|
| |
| |
| |
De spectroscoop.
Eene der wonderbaarste en der nuttigste ontdekkingen op het gebied der natuurkunde werd gedaan in het jaar 1861 door twee Duitsche geleerden, de Heeren Kirchoff en Bunsen. Onder al de veroveringen der hedendaagsche wetenschap is er geene, die meer de aandacht heeft geboeid, meer geestdrift heeft opgewekt, bijzonderlijk om de toepassingen der spectroscopie in schei- en sterrekunde: een nieuw en krachtig middel is den scheikundige in handen gegeven, om met de grootste nauwkeurigheid de tegenwoordigheid der verschillende elementen vast te stellen, niet alleen in de verbindingen, die men op de aarde vindt, maar zelfs in de zon en de vaste sterren, en de uitgebreidheid, die nog onlangs de spectraal analyse heeft verkregen, heeft voor alle navorschers in natuurwetenschappen van den spectroscoop een onuitbeerlijk toestel gemaakt.
Alhoewel een aantal memoriën over spectroscopie in het licht zijn gegeven, is dit vak der wetenschap zeer weinig voor gewone lezers behandeld geworden: het is slechts aan personen, die zich uitsluitend met natuur- | |
| |
wetenschappen onledig houden mogelijk daarover grootere werken te raadplegen, en ik heb zelf ondervonden, dat kleine verhandelingen over deze stof meestal slechts een résumé opleveren, dat moeilijk te begrijpen is.
Men ziet den oorsprong dezer hoogst boeiende wetenschap in eene proefneming, die voor de eerste maal door Newton in 1675 gedaan werd: indien men de vensterluiken eener kamer zorgvuldig sluit, zoodat geen licht meer kunne binnendringen, en men in een der luiken eene verticale, zeer nauwe spleet groeft, waardoor een bundel zonnestralen in de kamer komt, bemerkt men, dat het licht zich in rechte lijn voortplant, en men ziet op den muur of op een wit scherm op behoorlijken afstand geplaatst, een wit streepje, dat de juiste afbeelding is van de spleet, waardoor het licht komt.
Stelt men nu op den weg der zonnestralen een driehoekig gelijkzijdig prisma van zeer zwaar glas, op zulke wijze dat het toestel verticaal op zijne basis, de zijden evenwijdig met de spleet, geplaatst zij, dan zal men bemerken, 1o dat het beeld op het scherm zich niet meer op dezelfde plaats vormt, maar wel wat meer rechts of links volgens den stand van het prisma; 2o dat men in plaats van een nauw wit streepje nu eenen breeden band heeft, die in eene horizontale richting is uitgebreid, en de verschillende kleuren van den regenboog aanbiedt. Deze tinten, oneindig in getal, smelten onmerkbaar in elkander; maar men kan er toch de volgende hoofdkleuren in onderscheiden: rood, oranje, geel, groen, lichtblauw, donkerblauw en purper. Dat beeld noemt men het kleurenbeeld of zonnespectrum.
| |
| |
Het roode uiteinde ligt het dichtst bij de plaats, waar zich vooreerst het witte streepje vormde; de roode stralen zijn dus het minst door het prisma gebroken, integendeel is het violet de meest gebrokene kleur, en ligt op het andere uiteinde van het spectrum.
Zoo men nu het prisma langzaam op zijne basis omdraait, ziet men het beeld zich verplaatsen en tevens langer of korter worden, en men zal zich licht kunnen overtuigen, dat er een stand is, waarvoor het kleurenbeeld het grootst is, de kleuren het meest zijn uiteen gedrongen en het gemakkelijkst kunnen waargenomen worden: juist in dien stand is de afwijking van het beeld de minste.
Met het bloote oog aanschouwd, biedt het kleurenbeeld geene leemten aan: de verschillende kleuren gaan zacht in elkander over; maar indien men het met eenen goeden kijker waarneemt, of beter indien men met dit toestel de gebrokene zonnestralen door het prisma heen aanschouwt, ziet men het spectrum tamelijk vergroot, en bemerkt men, dat de heele band doorsneden is met zeer fijne dicht bij elkander geplaatste zwarte strepen, die evenwijdig zijn met de spleet of met de zijden van het prisma.
