HONi.
SoRREBfK*.
ONTDEKKINGEN VAN DE
HERSCHELS EN TYNDALL.
De Spectra van atomen en moneculen.
door
Prof. H. D. BABCOCK.
(Astronoom van het Carnegie-Instituut
te Washington).
Van alle vaste sterren is de zon uit
den aard der zaak het dichtst bij de
aarde gelegen, vandaar dat alle studies
omtrent de samenstellling en de pe
riodieke veranderingen der vaste ster
ren altijd beginnen met de zon, die ons
door haar betrekkelijke nabijheid
reeds menig geheim betreffende deze
groep van hemellichamen heeft ont
sluierd, De basis van de astronomische
studies en waarnemingen op dit gebied
vormt het spectrum (het z.g. regenboog
effect). Elke ster heeft haar eigen spec
trum, doch het spectrum van de zon
is door haar overvloed van licht, bij
zonder duidelijk, zoodat er details op
kunnen worden waargenomen, die men
in het-spectrum van een andere ster
niet kan onderscheiden.
Nu hangt er voor onze studies veel
af van het instrument, waarmee wij
het spectrum bestudeeren. Dat gedeel
te van het spectrum, dat wij als een
veelkleurige band zien, kunnen wij
zeer goed met ons oog waarnemen,
doch dan zien wij slechts een gedeelte
van wat het spectrum ons te vertellen
heeft. Ter weerszijden van de veel
kleurige band bevinden zich nog de
infra-roode en de ultraviolette stralen,
die onzichtbaar zijn, doch door spe
ciale instrumenten wel kunnen worden
waargenomen. Wij zullen thans iets
mededeelen over het infra-roode ge
deelte van het spectrum en de merk
waardige resultaten van het onderzoek
daarvan voor de fotografie.
Hst werk van de Herschels.
De infra-roode stralen hebben een
grootere golflengte dan de zichtbare
lichtstralen; vergroot men de golfleng
te nog meer, dan komt men bij de ra-
diostralen. De infra-roode stralen zijn
het eerst bestudeerd door de beroemde
astronomen Sir William Herschel en
zijn zoon Sir John Herschel, die ook
op ander terrein door hun ijver, be
kwaamheid en geniaal inzicht veel
voor de wetenschap hebben bereikt.
Sir William had nu een nieuwe, voor
dien tijd zeer sterke telescoop gecon
strueerd, waarmee hij de zon wilde be
studeeren. Daarbij werd hij echter ge
hinderd door twee dingen: te veel licht
en te veel warmte. Hij kwam nu op de
geniale gedachte, dat wellicht niet alle
gedeelten van het spectrum evenveel
warmte uitstralen. Door in de verschil
lende deelen van het spectrum ther
mometers te houden en die te verge
lijken met niet door het zonlicht be
schenen thermometers, ontdekte hij
dat in het zichtbare spectrum de ther
mometer hooger stond, doch eveneens
in het infra-roode gedeelte. Zoo kwam
hij tot de conclusie dat de z.g. donkere
warmtestralen bestonden. Zijn zoon
vond later, dat de helft van de energie
der zon in het infra-roode gedeelte
wordt gevonden, een zeer goede taxa
tie, als men bedenkt dat men met de
modernste instrumenten en werkme
thoden gekomen is op 45 pet. De
grootste verdienste van de Herschels
is echter, dat zij aangetoond hebben,
dat het spectrum zich nog verder uit
strekt dan de regenboogkleurige
band en dat ook niet-lichtende ver
hitte voorwerpen een spectrum heb
ben.
Wat Tyndall vond.
De eerste mededeeling over zijn
belangrijke ontdekking werden door
Sir William Herschel in 1800 gepu
bliceerd. Een halve eeuw later kon
de Engelsche natuurkundige Tyndall
de infraroode stralen nauwkeuriger
onderzoeken, omdat intusschen de in
strumenten belangrijk waren verbe
terd, al zouden zij ons primitief schij
nen. Hij verzamelde een uitgebreid en
nauwkeurig feitenmateriaal betreffen
de de verdeeling der warmte over het
zichtbare en het onzichtbare gedeelte
van het spectrum, waardoor later de
theoretici een goede basis voor hun
werk hadden. Verder bestudeerde hij
het vermogen van gassen, om stralen
uit het spectrum op te slorpen. Hij was
de eerste, die het merkwaardige ver
schil ontdekte tusschen het absorbtie-
vermogen van een gasmengsel en van
een chemische verbinding. Een meng
sel van zuurstof waterstof neemt
slechts weinig infraroode stralen op,
doch verbinden de gassen zich tot wa
terdamp, dan worden de infraroode
stralen in belangrijke mate tegenge
houden. De oorzaak van dit verschijn
sel is eerst door de moderne theorie
betreffende den bouw der moleculen
verklaard.
