur. Het feit, dat de overdracht van trillingsenergie tusschen electronenstelsels een relatieve verplaatsing van die stelsels zelve veroorzaakt, is een gewichtig kenmerk van den samenhang in het heelal: het is een beletsel voor het ontstaan van een permanenten toestand in de stofverdeeling en dus ook van stralingsevenwicht.
Een andere omstandigheid, die aan het tot stand komen van stralingsevenwicht door de geheele wereldruimte in den weg staat, daar zij plaatselijke ongelijkheden in de energieverdeeling onderhoudt, is de kromlijnige voortplanting van golffronten, of de straalbreking.
Te midden van weegbare stof plant zich een golffront in het algemeen met andere snelheid voort dan in den vrijen ether. Dat hangt samen met het absorptievermogen van de middenstof.
Beschouwen wij het bij gassen algemeen voorkomende geval dat het absorptiespectrum een aantal donkere lijnen vertoont. Elke dezer lijnen vertegenwoordigt een bepaalde periode, waarin zekere electronen van de atomen der middenstof kunnen meetrillen. De theorie vordert nu, dat resoneerende electronen de voortplantingssnelheid veryrooten van golven, korter dan de geabsorbeerde, daarentegen verkleinen van golven, langer dan de geabsorbeerde. Vooral de stralensoorten, die in 't spectrum vlak bij de absorptielijnen thuis behooren, ondervinden dien invloed in hooge mate.
Komt nu een lichtbundel uit de ledige ruimte in zulk een middenstof, dan verandert hij in het algemeen van richting: hij wordt gebroken. Het lichtbrekend vermogen


der middenstof voor een bepaalde stralensoort is evenredig met de verkleining of de vergrooting welke de voortplantingssnelheid bij het intreden van het licht ondergaat ; het heeft dus vooral een aanzienlijke waarde voor stralen wier golflengte heel weinig van die der geabsorbeerde stralen verschilt. Licht uit de omgeving der absorptielijnen kan duizenden malen sterker gebroken worden dan de overige lichtsoorten.
Natuurlijk moet deze omstandigheid grooten invloed hebben op de wijze waarop zich de stralingsenergie dooide ruimte verspreidt. Heeft een bundel gemengd licht ergens op zijn weg een stoffelijk medium van ongelijkmatige dichtheid doorloopen, dan hebben de enkelvoudige stralensoorten verschillende richtingsveranderingen ondergaan, en verreweg het sterkst uiteengespreid zullen de lichtsoorten uit de naaste omgeving der spectraallijnen zijn.
Men heeft tot nu toe weinig aanleiding gevonden, de eigenaardige selectieve lichtbreking in gassen en dampen uitvoerig te onderzoeken. — misschien doordat de verschijnselen die zich daarbij voordoen van zoodanigen aard zijn, dat zij gemakkelijk aan andere, bekende oorzaken konden worden toegeschreven en de ware oorzaak dus aan de aandacht ontsnapte. Straalbreking toch kan zich openbaren óf als plotselinge verandering van voortplantingsrichting, aan de scherpe grens tusschen twee middenstoffen, óf als kromming van den straal in een gebied, waar de optische dichtheid van plaats tot plaats geleidelijk verandert. Het eerste geval geeft bij gassen en dampen alleen dan tot merkbare verschijnselen aanleiding, wanneer men ze in een prismatische ruimte opsluit en een opzettelijk onderzoek naar de lichtbreking instelt. Het tweede geval daarentegen, de straalkromming in middenstoffen van