Men zal nu licht begrijpen, dat, indien men prisma, kijker en spleet op eenen verticalen voet plaatst, men eenen spectroscoop vormt, dien men kan aanwenden om kleurenbeelden van kunstmatige lichten te onderzoeken: de spleet wordt gehecht aan het uiteinde eener buis, die op het andere uiteinde, tegen het prisma, eene bolle lens bevat, waaruit de stralen evenwijdig op het prisma vallen.
Het kleurenbeeld is anders niet dan het beeld der spleet, dat zich een oneindig getal malen met verschil- | |
| |
lenden kleuren op het scherm afteekent, en daar de verschillende tinten van het zonnelicht alle verschillend gebroken worden door het prisma, zoo plaatsen al deze beelden zich nevens elkander en wel ook gedeeltelijk op elkander: hoe kleiner de spleet is, hoe zuiverder ook de ineenvloeiing is der kleuren, en hoe duidelijker de heele lichtgamme met hare donkere lijnen wordt waargenomen.
De donkere lijnen van het spectrum bewijzen, dat in de lichtgamme zekere tinten ontbreken: onderstelt, dat men achtereenvolgens, bij middel van gekleurde glazen, door het prisma roode, blauwe en purpere stralen zendt, dan zal men op het scherm drie verschillende beelden bekomen, een rood, een blauw en een purper streepje, die zich op verschillende afstanden van het wit beeld komen afteekenen. Zoo dus door het prisma een bundel lichtstralen dringt, die deze drie tonen bevat, dan vormen de drie streepjes zich te gelijk, en tusschen hen bevinden zich ruimten, die door zwarte strepen of banden zijn afgeteekend.
In hoofdzaak bestaan alle spectroscopen uit dezelfde deelen: eene spleet, waardoor een bundel lichtstralen komt, welke door een of meer prisma's gebroken en door eenen kijker wordt waargenomen: de gemakkelijkste vorm, namelijk als het niet op zeer groote nauwkeurigheid aankomt, en men snel wil te werk gaan, is die van den rechtzichtigen spectroscoop: dit toestel heeft den vorm van eene kleine zienbuis, die met of zonder voet wordt verkocht. Van voren is de buis gesloten door eene schijf met eene nauwe spleet, die bij middel eener vijs of wel door de drukking eener veer grooter
| |
| |
of kleiner kan gemaakt worden: men hoeft in het laatste geval slechts aan het voorste gedeelte van de buis eene draaiende beweging te geven om de spleet te vergrooten of te verminderen.
Achter de spleet bevindt zich in de buis eene verbinding van een vijftal kleine prisma's van flintglass - glas in welks samenstelling eene loodverbinding voorkomt, welke het zwaar en zeer verstrooiend voor het licht maakt - die het licht ontbinden en het in rechte lijn door de buis heen zenden; aan het ander uiteinde van het werktuig bevindt zich het oculair, klein buisje, dat een stelsel van bolle lenzen bevat, waardoor men een vergroot beeld van het spectrum waarneemt. Evenals bij microscopen en zienbuizen kan men het buisje in- of uitschuiven, om het beeld op den afstand van het duidelijk zien te brengen.
Voor personen, die weinig aan het behandelen van optische instrumenten gewoon zijn, is deze vorm verkieslijk. Hij kan voor eenen zeer matigen prijs worden aangeschaft. In Engeland vervaardigt men onder den naam van miniature spectroscope, voor een dertigtal franken, een klein toestelletje van zeven centimeters lengte zonder voet, dat evenals een kijker in de hand wordt gehouden, en krachtig genoeg is om de zwarte strepen in het zonnespectrum, de schitterende lijnen van metalen en gassen, de opslorpingsstrepen van gekleurde gassen, kristalen of vochten duidelijk te bemerken.
Voor zeer nauwkeurige studiën over de spectraal analyse wordt aan het toestel een andere vorm gegeven.
Op eenen verticalen ijzeren of koperen voet is eene horizontale cirkelplaat vastgehecht, die in graden en onderdeelen verdeeld is; op den boord der plaat is stevig
| |
| |
eene buis vastgehecht, die op het eene uiteinde het schijfje met de spleet, en op het andere, tegenover de cirkelplaat, eene bolle lens draagt, waardoor de stralen, die door de spleet komen, evenwijdig op het prisma worden gezonden.
Voren aan de spleet bevindt zich een klein glazen rechthoekig prisma, dat toelaat terzelfder tijd twee kleurenbeelden waar te nemen: het eene licht is dan voor de spleet geplaatst, het tweede op zijde; de stralen van dit laatste worden door het kleine prisma als door eenen spiegel in de buis terruggekaatst, en men bemerkt de twee beelden boven elkander.