Verder heeft Tyndall zich zeer ver
dienstelijk gemaakt door de verhou
ding tusschen de warmte, welke door
het zichtbare, en die, welke door het
onzichtbare gedeelte van het spectrum
wordt uitgestraald, nau\ykeurig te be
palen voor lichamen van verschillende
temperatuur. Omgekeerd kan men dan
uit die verhouding in het spectrum der
vaste sterren hun temperatuur bepa
len, Een meer practisch resultaat zien
wij in de groote verbetering der gloei
lampen, die, dank zij de grootere ken
nis omtrent de verdeeling der energie
over het zichtbare en onzichtbare ge
deelte van het spectrum, tegenwoordig
een veel helderder licht verspreiden
dan de eerste gloeilampen, waardoor
Edison beroemd werd.
steeds dezelfde processen voor, van
daar dat zij ook steeds dezelfde kleu
ren uitzenden.
Het uitgestraald licht vertegenwoor
digt een bepaalde energie en deze
energie moet gelijk zijn aan die, welke
voor het proces in het atoom vereischt
wordt. Wij zouden het kunnen verge
lijken met het neervallen van een
steen, waarbij een bepaalde hoeveel
heid energie omgezet wordt in warmte.
Een éénkleurige lijn in het spectrum
vertegenwoordigt op die wijze een
overgang van den eenen toestand naar
den anderen, de inwendige energie van
het atoom is in de verschillende toe
standen ook verschillend. Is de lijn
rood, dan zal het verschil niet groot
zijn, is de lijn violet of valt zij zelfs in
het ultraviolette gedeelte van het spec
trum, dan bestaat er een veel grooter
verschil aan energie tusschen de beide
toestanden. Aan die kleur kan men
De spectra van atomen en
moleculen.
Het spectrum van een vast lichaam
stelt ons in staat, nauwkeurig de tem
peratuur daarvan te bepalen. Wij we
ten dan echter weinig omtrent de mo
leculen, waaruit het voorwerp is sa-
■mengesteld. Zoo is het bijv. met het
spectrum van een ijzeren kachel ge
steld. In gasvormigen toestand zijn de
moleculen echter verder van elkaar
verwijderd, zij hebben meer speelruim
te en openbaren dan ook meer van
hun bijzondere eigenschappen. Een
chemisch element kan dan ook het best
in gasvormigen toestand worden bestu
deerd. Elk element blijkt dan zeer
nauwkeurig bepaalde lichtstrepen te
veroorzaken, die uit een kleurig licht
bestaan, m.a.w. uit stralen van precies
dezelfde golflengte. Om nauwkeuriger
te kunnen werken, worden die strepen
niet met den naam der kleur, doch
met een nummer aangeduid, waardoor
veel fijnere onderscheidingen mogelijk
zijn. De nummers strekken zich ook
uit tot het onzichtbare gedeelte van
het spectrum, want de atomen houden
zich bij het voortbrengen van hun
spectrumlijnen niet aan de grens, die
aan onze oogen is ingesteld.
Het feit, dat eenzelfde element steeds
weer precies dezelfde kleuren te zien
geeft, is het eerst verklaard door den
beroemden professor Bohr, die in 1913
zijn theorie publiceerde en daarmee de
kennis omtrent de lijnen van het spec
trum en de atomen, die ze veroorza
ken, belangrijk deed toenemen. Vrij
algemeen bekend is, dat een atoom be
staat uit een kern van aaneenhangen-
de protonen en electronen en uit een
aantal daaromheen wentelende elec
tronen. Zoowel het aantal protonen en
electronen van den kern als het aantal
rondwentelende electronen, zijn voor
elk élement weer anders. Minder be
kend is, dat het uitzenden van een
streep eenkleurig licht door het atoom
een gevolg is van een bepaald proces
in die atomen, n.1. van een veranderde
positie der deelen onderling. Bij ato
men van eenzelfde element komen ook
Twee foto's, een halve minuut na elkaar ge
nomen, de bovenste alleen met zichtbaar licht,
de onderste uitsluitend met infraroode stralen.
dus precies zien, hoeveel energie het
atoom voor het proces heeft verbruikt.
