Nederlandsche helden der wetenschap

Levensschetsen van negen Nobelprijswinnaars. Hoogtepunten van wetenschappelijken arbeid in Nederland

[p. 95]

Pieter Zeeman

Geboren in 1865
Overleden in 1943
Prijs toegekend 1902

door Dr W. de Groot
en Prof. Dr C.J. Bakker
Hoogleeraar in de experimenteele physica te Amsterdam.

DE laatste tien jaren der negentiende eeuw zijn voor de ontwikkeling der natuurkunde van buitengewoon belang geweest, doordat toen een aantal ontdekkingen zijn gedaan, dio evor langen tijd richting gaven aan het wetenschappelijk onderzoek. Een van deze was de ontdekking (in 1896) van de magnetische splitsing der spectraallijnen door Pieter Zeeman.

Andere ontdekkingen uit het genoemde tijdvak, zooals die van de radio-activiteit en van de röntgenstralen zijn misschien meer tot het groote publiek doorgedrongen. Het belang van Zeeman's vondst is, zuiver wetenschappelijk gezien, niet minder groot. Het is in de eerste plaats hierin gelegen, dat een nieuw en meer direct verband werd gelegd tusschen de verschijnselen van het magnetisme en die van het licht en verder daarin, dat zij een directe aanleiding was tot een diepere studie der atoomphysica.

Waarom wordt een ontdekking op een bepaald oogenblik gedaan? Het is de moeite waard aan het voorbeeld van Zeeman's werk na te gaan, welke voorwaarden daarvoor gunstig zijn.

Wij moeten met dit doel voor oogen, een schrede in den tijd teruggaan en een oogenblik stilstaan bij de onderzoekingen van den Engelschen natuurkundige Michael Faraday (1791-1867). Diens wetenschappelijk werk is een doorloopende propaganda voor de idee, dat alle natuurkrachten, ook de schijnbaar meest uiteenloopende, met elkaar verwant zijn. In 1845 hield Faraday zich bezig met het zoeken naar een verband tusschen licht en electriciteit. Deze pogingen werden bekroond door de ontdekking van de magnetische draaiïng van het polarisatievlak.

Men weet, dat licht zich gedraagt als een trillingsverschijnsel in de ‘aether’, en wel als een transversale trilling. In een natuurlijke lichtstraal vinden deze trillingen in alle mogelijke richtingen

[p. 96]

plaats, steeds loodrecht op de voortplantingsrichting. Laat men echter een lichtstraal gaan door een dubbelbrekend kristal (kalkspaath), dan splitst hij zich in twee stralen, waarvan de trillingsrichtingen loodrecht op elkaar staan. Neemt men dan op een of andere wijze één van die beide stralen weg, dan blijft een straal over, waarvan de trillingen een zeer bepaalde stand hebben, afhankelijk van de wijze van plaatsing van het kristal. Zoo een straal heet gepolariseerd.

Faraday liet een gepolariseerde lichtstraal gaan door de doorboorde poolschoenen van een sterke electromagneet. De lichtstraal moet daarbij het sterke magnetische veld tusschen de polen passeeren. Het blijkt nu, dat er geen verandering in de trillingsrichting optreedt, indien tusschen de polen geen vreemde stof aanwezig is, maar dat, wanneer een stof zooals glas tusschen de polen wordt geplaatst, de lichttrillingen ten opzichte van hun oorspronkelijke trillingsrichting een weinig gedraaid zijn. Het effect is zeer zwak en alleen met uiterst gevoelige methoden waar te nemen. Het eerst vond Faraday het bij een bijzondere glassoort, die hij eenigen tijd tevoren zelf had vervaardigd.

Een tweede verschijnsel, dat op een verband tusschen licht en magnetisme wijst, is gevonden door den Engelschen natuurkundige Kerr (1877). Deze liet gepolariseerd licht vallen op een ijzeren spiegel, die naar willekeur al of niet magnetisch kon worden gemaakt. Er treden dan, afhankelijk van de richting, waarin de lichtstraal op de spiegel valt en van de richting, waarin deze is gemagnetiseerd, bepaalde kleine veranderingen in de polarisatietoestand van het teruggekaatste licht op. Dit magnetisch Kerr- effect werd door Zeeman in het laboratorium van Kamerlingh Onnes te Leiden nader onderzocht en in 1893 door hem tot onderwerp van een dissertatie gemaakt. Zeeman was hierdoor vertrouwd geraakt met het bedienen van een electromagneet en met de apparaturen, waarmee men de polarisatietoestand van een lichtstraal kan onderzoeken.

