Nederlandsch Museum. Derde Reeks. Jaargang 4

[p. 57]

De ontleding van het licht.

Wanneer men eenen bundel zonnestralen door eene kleine opening in een duister vertrek laat gaan, zal er op den tegenovergestelden wand eene ronde witte vlek ontstaan. Plaatst men nu echter een driehoekig flintglas (prisma) op den weg van den straalbundel, dan wijkt het licht van zijne oorspronkelijke watervlakke richting af, zoodat de witte ronde plek verdwijnt en vervangen wordt door eene schitterende lichtslreep die, van boven naar beneden gerekend, de achtereenvolgende kleuren vertoont: rood, oranje, geel, groen, blauw, indigo en violet.

Newton, die in 1669 deze kleurschifting ontdekte, dacht dan ook dat iedere ongekleurde zonnestraal uit zeven kleurende is samengesteld. Bij nadere beschouwing had hij nochtans moeten opmerken dat de kleuren niet plotseling op elkander volgen, maar langzamerhand, met allerlei tusschentinten, in elkander overgaan. - Het is dus veeleer aan te nemen dat de kleurende stralen, in oneindig getal, eene onafgebrokene reeks daarstellen. Maar aangezien de wet hunner breekbaarheid bestendig is, valt dezelfde straal van het kleurenbeeld (of spectrum) immer op dezelfde plaats, zoodanig dat wanneer men onder dit beeld eene schaalverdeeling zou maken, men altijd zeker is denzelfden straal terug te vinden op dezelfde verdeeling.

Ten einde het kleurenbeeld van verschillende lichtbronnen te kunnen onderzoeken, heeft men zoogezegde spectroscopen vervaardigd van allerlei vorm en afmeting. Bij sommige wordt het licht door een enkel flintglas, bij anderen daaren-

[p. 58]

tegen achtereenvolgens door een aantal prisma's geleid, om alzoo eene grootere kleurverspreiding te verkrijgen dan met een enkel prisma voort te brengen is. De gewone Bunsensche spectroscoop bestaat uit een flintglas-prisma, waarop drie lenzenbuizen zijn gericht. De te onderzoeken lichtstraal wordt door de eene buis (de kollimator genaamd) opgevangen te gelijker tijd met het beeld der schaalverdeeling (micrometer), welke aan het uiteinde der derde buis op glas is gephotografeerd en door eene haarsvlam wordt verlicht. De weêrkaatsing geschiedt derwijze dat de twee beelden zich teenemaal over elkander voegen.

Door Bunsen's micrometer wordt het spectrum in 170 gelijke deelen verdeeld. De roode tint loopt omstreeks tot onder n^r 35; daarop volgt het oranje dat, als geel, onder n^r 60 verdwijnt; het groen maakt plaats rond n^r 85 voor het blauw, dat als indigo eindigt onder n^r 130; het violet, dat hier begint, strekt zich uit tot aan de uiterste verdeeling (170).

Beneven het zichtbaar gedeelte van het spectrum, bestaat er ook een ander en grooter gedeelte, dat zich alleen door zijne verwarmende of door zijne scheikundige werking laat bespeuren. Want zooals men weet, worden slechts die ethervibraties als licht waargenomen, waarvan het aantal trillingen in de secunde binnen bepaalde grenzen besloten ligt. De stralen die minder dan het rood (d.i. 430 billioen malen in de secunde) trillen, worden door het menschelijk oog niet opgenomen, evenmin als die welke sneller vibreeren dan het violet (dat 667 billioen vibraties geeft). De stralen die alzóó buiten het spectrum vallen (ultra-roode en ultraviolette) worden gewoonlijk warmtestralen of scheikundige stralen genaamd. Soortelijk onderscheid met de eigenlijke lichtstralen bestaat echter niet. Toen sir David Brewster, in 1822, zijn spectroscoop als bij toeval naar de vlam van gezou-

[p. 59]

ten spiritus wendde, was hij verwonderd te bemerken, dat, behalve eene schitterende gele lichtstreep in het oranje, 't gansche spectrum donker was. Zoodra John Herschell dit vernam, verhaastte hij zich het licht van allerlei gloeiende stoffen te onderzoeken. Hij werd nagevolgd, in Engeland, door Talbot, Wheastone, Miller en Swann; in Frankrijk door Masson; in Duitschland door Angström, Alter, Plucker, Kirckhoff en Bünsen. Het bleek weldra dat witgloeiende vaste stoffen, alsook de vloeibare, eene doorloopende kleurenrij geven, terwijl het spectrum van gloeiende gassen en dampen uit heldere linïen of strepen bestaat, wier ligging, tal en kleur voor iedere stof verschillend zijn. Het is dan ook begrijpelijk dat het mogelijk is de stoffen door bun prisma-beeld van elkander te onderkennen.