In het midden der cirkelplaat bevindt zich een prisma, of wel een stelsel van twee, drie of vier prisma's, die het licht breken en ontbinden, en een zeer uitgebreid kleurenbeeld geven: deze prisma's zijn in betrekking met de buis eens en vooral in den stand van de minste afwijking geplaatst.
Op den voet is bij middel van eenen ring een kijker gehecht, die horizontaal boven de cirkelplaat kan draaien; de hoekige beweging van de buis wordt door een plaatje aangeduid, waarop een vernier is gegroefd, die toelaat de minuten der grondverdeeling te lezen. Zulke toestellen worden met veel zorg en voor billijken prijs vervaardigd door Browning, fabrikant van optische werktuigen te Londen.
Voor spectrale waarnemingen is eene weinig lichtende vlam onmisbaar: men kan zich vergenoegen met eene gewone alcohollamp; maar, indien men lichtgas tot zijne beschikking heeft, schaffe men zich eenen Bunsenschen gasbrander aan: het is een gewone gasbek, die verticaal op eenen zwaren ijzeren voet geplaatst is, en bij middel van een horizontaal bekje en eene buis
| |
| |
in caoutchouc met het gastoestel kan worden in verband gebracht. Tegen den voet van den gasbrander zijn gaten geboord, waardoor, met eenen koperen ring te draaien, de lucht door de vlam kan heen-stroomen: de koolstof der vlam wordt alzoo ten volle verbrand, en deze verbranding, die de vlam zeer zwak lichtgevend maakt, heeft ook voor werking haar eene buitengewone warmte bij te zetten.
Nog is een klein toestelletje benoodigd, dienende om eenen platinadraad vast te houden, en dat men gemakkelijk zelf in hout kan vervaardigen: gewoonlijk wordt het gemaakt met eene koperen staaf, die verticaal op eenen ijzeren voet is gevestigd, en langs welken een ringetje kan glijden, dat een horizontaal tongetje draagt, waartusschen de platinadraad kan geplaatst worden.
Spectrum van vaste of vloeibare gloeiende lichamen.
Men legge tusschen de beenen van het tongetje eenen platinadraad van een vijftal centimeters lengte en eenen millimeter dikte, en brenge het uiteinde in de alcoholvlam of in die van den Bunsenschen gasbrander; op het oogenblik dat de draad begint te gloeien, aanschouwt men hem door den spectroscoop, en men zal vaststellen, dat het spectrum slechts uit eenen korten rooden band bestaat; naarmate de temperatuur van den draad hooger stijgt, wordt ook het licht, dat hij uitzendt, witter van kleur, en men ziet, dat het spectrum breeder wordt, en zich allengs nevens het rood, de gele, oranje, groene en blauwe kleuren komen plaatsen, totdat, wanneer de draad tot de witte
| |
| |
gloeihitte is overgegaan, het kleurenbeeld volkomen is, en zich uitstrekt van rood tot purper. Hoe nauw ook de spleet gemaakt wordt, is het onmogelijk in dit beeld eenige zwarte lijn te bespeuren: het is, zooals men het noemt, een volmaakt en onafgebroken spectrum.
Hetzelfde verschijnsel wordt waargenomen met elk vast of vloeiend lichaam, dat tot den uitgloeienden warmtegraad is gebracht: bij 550 graden begint zich het roode gedeelte van het spectrum te vertoonen; van 720 tot 780 graden ziet men achtereenvolgens het gele, groene en blauwe gedeelte verschijnen, en bij 1160 graden is het spectrum voltrokken, en het is onafgebroken.
Met gassen of dampen zijn de verschijnselen eenigszins verschillend: wanneer een gas of een damp tot gloeiend wordens toe wordt verhit, bemerkt men, dat het spectrum niet volmaakt is; zekere stralen ontbreken en hunne afwezigheid wordt bevestigd door zwarte strepen of banden, terwijl schitterende lijnen de overhand van zekere lichtstralen vaststellen. De aanblik van dit beeld kan zich met de temperatuur en de drukking wijzigen, maar blijft in dezelfde omstandigheden voor elk gas hetzelfde.