Een zeer bijzondere gedachtengang bracht Zeeman tijdens dit onderzoek er toe, de invloed van een magneetveld op een tusschen de polen geplaatste lichtbron na te gaan. Wij moeten daarbij in het oog houden, dat natuurkundigen er zich meestal moeilijk

[p. 97]

Fig. 1. Electromagneet, waarmede Zeeman in 1896 te Leiden de magnetische splitsing der spectraallijnen ontdekte.

Fig. 2. Fraaie foto van het transversale Zeemaneffect der beide gele Natriumlijnen in absorptie, in 1913 door H.R. Woltjer in het Laboratorium van Zeeman te Amsterdam opgenomen.
Links de D₂ lijn, rechts de D₁ lijn. Boven: de loodrecht op het veld trillende, beneden: de evenwijdig aan het veld trillende componenten. Veldsterkte 36000 gauss. (Bovendien zijn in het midden van iedere splitsingspatroon de ongesplitste lijnen, dus zonder magneetveld, mede gefotografeerd).

[p. 98]

Fig. 3. Hol tralie van Rowland. De horizontale strook in het midden van de spiegel is geheel voorzien van uiterst fijne verticale groefjes op een onderlingen afstand van ca. 1/600 mm.

Fig. 4. Magnetische splitsing van spectraallijnen van ijzer uit 1897 (tripletten).

Fig. 5. Transversaal Zeemaneffect van drie zinklijnen.

[p. 99]

bij neer kunnen leggen, verschijnselen zonder meer te beschrijven. Zij voelen doorgaans de behoefte zich iets er bij voor te stellen, ook daar, waar de verschijnselen zoo ongrijpbaar lijken, dat zij zich hiertoe weinig schijnen te leenen. Zoo stelde Maxwell, nadat hij door zijn onderzoekingen over electrische en magnetische velden had laten zien, dat de magnetische energie zich als een arbeidsvermogen van beweging gedraagt, zich voor, dat in de ‘aether’ rondom de magnetische krachtlijnen wervelingen plaats vinden.

Zeeman, peinzende over het wezen van het licht en van het magnetische veld, bedacht dat deze magnetische wervelingen wel eens de trillingen van de kleinste deeltjes der atomen, die voor de lichtuitzending verantwoordelijk zijn, konden beïnvloeden. Hieruit blijkt wel, hoe groot de vindingrijkheid-bevorderende waarde van een betrekkelijk grove mechanische voorstelling kan zijn. Zeeman stelde aanstonds zijn vermoeden op de proef, plaatste een natriumvlam tusschen de polen van een electromagneet (fig. 1 en bekeek deze vlam door een spectroscoop.^*)

Kirchhoff en Bunsen hadden omstreeks 1860 reeds aangetoond, dat in het licht van vlammen, die door zouten gekleurd zijn meestal slechts enkele zeer bepaalde trillingen worden gevonden. Zou zoo'n trilling nu worden beïnvloed, bijvoorbeeld door het magneetveld, dan zou het spleetbeeld, de spectraallijn, zich moeten verplaatsen of moeten veranderen. Dit was wat Zeeman zocht, maar het resultaat was ditmaal negatief; er was niets bijzonders te zien.

Zeeman zelf merkt hierover op: ‘waarschijnlijk was ik niet spoedig op deze proef teruggekomen, wanneer niet mijn aandacht was gevallen op een passage in een schets over Faraday (door Maxwell): “... in 1862 maakte hij het verband tusschen magnetisme en licht tot onderwerp van zijn laatste experimenteele arbeid. Hij trachtte tevergeefs eenige verandering te bespeuren in de lijnen van een spectrum, wanneer een vlam in het veld van een sterke magneet wordt gebracht”. Wanneer een

*) In een spectroscoop wordt een fijne lichtspleet via een prisma afgebeeld en in een kijker bekeken. Bevat het licht, dat de spleet treft, slechts trillingen van één bepaald trillingsgetal, dan ontstaat er één enkel spleetbeeld; zijn er verscheidene trillingen aanwezig, dan komt er meer dan één spleetbeeld te voorschijn.

[p. 100]

Faraday aan de mogelijkheid van de genoemde betrekking dacht, kon het nog wel de moeite loonen met de tegenwoordige uitstekende hulpmiddelen op spectraalanalytisch gebied de proef te herhalen, daar het mij niet bekend is, dat dit door anderen gedaan werd.’