ongelijkmatige dichtheid, doet zich altijd in zekere mate van zelf voor, want absoluut homogeen is de stof nergens. Bij de betrekkelijke kleine hoeveelheden gas echter die voor laboratoriumproeven omtrent lichtabsorptie dienst doen, zijn de plaatselijke dichtheidsverschillen uit den aard der zaak meestal zóó gering, dat zelfs de stralen uit de omgeving der absorptielijnen nauwelijks merkbaar uiteengespreid worden. Een uitzondering hierop maken de dampen in de lichtboog, in de inductievonk of in vlammen. Daar is de stofverdeeling vaak ongelijkmatig genoeg om merkbare straalkromming en dus een gewijzigde lichtverdeeling in het spectrum te veroorzaken. Maar omdat die wijzigingen bijna uitsluitend betrekking hebben op lichtsoorten vlak bij de spectraallijnen, zijn zij gemakkelijk te verwarren met de effecten van emissie en absorptie.
Het is dus begrijpelijk dat men bij de verklaring van spectraalverschijnselen den invloed der straalkromming in absorbeerende gassen langen tijd over het hoofd gezien heeft.
Thans houden verschillende onderzoekers zich met het onderwerp bezig. Ook op dit gebied zijn de uitkomsten van het experiment in overeenstemming met de gevolgtrekkingen der electronentheorie, zooals bijv. gebleken is bij het- onderzoek van de magnetische draaiing van het polarisatievlak nabij absorptielijnen en uit verschillende andere verschijnselen. Reeds voor honderden spectraallijnen heeft men den invloed der resoneerende electronen op de voortplantingssnelheid van het licht kunnen constateeren. Daarbij kwam tevens een groote verscheidenheid aan den dag in de sterkte der selectieve lichtbreking die aan de verschillende absorptielijnen van eenzelfde element beantwoordt. Zoo vond bijv. F. Schön dat in de dampen van Na, K, Li, Rb, Cs, Ag, Cu, het verschijnsel


zicli alleen schijnt voor te doen bij de lijnen, behoorende tot de hoofdserieën in hunne spectra, en daar sterker is bij de lagere dan bij de hoogere leden eener serie.
De kennis van dergelijke bijzonderheden, zoo mogelijk uitgestrekt over alle absorbeerende gassen, zal ongetwijfeld belangrijke gegevens verschaffen voor de verdere ontwikkeling der electromagnetische theorie van de stof.
Maar vooral met het oog op de astrophysica bestaat behoefte aan uitvoerige experimenteele onderzoekingen omtrent het lichtbrekend vermogen van gassen voor de stralensoorten uit de naaste omgeving hunner spectraallijnen. Immers het licht, dat van zon en sterren tot ons komt, heeft de onmetelijke atrnosfeeren dier hemellichamen doorloopen. Zelfs zeer geringe dichtheidsverschillen zijn voldoende, 0111 op die ontzettend lange wegen een merkbare verandering van richting te bezorgen aan de sterk breekbare stralensoorten. De liclitverdeeling in de spectra dier lichamen moet daardoor ongetwijfeld geïnfluenceerd worden, hetgeen men, uitgaande van bekende waarden van brekingsindices in verband met astronomische gegevens, gemakkelijk bewijzen kan.
Een verder noodzakelijk gevolg is, dat het licht der hemellichamen op ons den indruk maken moet van veranderlijk te zijn in sterkte en in samenstelling, ook al blijft hun uitstralingsvermogen constant. Want de lichtsoorten verdeelen zich, wegens de zeer uiteenloopende straalkromming die zij in de ster-atmosfeeren ondergaan, op verschillende wijzen ongelijkmatig door de ruimte. Niet slechts beweging in die atrnosfeeren, maar ook de aswenteling der hemellichamen veroorzaakt dus een verplaatsing van de ongelijkmatigheden in hun stralingsveld, en dit proces zal zich aan den waarnemer openbaren als ver-