Zonnespectrum. Wanneer men het toestel naar den wit bewolkten hemel richt, ontwaart men een zeer fraai spectrum van het zonnelicht, dat zich van het rood tot het purper, evenals dit van een gloeiend lichaam, uitstrekt; maar, indien de spleet nauw genoeg is, ziet men, dat het spectrum niet onafgebroken, maar door zijne geheele lengte met verticale fijne zwarte strepen is doorsneden.
Deze strepen werden reeds in 1814 door eenen ver- | |
| |
maarden gezichtkundige van München waargenomen, en worden naar zijnen naam de strepen van Fraunhofer genoemd. Het getal dezer lijnen is merkelijk groot: Fraunhofer telde er 580, waaronder de volgende voornamelijk uitschijnen:
| de lijnen A, a, B in het rood, |
| C, in het oranje, |
| D, in het geel, |
| E, b, in het groen, |
| F, in het lichtblauw, |
| G, in het donkerblauw, |
| H, H in het purper. |
De plaats dezer lijnen in het spectrum is vast en onveranderlijk, en men vindt ze juist dezelfde, wanneer het door de maan of de planeten terruggekaatste zonnelicht met den spectroscoop wordt waargenomen.
Nauwkeurige teekeningen dezer donkere lijnen zijn door uitstekende waarnemers gemaakt, en met de volmaaktere toestellen, die men heden gebruikt, kan men er gemakkelijk tot drie duizend onderscheiden.
Spectrum der alcalische metalen. Onder al de lichamen zijn het de alcalische metalen, die het eenvoudigste spectrum geven, en het best voor de eerste waarnemingen geschikt zijn, vermits zij zeer licht verdampen, en hunne dampen gemakkelijk tot de gloeihitte kun- | |
| |
nen worden gebracht: het zijn potassium, sodium, calcium, lithium, baryum en strontium.
Het is niet noodig deze metalen in zuiveren toestand te gebruiken: men bediene zich van een gemakkelijk te ontbinden zout, en onder deze alle zijn de chloorzouten verkiesbaar: men neme eenige grammen chloorpotassium, chloorsodium of gewoon keukenzout, chloorbaryum, enz., stampe ze tot poeder en droge dit goed.
Men brenge het einde van den platinadraad in gedistilleerd of zeer zuiver regenwater, en dan in het goed gedroogde poeder van keukenzout, b.v., plaatse den draadhouder op zulke wijze dat het uiteinde van den platinadraad zich nagenoeg in het bovenste deel der vlam bevindt, en men neme nu door den spectroscoop aandachtig dit deel der vlam waar: in plaats van eene rij kleuren, die zachtjes van rood tot purper in elkander overgaan, ontwaart men enkel eene gele schitterende en verticale streep, waarvan de breedte met de wijdte der spleet toeneemt, en indien het optisch toestel sterk genoeg is, ziet men zelfs, dat deze streep uit twee lijnen bestaat, die overeenstemmen met de zwarte lijn door Fraunhofer met de letter D, in het gele gedeelte van het spectrum aangeteekend.
Dit verschijnsel laat zich licht verklaren: de vlam, waarin zich sodium verdampt, is eenkleurig, en de stralen hebben denzelfden brekingshoek als die, welken de leemte D in het kleurenbeeld zouden moeten aanvullen; de gele streep is dus slechts het beeld der spleet, waardoor de vlam wordt waargenomen.
Om te bewijzen, dat de gele sodiumstreep met de lijn D van Fraunhofer overeenkomt, moet men een toestel gebruiken, dat toelaat, bij middel van een
| |
| |
prisma, het zonnelicht in het toestel te brengen. Dan ziet men de twee kleurenbeelden boven elkander, en kan men gemakkelijk den stand der schitterende streep betrekkelijk de kleuren en strepen van het zonnespectrum vaststellen
De kleurende werking van sodiumdamp in eene vlam is zoo hevig, dat, wanneer er zich slechts een driemillioenste van een milligram in bevindt, men dadelijk de kenmerkende gele streep gewaar wordt: ook is het zeer moeielijk die te verwijderen; want sodium is altijd in den dampkring aanwezig: wanneer men nevens de vlam wat stof uit de kleederen of uit een boek slaat, bemerkt men, dat de streep veel duidelijker wordt. Alle lichamen na eenen zekeren tijd aan de lucht te zijn blootgesteld, vertoonen in de vlam de gele sodiumlijn: een dunne platinadraad, vrij van alle spoor van sodiumzout, toont de reactie van dit metaal, wanneer men het eenige uren in de lucht liggen laat.