Met de ‘tegenwoordige uitstekende hulpmiddelen’ was onder meer het zoogenaamde optische tralie bedoeld. Reeds Fraunhofer had in 1812 laten zien, dat men in plaats van met een prisma ook een spectrum kan verkrijgen door licht te laten vallen door een glasplaat, waarop een groot aantal evenwijdige krasjes op gelijke afstand is aangebracht. In 1882 maakte de Amerikaan Rowland dergelijke tralies door de krasjes niet op een glasplaat, maar op een holle metalen spiegel aan te brengen. Met behulp van een dergelijk hol tralie konden uitgebreide en lichtsterke spectra van groote fijnheid worden verkregen.

Het Leidsche laboratorium bezat op dat oogenblik een tralie van Rowland met een kromtestraal van drie meter en 600 lijnen per millimeter. In Augustus van 1896 herhaalde Zeeman de proef met de natriumvlam, gebruik makende van het bedoelde tralie: ‘Het spectrum werd met een loupe bekeken; een fijne lichtspleet was geplaatst dicht bij de lichtbron, die aan het magnetisch veld werd blootgesteld. Tusschen de polen van de electromagneet van Ruhmkorff werd het middendeel van de Bunsen-vlam geplaatst. Een met keukenzout doortrokken stuk asbest werd in de vlam gebracht, zoodat de twee D-lijnen (natriumlijnen) in de loupe gezien zich scherp en fijn afteekenden tegen den donkeren achtergrond. De afstand der polen bedroeg ongeveeer 7 mm. Werd nu de stroom aangezet, dan werden de lijnen duidelijk verbreed. Zij keerden bij het verbreken van den stroom in den aanvankelijken toestand terug.’

Hiermee was de ontdekking van een nieuw verschijnsel, de magnetische beïnvloeding van het door een lichtbron uitgezonden licht, later door Zeeman met ‘magnetische splisting der spectraallijnen’ en door anderen met den naam ‘Zeeman-effect’ aangeduid, een feit geworden. De gevonden verbreeding had ongeveer 1/40 van de afstand der D-lijnen bedragen, het magnetische veld had daarbij een sterkte van circa 10.000 gauss. Wij zouden Zeeman echter onrecht aandoen door ons voor te stellen dat het gelukken van

[p. 101]

de beschreven proef door hem als een bereikt eindpunt werd beschouwd en dat dit hem in een soort triomfantelijke stemming bracht. Beluisteren wij een oogenblik de woorden, door prof. J.D.v.d. Waals Jr. tot den 70-jarigen Zeeman gericht op 25 Mei 1935: ‘... wie Uw eerste verhandelingen over de magnetische splitsing der spectraallijnen leest, krijgt den indruk, dat niet de experimentator zelf aan het woord is, maar een eenigszins onwelwillend criticus, die er niet zoozeer op uit is, proeven op hun juiste waarde te schatten en er de gevolgen van na te gaan, dan wel zich in geen geval iets op den mouw te laten spelden. En pas wanneer gij in het volgende jaar de proeven herhaald hebt en op allerlei wijzen hebt onderzocht, of gij niet met secundaire verschijnselen, als bijvoorbeeld lijnomkeer door absorptie te doen hebt, durft gij de overtuiging uit te spreken, dat het gezochte effect werkelijk is aangetoond.’

Inderdaad was het niet zoo eenvoudig. Het was bekend, dat veranderingen in het lijnenspectrum van een lichtend gas of van een lichtende vlam het gevolg konden zijn van drukveranderingen of van een toename van de concentratie van de lichtende atomen of van de temperatuur van de vlam.

‘Nu wordt,’ zegt Zeeman, ‘in bovenbedoelde verhandeling ongetwijfeld onder invloed van de magneet de vorm van de vlam wat anders (wat gemakkelijk te zien is) en daarmee ook de temperatuur. Men zou dus geneigd zijn daardoor het verschijnsel te verklaren.’ Eerst toen de proef herhaald was met in plaats van een vlam een door glazen platen afgesloten porceleinen buis, waarin natrium werd verdampt en waardoorheen het licht van een gloeilamp werd gezonden, zoodat de natriumlijnen nu als donkere absorptielijnen tegen de lichtende achtergrond van het continue spectrum van de gloeidraad afstaken, en gebleken was, dat ook deze absorptielijnen onder invloed van het sterke magneetveld over hun geheele lengte gelijkmatig werden verbreed, begon de zekerheid toe te nemen, dat hier een nieuw verschijnsel was gevonden.