     Zoo geven, b.v.:

Onder de niet-metalen (in zwak doorloopenden spectrum): Waterstof, drie heldere lijnen, waarvan de roode onder n^r 34, de groenblauwe onder n^r 90 en de purpere onder n^r 127. -Stikstof en Kolenstof (lichtgas) talrijke schitterende strepen en banden.

Onder de Allialien en Aardalhali-metalen (op donkeren grond): Kalium, twee strepen in het rood (op 17 en 28) en eene purpere in het violet (153). Thallium, eene bleekgroene op n. 67. - Indium eene blauwe streep op 113 en eene violette op 152. - Natrium eene dubbele gele lijn op n. 50. - Potassium, eene roode en eene purpere. - Baryum, verscheidene groene en gele.

Onder de eigenlijke metalen: Goud, twee oranje, eene gele en eene blauwe. - Zilver, twee groene. - Koper, twee oranje, vier groene en eene blauwe. - Lood, eene oranje, drie groene, twee hoogblauwe en eene violette. - IJzer, vier groene, eene blauwe en twee indigo strepen.

[p. 60]

Dat hier slechts de meest kenmerkende lijnen zijn aangestipt zal niemand verwonderen, als men zal vernemen dat het aantal strepen voor dezelfde stof bij verhooging van temperatuur aangroeit en dit getal, voor het ijzer, b.v., meer dan 450 beloopt. - Het kleurenbeeld van een en hetzelfde gas ondergaat bovendien groote verandering, wanneer het bij verschillende drukking wordt waargenomen (Wullner 1869).

Niettegenstaande dit alles, zijn de scheikundigen er toch in gelukt, voor iedere substanz, de juiste ligging der lijnen aan te duiden. Als aanwijzer gebruiken zij de golflengte der stralen; zoo loopen de hoofdkleuren tusschen de volgende cijfers:

723}	rood	585}	geel	492}	blauw	424}	ultra-violet
647}	rood	575}	geel	455}	blauw	397}	ultra-violet
647}	oranje	575}	groen	455}	indigo	397}	violet
585}	oranje	492}	groen	424}	indigo	....}	violet

en vallen, b.v. de lichtstrepen der kalkverbindingen op 626.5 - 620.2 - 618.1 - 593.5 - 554.3 - 551.7 - 422.6, die van het arsenic op 616.9 - 611 - 602.1 - 565.1 - 555.8 - 549.8 - 535.2 enz.

De spektraal-analyse verraadt de geringste hoeveelheid van welkdanige stof. - Het drie-millioenste deel van eenen milligram keukenzout wordt langs dezen weg nog waargenomen. Het is voldoende zijn jas voor een lamp uit te schudden, om aanstonds de natriumlijn te doen ontstaan. Lamy heeft tot het 50-millioenste deel van eenen gram thallium opgespoord. IJzer geeft bij 40/100,000,000 nog zijne lichtstrepen met de meeste helderheid. Toen Kirckhoff en Bunsen in hun laboratorium (van 60 kub. meters) de verbinding van drie milligrammen sodium-chloraat en melksuiker lieten ontploffen, ontslond de zoutlijn gedurende tien minuten. Een drie-billioenste gram moest dus per secunde door de vlam, welke zij voor den lichtkijker hadden

[p. 61]

geplaatst! Het zal dan ook niemand verwonderen dat men door het onderzoek der lijnenspectra een aantal hoog verdunde elementen heeft ontdekt, waarvan het hestaan zich aan de gewone scheikunde niet veropenbaart. Zoo vonden: Kirekhoffen Bunsen in 1860, het Caesium en het Rubidium - Crokes, in 1862, het Thallium - Reich en Richter, in 1863, het Indium - Lecocq de Boisbaudran, in 1873, het Gallium - Winkler, in 1886, het Germanium, enz.

Gaat het licht van een gloeiend lichaam door eene gloeiende gaslaag of door eene damplaag van geringe temperatuur, dan wordt het gewoon doorloopend spectrum der lichtbron doorsneden van donkere strepen, juist op die plaatsen waar de lichtdoorlatende stof lichte strepen zou veroorzaken. Zulk een omgekeerd lijnenspectrum heet men opslorpingsbeeld. Het is voor eenieder klaar, dat de absorptie-strepen den aard aanwijzen der doorstraalde stof met dezelfde zekerheid als hare lichtstrepen.