Het spectrum van het potassium is zeer uitgestrekt, en wordt gekenmerkt door twee zeer duidelijke lijnen, de eene in het uiterste rood en overeenstemmende met de donkere lijn A van Fraunhofer, en de tweede in het purper nabij het andere uiteinde van het spectrum. Zij is ook in de verlenging van eene der Fraunhofersche strepen. Wanneer de vlam zeer lichtend is, bemerkt men nog eene derde lijn, namelijk in het rood, op dezelfde plaats als de zwarte streep B. Daar de twee schitterendste strepen op de uiteinden liggen van het beeld, en bij gevolg nog al moeielijk worden waargenomen, is de reactie van het potassium op verre na niet zoo gevoelig als die van sodium.
De lichtende damp der lithiumverbindingen geven
| |
| |
twee scherp geteekende lijnen, de eene in het geel en de andere in het rood; het is ook eene der gevoeligste proeven, die men kent, en zij laat toe de tegenwoordigheid van zelfs het honderdduizendste deel van een milligram lithium te erkennen. Dit metaal, dat vroeger slechts in vier mineralen werd ontdekt, is nu erkend als een der meest verspreide elementen: men vindt het in zeewater, planten, melk, bloed en in de spieren.
Het spectrum van calcium is duidelijk te onderscheiden door eene schitterende groene streep en eene zeer klare lijn in het oranje. Nagenoeg een tienduizendste van een milligram calcium kan bij middel der spectraal-analyse worden ontdekt.
Het strontium wordt bijzonder gekenmerkt door de afwezigheid van groene lijnen, en door roode, oranje en blauwe strepen.
Een druppel zeewater op den platinadraad uitgegloeid, vertoont eerst de hel schitterende gele lijn van het sodium, en als deze is verdwenen, komt een week calciumspectrum te voorschijn, dat duidelijker wordt, als men eenen druppel zoutzuur op het uiteinde van den platinadraad legt. Om potassium en lithium in het zeewater te erkennen verdampt men het vooreerst, en smelt dan de zouten in vitriool: in deze oplossing wordt de platinadraad gedompeld.
De asch eener sigaar, vooraf met zoutzuur nat gemaakt en dan in de vlam gebracht, toont insgelijks de strepen van sodium, potassium, lithium en calcium.
Het spectrum van baryum is veel meer ingewikkeld dan het vorige, en kan er gemakkelijk worden van onderscheiden door twee groene strepen, die zeer duidelijk en zeer blijvend zijn; voorts bemerkt men nog
| |
| |
min heldere lijnen in groen, en geel, die voor een duizendste van een milligram nog zichtbaar zijn.
Spectrum der zware metalen. Voor al de metalen, die, zooals ijzer, koper, zink, goud, zilver, enz., moeielijk te verdampen zijn, is een Bunsensche gewone gasbrander onvoldoende, en een sterkere warmtebron is onontbeerlijk. Men kan een gewijzigde gasbrander gebruiken, bestaande uit twee in elkander gesloten buizen, die in twee kranen eindigen; door de buitenste buis vloeit lichtgas, dat ontstoken wordt, en door de binnenste komt een stroom zuurstof, die de vlam eene ongemeene hitte bijzet. Nog eenvoudiger kan men de electrische vonken benuttigen, door eene goede bobijn van Ruhmkorff voortgebracht.
Men verbindt de twee polen der bobijn met de twee armuren van eene Leidsche flesch, die op eenen glazen voet geïsoleerd is, en dezelfde armuren worden ook verbonden met twee koperen tongetjes, die op eenen glazen voet schuiven, en elk eenen draad van het te onderzoeken metaal dragen. Men brengt de uiteinden dezer draden nagenoeg op eenen of twee millimeters afstand, volgens de kracht der bobijn, en men stelt deze in werking. Schitterende vonken, de zoo genaamde condensatie-vonken, springen tusschen de uiteinden der draden, en gloeiende metaaldampen worden door den stroom medegevoerd.
Indien men de vonken door den spectroscoop waarneemt, ontwaart men de schitterende lijnen, die aan het metaal eigen zijn, en men zal bemerken, dat deze voor de zware metalen zeer menigvuldig zijn.
| |
| |
Het ijzer geeft meer dan zeventig schitterende strepen, waaronder er van alle kleuren, van alle breedte en sterkte zijn. Rood koper wordt gekenmerkt door fraaie groene strepen, die reeds door de groene kleur der vlam te vermoeden zijn; zink door roode, groene en blauwe lijnen; tin door oranje, blauwe en purpere; lood door groene en purpere strepen. Worden metaalmengsels aan het onderzoek onderworpen, dan heeft men te gelijker tijd de kenmerkende lijnen van elk der metalen, die zij bevatten.