De verschillende energie-toestanden,
waarin een atoom van een bepaald ele
ment kan verkeeren, zijn lang niet zoo
talrijk als het aantal lijnen van het
spectrum, die bij dat element behoo-
ren. Zoo telt men in het spectrum van
het element neon ongeveer 900 lijnen,
doch deze vertegenwoordigen slechts
26 verschillende energie-toestanden.
En deze energie-toestanden zijn weer
van groot belang bij de studie van den
bouw van het atoom, want zij komen
overeen met verschillen in de positie
der electronen, die rondom den kern
wentelen.
Het spectrum der chemische verbin
dingen is ook zeer leerzaam, immers
daarin worden de lijnen uitgezonden
door atomen van verschillende ele
menten, waarvan er zich telkens twee
of meer tot een molecule hebben ver
bonden. De atomen behouden echter
hun individueele vermogen om te ro-
teeren en te trillen, terwijl de electro
nen buiten den kern zeer ingewikkelde
lijnencombinaties in het spectrum ver
oorzaken. Uit het spectrum kan men
De fotografie als hulpmiddel.
Het spreekt vanzelf, dat dit alles
slechts mogelijk is, wanneer men het
geheele spectrum kan bestudeeren en
niet alleen het zichtbare gedeelte daar
van. Nu kan reeds jaren lang ook het
grootste gedeelte van de ultraviolette
stralen op de fotografische plaat wor
den vastgelegd en waar de fotografie
het meest doelmatige middel is geble
ken om het spectrum te bestudeeren,
behoeft het ons niet te verwonderen
dat onze kennis van het zichtbare en
het ultraviolette gedeelte van het spec
trum grooter is dan van het infraroode
gedeelte. Dit laatste werd langs indi-
recten weg onderzocht, n.1. door de
warmte te meten, die de stralen uit
zonden. Deze thermometrische metho
de is ook zeer goed, vooral wanneer
zij naast de fotografische kan worden
gebruikt. Zij heeft echter haar bezwa
ren voor die gedeelten van het spec
trum, welke niet gefotografeerd kun
nen worden.
Toch heeft men gaandeweg meer en
meer van het infraroode spectrum
kunnen fotografeeren. Bijna vijftig
jaar geleden fotografeerde Sir William
Abney reeds een gedeelte van het on
zichtbare infraroode spectrum. Jaren
lang kon niemand hem daarin evena
ren. Hij bereikte zijn doel met een spe
ciaal zilverbromide, dat de roode en
infraroode stralen opslorpte; hij ge
bruikte geen kleurstoffen en maakte
zijn eigen fotografische platen kort
voor het gebruik. Men verzocht tever
geefs naar een ander procédé, dat de
O
HOEVEEL DIERSOORTEN ZIJN ER
OP AARDE?
Een geleerde gaf eenigen tijd gele
den interessante gegevens aangaande
den vooruitgang der dierkunde. Hij zei-
de, dat in 1830 men 1200 verschillende
zoogdieren kende; in 1*900 was hel
aantal tot 2300 gegroeid. De soorten
vogels, die in 1830 bekend waren, be
droegen 3690, in 1900 waren er 11.000.
Bij de reptielen klom het aantal res
pectievelijk van 543 tot 3400, Hoe
kleiner de dieren waren, hoe grooter
hun aantal nieuwe soorten. Van 1830
tot 1900 steeg het aantal visschen van
3500 tot 11.000; schaaldieren van 1290
tot 7500; spinnen van 1048 tot 8070;
duizendpooten van 450 tot .1300; in
secten van 49.100 tot 220.150; wormen
van 372 tot 6070. Kende men in 1840
ongeveer 73,588 soorten, in 1900 wa
ren er 311.653. En als men aanneemt
dat sedert 1900 jaarlijks ongeveer
12.000 nieuwe diersoorten zijn ont
dekt, dan zijn er nu ongeveer 600.000
bekende diersoorten. Toch is dat aan
tal nog niets in vergelijking tot de nog
onbekende diersoorten. De bekende
insectenkundige Sharpe berekende
het aantal insecten op 250.000 en ver
moedde, dat dit aantal slechts een
tiende deel betrof van de tegenwoor
dig op onze aarde levende
DE VERBREIDING DER P*./
voordeelen van het zijne zou hebben,
doch niet de nadeelen (de ingewikkeld
heid en de variaties in kwaliteit). En
de industrie zocht in het geheel niet.