Door vergelijking van de licht- en opslorpingsbeelden eener stof in den zoogenaamden mikro-lichtaanschouwer bekomt men niet enkel de qualitative maar ook de gewichtsontleding. Deze laatste berust op de ongelijke lichtsterkte der overeenstemmende strepen. Het bestek dezer studie laat niet toe daar verder over uit te wijden.

Eene belangrijke toepassing vond het kleuronderzoek in de nijverheid tot het bepalen van het oogenblik,. waarop het staal bij de bereidingsmethode van Bessemer zijne juiste samenstelling heeft verkregen (Roscoë, 1864); in het dagelijksch leven om ons aangaande de echtheid of vervalsching der waren in te lichten (Sorbije, 1869); in de gerechtelijke geneeskunde tot het aanwijzen van vergiftigingen. Frissche bloedstof verwekt 2 donkere absorptiestrepen tusschen de 50^e en de 70^e Buns. verdeeling, terwijl gedesoxvdeerd bloed

[p. 62]

er slechts ééne vertoont en er bij vergiftigd bloed door koolstof opnieuw 2 (doch meer links) verschijnen (Hoppe-Seyler en Claude Bernard). - Men herinnert zich nog het plotselings overlijden, in 1867, der gravin Chorinsky te München. Hoewel niemand aan hare vergiftiging twijfelde, kon deze niet bewezen worden. Noch de lijkschouwing, noch de scheikundige ontleding der spijzen en dranken, ten harent gevonden, gaven eenigen uitslag. Eindelijk werd de gekende materialist D^r L. Büchner met de ontleding van haar bloed gelast. Nauwelijks had deze een greintje bloed in het water opgelost en tusschen eene vlam en zijn spectroscoop gebracht of daar verscheen, met ongemeene helderheid, de kenmerkende lijn van het pruissisch zuur!

Zooals welhaast blijken zal, is de spectraal-analijse ook nog een trouwe gids, die ons door de verste deelen des heelals rondleidt en ons omtrent de natuurlijke gesteldheid en den ouderdom aller hemellichamen juiste inlichtingen geeft.

Reeds Wollaston (in 1802) en Fraünhofer (in 1814) ontdekten in het zonnespectrum een aantal donkere lijnen, waarvan zij de oorzaak niet konden gissen. Naar den laatste, die er eene uitvoerige beschrijving van maakte, werden zij Fraünhofersche strepen genaamd. Kirckhoff, die zich omstreeks 1860 met hun onderzoek bezig hield, heeft er een 3000 tal aangewezen. M. Janssen heeft er meer dan 5000 geteld. De voornaamste worden met de letters A tot H. aangeduid en liggen ten opzichte de Bunsensche lichtschaal als volgt:

	A	-	B	-	C	-	D	-
	17	-	28	-	34	-	50	-
Golflengte:	760.1	-	686.7	-	656.2	-	589.5	-

	E	-	F	-	G	-	H.
	71	-	90	-	127	-	162.
Golflengte:	526.9	-	486.06	-	430.7	-	396.8.

Al die lijnen stemmen overeen met de heldere strepen door bekende elementen voortgebracht. Daaruit is te besluiten

[p. 63]

dat bij de zon een hoog gloeiend vaster of vloeibaarder lichaam zijn licht zendt door eene gasatmosfeer, die op zich zelf een spectrum met heldere lijnen zou geven en die juist de grondstoffen bevat, wier donkere strepen voorkomen. Tot die elementen behooren, volgens de onderzoekingen van Kirchhoff, Angström en Thaler: waterstof, natrium, ijzer, kalium, magnesium, nikkel, borium, koper, tin, lood, zink, kobalt, manganium, aluminium, zilver, bismuth, koolstof en eenige andere. Door de groote hitte van de zon kunnen die stoften in dampvorm in hare atmosfeer voorkomen. Hoewel er dicht bij de natriumlijnen eene duidelijke gele streep bestaat (de zoogenaamde heliumstreep, van helios, zon), welke men tot hiertoe tot de aardsche stoffen niet heeft kunnen te huis brengen, mag men daaruit toch de stoffelijke eenheid van het Heelal afleiden. Immers het prisma-onderzoek der voornaamste vaste sterren, planeten, kometen en nevelvlekken is die eenheid komen bevestigen. De bestanddeelen onzer aarde zijn ook die der verst verwijderde hemelbollen en der meest vormlooze nevelen.