Het spectrum van het zilver munt boven alle uit door zijne wonderschoone groene en purpere strepen: de eerste zijn zeer gemakkelijk van de groene koperstrepen te onderscheiden.
Men vervaardigt ook toestellen, waarmede men de kleurenbeelden der metalen op een scherm vergroot kan aantoonen. Men bedient zich van eene electrische lamp met regulator en reflectiespiegel, maar die van voren, in plaats van eene condensatielens, eene nauwe verticale spleet draagt. De lichtstralen gaan evenwijdig door de spleet, en vallen op eene bolle lens, die op een voetstuk en op eenigen afstand voor de spleet is geplaatst. De stralen vallen dan op een hol glazen prisma met koolzwavel gevuld, een vocht, dat op het licht een zeer sterk brekend vermogen heeft.
In de onderste kool van de electrische lamp wordt eene holte geboord, waarin men het metaal of de metaalverbinding plaatst, die moet verdampt worden. De lens wordt op de hoogte van de spleet geplaatst, en voor- of achterwaarts geschoven, totdat men op het scherm een scherp en tamelijk vergroot beeld van de spleet gewaar wordt. Dan plaatst men een weinig verder dan het brandpunt der lens, het prisma, dat het kleurenbeeld
| |
| |
van den gloeienden metaaldamp op het scherm doet ontstaan.
De vier metalen, die bij middel der spectraal-analyse zijn ontdekt, zijn het caesium, dat men erkent aan twee blauwe strepen, het rubidium aan twee roode, het indium aan een blauwe, en het thallium aan eene groene streep.
Spectrum der gassen. Om gassen tot den gloeienden toestand te brengen, bedient men zich ook van de electrische vonk eener bobijn van Ruhmkorff, die ontspringt tusschen twee platinadraden, gehecht in de uiteinden eener gesloten glazen buis, welke een weinig van het te onderzoeken gas bevat. Het zijn de zoogenaamde Geisslersche buizen: zij zijn op een deel harer lengte zeer nauw, en in dit enge gedeelte is de hitte zoo hevig dat het gas gloeiend wordt, en, met het bloote oog aanschouwd, reeds eene kenmerkende kleur aanbiedt. Men plaatst de buis verticaal op eenen houten stander, en brengt de twee platinadraden, die in de uiteinden zijn vastgehecht, in verband met de bobijn; als men dan door den spectroscoop het vernauwde gedeelte der buis aanschouwt, zal men de kenmerkende strepen van het gas waarnemen. Zulke buizen worden met veel zorg te Parijs en te Londen vervaardigd.
Men neme vooreerst de buis, die waterstofgas bevat: het licht, dat er doorheen gaat, is blauwachtig van kleur, en door het spectrum aanschouwd, ziet men drie duidelijke, schitterende strepen, eene roode, eene blauwgroene en eene donkerblauwe; de plaats dezer lijnen is juist die der strepen A, F en G van Fraunhofer. Immers de zon is slechts eene ontzaglijke sfeer van waterstof, die tot
| |
| |
gloeiend wordens is verhit; de rede waarom in het zonnespectrum deze drie strepen zwart op gekleurden grond verschijnen, zal later worden verklaard.
In eene buis met stikstof is de electrische vonk rood: het spectrum van dit gas is te erkennen aan schitterende lijnen van alle kleur; maar bovenal schijnen de roode het meest uit.
Door zuurstof wordt de vonk licht rood; het spectrum van dit gas bestaat uit roode, groene, blauwe en purpere lijnen. Wanneer de vonk door verdunde lucht gaat, bemerkt men te gelijk de lijnen van zuurstof, stikstof en waterstof.
Ook dient opgemerkt te worden, dat wanneer men deze gassen onder eene groote drukking tot de gloeihitte kan doen overgaan, het licht wit wordt, en het spectrum onafgebroken en volmaakt is, d.i. al de kleuren van rood tot purper bevat.
Spectrum der vaste metalloïden. Even moeielijk als voor de gassen bekomt men de kleurenbeelden der vaste metalloïden, zwavel, phosphoor, iood, kool, enz., en men moet ook zijne toevlucht nemen tot de electrische vonk.