anderlijkheid van de lichtsterkte, in het bijzonder als intensiteitswisselingen nabij de lijnen van het spectium.
Het is niet moeielijk aan te toonen, hoe men bijvoorbeeld onregelmatigheden in de lichtverdeeling op en 0111 de zonneschijf, en verder een groot aantal bijzondei heden die in de spectra van zonnevlekken, protuberanties, veranderlijke sterren enz. zijn waargenomen, inderdaad ongedwongen kan uitleggen als gevolgen van straalbreking. Ei zijn zelfs redenen om in de studie van de zeer ongelijke breking der stralen van verschillende golflengten tevens den sleutel te zoeken van het raadsel der zoogenaamde kosmische storingen in den toestand van onzen dampkring, die gelijken tred houden met zekere veranderingen in het
uiterlijk van de zon.
Hoeveel gewicht aan den invloed der straalkromming toekomt in vergelijking met dien van vele andere omstandigheden, welke ongetwijfeld óók medewerken tot het voortbrengen van al de genoemde verschijnselen dit kan slechts door nauwgezet onderzoek van het beschikbare waarnemingsmateriaal in verband met talrijke pioefnemingen beslist worden. Langs experimenteelen weg moet worden uitgemaakt, bij welke spectraallijnen er meei, bij welke minder waarschijnlijkheid bestaat, dat de lichtveideeling in hun omgeving voor een groot deel beheerscht wordt door straalbreking. Het zal vooral belangiijk zijn te weten, hoe het te dien opzichte gesteld is met de dampen van elementen, wier lijnen in de spectra der hemellichamen op den voorgrond treden, zooals ijzer, titanium, calcium, mangaan, magnesium, enz. Zulk een onderzoek vereischt groote hulpmiddelen. Het, is thans onderhanden genomen aan het astrophysische observatorium op Mount \\ ilson, in Zuid-Calitornië, een \an de


ruim toegeruste, voortreffelijk bestuurde wetenschappelijke instellingen, waarop Amerika trotsch mag zijn.
Maar ik mag voor dit stukje van het grensgebied onzer physische kennis uw aandacht niet langer in beslag nemen.
Het was mijn doel, de beteekenis te schetsen van het energietransport door de wereldruimte, en te doen zien hoe emissie en absorptie, stralingseveuwicht, stralingsdruk en voortplantingsricht ing beheerscht worden door de eigenschappen van ether en electronen. Dat tegenwoordig al deze ingewikkelde verschijnselen uit een gemeenschappelijk oogpunt kunnen worden beschouwd, is voorzeker een schoone overwinning van de nieuwe denkbeelden op natuurkundig gebied. En in dit resultaat ligt tevens een aanmoediging om ons door de steeds opdoemende nieuwe raadselen niet al te zeer te laten afschrikken.
Wanneer nu echter de vraag rijst, wat er verder gebeurt met het door de zon ons toegestraalde arbeidsvermogen, nadat het opgenomen is in het molecuul, in de cel, in het levend organisme, en wat het te maken heeft met de verschijnselen van het bewustzijn in individu en maatschappij — dan begint het ons eerst recht te duizelen — dan gevoelen wij hoe oneindig vele, groote en belangwekkende problemen er liggen buiten het terrein van den physicus. Wij begrijpen, dat aan de leer van het leven, aan de studie van den mensch en de samenleving, door velen een hooger karakter wordt toegekend dan aan de wetenschappen van het onbewerktuigde rijk der natuur.
Gelukkig echter is de waarde van een wetenschap niet evenredig aan de ingewikkeldheid van de vraagstukken waarmee zij zich bezighoudt. Een billijker maatstaf is het succes, waarmee zij voorstellingsreeksen vormt, die door


hare beoefenaren, eensgezind, kunnen worden aangewend tot verliooging van het geluk der menschheid. Uit dat oogpunt bezien, staat de natuurkunde voorzeker niet op een lagen trap. Dat het werk van den physicus de stoffelijke welvaart verhoogd heeft, wordt door niemand in twijfel getrokken. Maar grooter zegen nog verspreidt de natuurkunde door hare ethische waarde. Immers het bestaan van een zóóveel omvattend systeem van scherp omlijnde denkbeelden, waarvan de logische samenhang gelijkelijk gevoeld en genoten kan worden door de zaakkundigen van alle landen der aarde, versterkt ons besef van de eenheid in het menschelijk bewustzijn en geeft steun aan de wijsgeerige opvatting, dat ons eigen bewustzijn één der tijdelijke concentratiepunten is in een algemeenen, eeuwigen psychischen samenhang.
Zoo vormt dus het sterke weefsel der physische wetenschap een der banden, waardoor wij ons vereenigd voelen als deelen van een groot geheel.
/<