Koopmanschap en wetenschap.
De reden daarvan was, dat er in den
fotohandel meer vraag was naar het
gewone zilverbromide, dat slechts
blauw, violet en ultraviolet opneemt.
Men kan het echter ook voor de lan
gere golflengten der andere kleuren
gebruiken door aan de emulsie kleur
stoffen toe te voegen, die het geel, rood
of infrarood absorbeeren. Zoo werden
de bekende panchromatische emulsie's
bereid, waarnaar zooveel vraag be
staat, dat zij thans bijna volmaakt zijn.
Aan fotografie der infraroode stralen
bestond echter geen behoefte bij het
groote publiek. Daardoor ging de in
dustrie op dit gebied niet vooruit en
was er tot voor enkele jaren nog
slechts één bruikbare kleurstof voor
bekend, n.1. dicyanine. Eerst toen men
in de filmindustrie tot de conclusie
kwam, dat men met behulp van infra
roode stralen nachttafereelen bij dag
kon opnemen, waardoor belangrijk op
de uitgaven kon worden bezuinigd,
Het is velen misschien wel beleend,
dat door de spoorwegen planten in
streken worden overgebracht, waar
ze oorspronkelijk niet bestonden. De
zaadjes door de trein medegevoerd,
en elders weer uitgeworpen, groeien
uit en vermenigvuldigen zich in de
nieuwe streken. Ook weten we van
vogels, die elders, soms honderden
kilometers ver, vruchten hebben ge
geten, dat zij de pitten en zaden in
een ander land deponeeren, die dan
weer tot planten uitgroeien. De be
kende Canadeesche waterpest, uit de
Hortus in Leiden, aanvankelijk langs
waterwegen en slooten, later door
den trein verder gebracht, bedekt
thans een zeer groot gedeelte van
onze boezem- en binnenwateren. Se
dert 1814 zijn er zoowat over geheel
Europa planten door de Kozakken-
legers verspreid, die tot dien tijd
onbekend waren. Dit zijn alle geval
len van toevallige verbreiding. Maar
de menschen hebben ook planten
„gewild" verbreid en hebben daarvoor
in de eerste plaats, de zoogenaamde
„cultuurgewassen" genomen, om die
in andere landen, met eenzelfde kli
maat, over te planten. We denken in
de eerste plaats aan den aardappel,
die uit Amerika tot ons is gekomen
en hier zoo goed groeit, dat ze na de
Fransche revolutie in vele landen als
volksvoedsel wordt genuttigd. Tóch
gaat het altijd niet zoo gemakkelijk
als met den aardappel. Het komt ook
voor, dat gewassen uit Europa naar
Amerika en Australië waren over
gebracht, die er konden leven, zelfs
daar veel beter groeiden, omdat de
Europeesche vijanden van deze plan
ten in die andere landen niet leefden.
Zoo behoeft er nergens gebrek aan te
ontstaan, als de mensch maar volgens
wetenschappelijke plannen, de natuur
wetten niet verwaarloozend, de ver
breiding ter hand neemt.
zeer belangrijke schei- en natuurkun
dige gegevens afleiden, bijv. de afstand
tusschen de kernen der samenstellende
atomen, de meer of minder gemakke
lijke ontleedbaarheid der chemische
verbinding, de temperatuur, waarbij zij
vanzelf uiteenvalt, enz.
werd er met belangstelling naar ge*
zocht. Spoedig vond men dan ook twee
nieuwe kleurstoffen, waarvan één het
neocyanine, van groot belang voor de
wetenschap is gebleken. De mooie roo
de kristalletjes, die in alcohol kunnen
worden opgelost, maken een fotografi
sche plaat gevoelig voor infraroode
stralen van een zoo groote golflengte
als men met geen enkele andere kleur
stof kan worden gefotografeerd. Het
gedeelte van het infraroode spectrum,
waar de thermometische en fotografi
sche methode naast elkaar kunnen
worden gebruikt, is daardoor den laat-
sten tijd belangrijk uitgebreid.
Tenslotte nog één voorbeeld om het
belang daarvan aan te toonen. Het ele
ment koolstof komt op de aarde zeer
veel voor. Op de zon zou men echter
een veel kleiner contingent verwach
ten, als men alleen afging op de negen
zwakke streepjes in het zichtbare ge
deelte van het spectrum. He* bleek
echter, dat er in het infraroode ge
deelte enkele zeer zware lijnen voor
komen.