Wanneer men de vlam van brandende zwavel door den spectroscoop waarneemt, ziet men een onafgebroken spectrum; maar wanneer men een weinig zwavel in eene enge Geisslersche buis brengt, waaruit de lucht is verdreven, de buis verwarmt en er de vonk doorheen zendt, bemerkt men een spectrum, dat uit gekleurde breede banden bestaat, en indien men de temperatuur der buis doet stijgen, veranderen de banden in schitterende gele, blauwe en groene lijnen.
| |
| |
Phosphoor op dezelfde wijze behandeld, geeft namelijk drie helle banden in het groen.
De vlam van brandende kool- en waterstofverbindingen vertoont, als men ze bij hare basis in het blauwe gedeelte waarneemt, schitterende lijnen in het oranje, geel, groen en blauw. Dit schoon koolspectrum wordt waargenomen, telkens in eene vlam de koolstof heel verbrandt.
Broom en iood, in Geisslersche buizen besloten, geven een spectrum van schitterende lijnen, welke, als de temperatuur wordt verhoogd, zich uitbreiden en eindigen met een volkomen onafgebroken beeld te vormen.
Opslorpingstrepen. Er zijn sommige lichamen, niet enkel gasvormige, maar ook vloeibare en zelfs vaste lichamen, welke bij de gewone temperatuur der lucht, zekere lichtstralen opslorpen en uitdooven. Wanneer men, bij voorbeeld, eenen gloeienden platinadraad door den damp van iood met den spectroscoop waarneemt, bemerkt men een groot getal zwarte strepen, die de plaats bekleeden der kleuren, welke door den damp van het vaste lichaam zijn opgeslorpt.
Lucht en waterdamp bieden hetzelfde verschijnsel aan; maar onder al de lichamen zijn de zouten van een zeer zeldzaam metaal, het didymium, de merkwaardigste. Eene geringe hoeveelheid didymiumzout, in water opgelost, is voldoende om aanstonds een groot getal zwarte lijnen te doen ontstaan, zelfs ook wanneer het aandeel opgelost zout zoo klein is dat het vocht heel kleurloos blijft.
Met veel belangstelling zal men de opslorpslingslijnen onderzoeken, die men bekomt bij middel van chroom- | |
| |
zouten, alizarine, purpurine, onderzwayeligzuur, wijn en bloed: voor dit laatste lichaam verschillen de opslorpingstrepen, volgens het van zuurstof ontbloot is, of wel dit gas bevat.
Het eenvoudigste middel om de opslorpingstrepen te onderzoeken, is eene uitgebreide oplossing van het lichaam in een glazen reageerbuisje te gieten, en dit op een voetstuk tusschen de spleet van den spectroscoop en het licht te plaatsen.
Het omkeeren van het spectrum. Ziehier hoe Kirchhoff zelf beschrijft, op welke wijze hij bij toeval de uitlegging bekwam der zwarte strepen, die in het kleurenbeeld van het zonnelicht zoo menigvuldig worden waargenomen: ‘Ten einde op eene rechtstreeksche wijze te beproeven of de gele sodiumlijnen wel juist met de lijnen D van het zonnespectrum overeenkwamen, deed ik in den spectroscoop (bij middel van het kleine rechthoekige prisma) een duidelijk beeld van het zonnelicht ontstaan, en bracht voor de spleet eene door sodiumdamp geel gekleurde vlam: de duistere lijnen D werden door schitterende gele lijnen vervangen, en met eenen Bunsenschen gasbrander bekwamen deze strepen eenen zeer hoogen graad van lichtsterkte.
Ik verving dan het zonnelicht door Drummondsch of oxyhydrisch licht, (dat men bekomt met op een blokje kalk eene brandende gasvlam door eenen tocht zuurstof aangehitst, te voeren,) hetwelk een onafgebroken beeld geeft, en ik zag, dat op de plaats, waar ik de schitterende sodiumlijnen zou moeten hebben waargenomen, zich zeer merkbaar duistere strepen aftee- | |
| |
kenden. Hetzelfde verschijnsel nam ik waar met eenen gloeienden platinadraad.’
Dit verschijnsel noemt men het omkeeren van het spectrum.
Om de proefneming te herhalen plaatst men voor de spleet van den spectroscoop eene gewone alcohollamp; aleer het vocht aan te steken heeft men er een weinig keukenzout in opgelost; de vlam is geel van kleur en geeft in het toestel eene schitterende gele streep.