Opmerkenswaardig is het dat die eenheidsleer een warm, zoo niet haar ijverigst voorstander heeft gevonden in den jezuiet Secchi, die naar eigen verklaring het op natuurkundig gebied liever met de wetenschap houdt dan met den paus. - Zoo Rutherfurth de eerste was die het verschil der sterrenspectra ontdekte, was Secchi de eerste die daarin de oplossing zocht van het raadsel der sterrenvorming en der sterrenbeweging. - Bij dampvormigen toestand ontstaan heldere strepen, gescheiden door lichte banden, welke naarmate de verkenning door donkere banden worden vervangen. - Verplaatsen zich, gedurende het aankijken, de heldere lijnen naar de paarsche streek, dan mag men daaruit afleiden dat het hemellichaam, waarvan zij uitgaan, nader komt.

[p. 64]

Wijken zij integendeel naar de roode, dan verwijdert het zich.

Vier typen van sterren werden op grond der spectraalanalijse door Secchi en Huggens aangenomen. Hunne hoofdkenmerken werden kortbondig, maar duidelijk, uiteengezet in eene voordracht door M. Janssen in de Sorbonne te Parijs gehouden, op het einde van Februari 1887.

Sirius, de schitterendste ster des hemels, en Vega, uit het sterrenbeeld de Lier, behooren met eenige andere tot de l^ste type. In hun spectrum vertoonen zich smalle opslorpingsstrepen, zoodat het licht dezer sterren slechts weinig door hare atmoosfeer verzwakt wordt en dus wit of blauw moet schijnen. Het zijn zonnen van zeer hooge temperatuur met een lang leven van uitstraling voor zich. Mogelijks bestaan er wel met nog hoogere temperatuur, maar die staan buiten het bereik onzer zinnen, wijl hunne ultrapaarsche stralen in het onzichtbaar gedeelte van het spectrum liggen.

De tweede klasse van sterren vertoon zich met eene geelachtige kleur. Hun spectrum is iets rijker aan zwarte lijnen dan dat der l^ste. Vooral komen de lijnen van waterstof, magnesium, ijzer en natrium zeer duidelijk voor. Tot deze klasse behooren onze Zon, Arkturus, Capella, Pollux (uit de Tweeling), Aldebaran (uit de Stier) enz. Hoewel nog zeer krachtig, hebben zij de eerste uitstralingsjeugd achter den rug.

Er zijn sterren welke blijkbaar ouder zijn. Men erkent ze aan eene oranjeachtige en roodachtige kleur, Het violet, de kleur der hooge temperatuur, ontbreekt bijna geheel in hun prisma-beeld, dat bovendien nog doorsneden is met donkere banden, metaallijnen, die wijzen op eenen dikken kouden dampkring, waar de scheikundige verwantschappen reeds

[p. 65]

werkzaam zijn om verbindingen te vormen. De ster aan den bovensten linkerhoek van Orion (waarin de ‘zevensterre’ van eenieder bekend is) levert van deze klasse, waartoe een klein aantal andere behooren, een voorbeeld.

In de laatste klasse komen die welke geen eigene ultraroode stralen hebben. Het zijn dus de dwaalsterren en hunne manen. Zooals men weet, schijnen zij ons slechts verlicht door de weerblaking der zonnestralen. - Naar het spectrum te oordeelen, zegt P. Secchi, moet Saturnus, met zijne afwijkende ringen, in half verdichten slijkigen toestand zijn. - Jupiter, hoewel beter verkernd, is eene planeet in vorming. - De luchtlaag van Mercurius is dikker dan die onzer Aarde. - Mars bezit een doorschijnender atmosfeer, waarin men zelfs de schrikkelijkste onweders kan nagaan. - Evenals Venus, vertoont die planeet met de Aarde weinig verschil. - Waarschijnlijk zijn beide dan ook, als deze, bewoond. En naarmate de zustersterren bij langzame uitstraling en verdichting beurtelings zullen bewoonbaar worden, verdwijnt hier eenmaal het leven, zooals op de maan, met de laatste verkerning der onderste luchtlaag. - Zoo toont ons de spectraal-analyse de verschillende graden van ontwikkeling der hemelkorpsen, de langzame doch zekere evolutie van het heelal. In 't verleden ligt het heden, in het nu wat worden zal, schreef met recht een naamloos medewerker van het Hollandsch tijdschrift ‘Vragen van den Dag.’ - Uit de verst verwijde rde nevels, die het oog nie meer ontdekken kan, ontrollen eenmaal werelden, die met vollen glans zullen schitteren als onze Zon is uitgedoofd. Overal ontdekken wij in de hemelruimte de afwisseling van worden en vergaan. Evenwel vergaan is het niet, 't is slechts een anders worden, zooals Multatuli het noemt.

K.L. Haeck.