Achter de alcohollamp plaatst men den Bunsenschen gasbrander, in wiens vlam men eenen dikken platinadraad wit gloeiend maakt; als beide lampen op behoorlijke hoogte zijn geplaatst, bemerkt men in den spectroscoop een kleurenbeeld, dat de verschillende tinten van rood tot purper aanbiedt, en slechts is doorsneden door eene zwarte streep (of twee volgens de kracht van het toestel), die juist dezelfde plaats bekleedt als de streep D in het zonnespectrum.
Het omkeeren van het spectrum is zeer licht te verklaren, als men aanneemt, dat de gele sodiumvlam het vermogen heeft de stralen op te slorpen, die juist denzelfden graad van breekbaarheid hebben als die welke deze vlam uitzendt. Al de zwarte strepen van het zonnespectrum zijn omgekeerde strepen, die, in de zon de tegenwoordigheid bewijzen der lichamen, waarvan de gloeiende dampen door dezelfde strepen, maar schitterend op zwarten grond, worden gekenmerkt. Deze lichamen zijn in gasvormigen en gloeienden toestand in den dampkring der zon aanwezig; maar door dezen dampkring straalt het witte licht van de photosfeer, dat even als het Drummondsch licht een onafgebroken en volkomen spectrum geeft. Kirchhoff en Bunsen hebben bij middel der spectraal-analyse de tegenwoordigheid
| |
| |
in de zon bewezen van waterstof, potassium, sodium, zink, chroom, nikkel, lood, magnesium, aluminium, calcium, baryum en ijzer. De volgende lichamen: stikstof, zuurstof, kool, zwavel, goud, zilver, kwikzilver schijnen te ontbreken.
Het omkeeren der gele sodiumstreep is eene der verrassendste proefnemingen, die men met een projectietoestel voor een groot publiek doen kan. In de onderste kool van de electrische lamp plaatst men een stukje sodium, en op het oogenblik dat men de bovenste kool met het metaal in aanraking brengt, ontstaat een zeer sterk licht, dat op het scherm een zwak spectrum met de schitterende sodiumlijn projecteert.
Men legt dan in een klein ijzeren potje, dat vooraf gloeiend wordt gemaakt, een stukje sodium, en plaatst het potje in de lantaarn, die men dicht sluit, op het oogenblik dat de sodiumdampen in de lantaarn opwellen, en het licht er door heen dringt, ziet men, dat de schitterende lijn door eene donkere streep vervangen wordt.
Aan twee der voornaamste vakken der natuurwetenschappen, aan schei- en sterrenkunde, hebben de spectroscopische proefnemingen voornamelijk de grootste diensten bewezen. Op scheikundig gebied heeft deze nieuwe soort van ontleding de belangrijkste vragen helpen oplossen; en dagelijks wordt zij benuttigd om in verbindingen de aanwezigheid der lichamen vast te stellen: vier metalen zijn alzoo ontdekt na aan alle andere wijzen van opzoeking te zijn ontsnapt.
| |
| |
Over de zoo duistere vraag der natuurlijke gesteldheid der zon en der vaste sterren heeft zij een heerlijk licht weten te verspreiden, en alhoewel de aard dezer lichamen tot hiertoe nog niet volledig is gekend, heeft toch door behulp der spectraal-analyse deze theorie in de laatste jaren den grootsten voortgang gedaan. Met den spectroscoop in de hand kan men bewijzen, dat rondom de maan geen dampkring aanwezig is, dat het licht der vaste sterren niet van denzelfden aard is als het zonnelicht, dat de dubbele en gekleurde sterren, de kometen insgelijks, in natuur verschillen, dat de vaste sterren eene eigene beweging bezitten, enz.
Wie had vóór een twintigtal jaren durven verhopen, dat men heden tot zulke wonderbare uitkomsten zou zijn gekomen? En nochtans, hoe groot de stap ook zij, welken men gedaan heeft, is nog maar een gering gedeelte van de vraagstukken opgelost, die dit nieuwe ontdekkingsmiddel heeft opgeworpen. Deze vraagstukken zijn zoo talrijk en zoo verbazend dat nog eeuwen zullen verloopen, voordat op allen een volledig antwoord zal kunnen worden gegeven.
Edw. Verschaffelt.
|
|
Auteursrechtvrij