Ware het nu hierbij gebleven, dan zou dit feit misschien door de natuurkundigen voor kennisgeving zijn aangenomen en toegevoegd aan de verzameling van zoovele merkwaardigheden, die de natuur ons biedt. Hier trad nu echter een verdere gelukkige omstandigheid

[p. 102]

in werking, namelijk deze, dat de proef van Zeeman werd gedaan in een tijd, waarin de theoretische natuurkunde zich voor het inwendige der atomen begon te interesseeren.

Wij zagen reeds, dat Zeeman zelf zich bij zijn eerste poging door een theoretisch gezichtspunt of door wat wij zouden kunnen noemen een ruw model had laten leiden. Lorentz, die te Leiden natuurkunde doceerde en dus Zeeman's leermeester was, had reeds in zijn beroemd geworden proefschrift, laten zien, dat de voortplanting van het licht in een middenstof (verschijnselen van breking en terugkaatsing) in het kader van Maxwell's electromagnetische theorie konden worden verklaard, door aan te nemen, dat in de atomen geladen en aan evenwichtstoestanden elastisch gebonden deeltjes (door hem ionen genoemd) aanwezig zijn, die bij absorptie van het licht in trilling geraken en de voortplanting der lichtgolven beïnvloeden. Dezelfde deeltjes zijn volgens deze theorie verantwoordelijk voor de emissie van licht in een gloeiend gas, bijvoorbeeld in een vlam. Geen wonder, dat Zeeman zich tot Lorentz wendde om de uitkomsten van zijn proeven te bespreken. ‘Prof. Lorentz,’ schrijft hij, ‘wien ik mijn beschouwingen meedeelde, heeft dadelijk de vriendelijkheid gehad, mij aan te geven, op welke wijze de beweging van een ion in een magneetveld volgens zijn theorie wordt bepaald, en er mij op gewezen, dat, was de verklaring, die uit zijn theorie voortvloeide juist, de spectraalstreep aan de randen circulair gepolariseerd moest zijn. Het bedrag van de verbreeding van de spectraalstreep, zou dan gebruikt kunnen worden om te zien, welke verhouding tusschen lading en massa men in deze theorie aan een

fig. I (verklaring zie tekst).

deeltje, dat de beschouwde lichttrillingen uitvoert, toekennen moest.’

Het zou ons te ver voeren hier de mathematische formules weer te geven, waarmee de theorie van Lorentz het verschijnsel van Zeeman beschrijft en die door Zeeman in zijn tweede verhandeling werden opgenomen. Het theoretische gezichtspunt kon

[p. 103]

echter op eenvoudige wijze worden gedemonstreerd aan een model, dat Zeeman zelf met voorliefde gebruikte. Dit model berust op de verschillende wijzen, waarop harmonische bewegingen (trillingen) kunnen worden ontbonden en samengesteld.

Laat een geladen deeltje in een atoom een trilling uitvoeren volgens OP (fig. I). Het is dan doelmatig deze trilling eerst te ontbinden in twee rechtlijnige trillingen volgens OZ en OY,

fig. II. Model van Zeeman. In de richting van het magneetveld (groote pijl) wordt een doublet, loodrecht daarop een triplet waargenomen. (Verdere bijzonderheden in de tekst).

waarbij OZ samenvalt met de richting van het magneetveld, en daarna de trilling volgens OY te ontbinden in twee tegengestelde cirkelvormige trillingen, die in het vlak XOY gelegen zijn.

In het door Zeeman vervaardigde demonstratiemodel (fig. II) zijn deze trillingswijzen door figuren van koperdraad weergegeven; voor de duidelijkheid zijn de beide cirkelvormige componenten naast elkaar geplaatst. Aan de hand van het model is gemakkelijk te beredeneeren, hoe de drie trillingswijzen, één langs de magnetische krachtlijnen en twee loodrecht erop, door het magnetisch veld worden beïnvloed. De trilling langs de krachtlijnen ondervindt geen invloed en blijft dus onveranderd; niet aldus de cirkelvormige trillingen: een geladen deeltje, dat in een cirkel rondloopt, vertegenwoordigt namelijk een electrische stroom en deze ondervindt op bekende wijze een kracht, die volgens de straal van de cirkel is gericht en wel, als het deeltje positief geladen is, naar het middelpunt toe, als de waarnemer de krachtlijnen van het magneetveld op zich toe ziet komen en een deeltje beschouwt, dat zich met de wijzers van het uurwerk mee schijnt te bewegen.

[p. 104]

De genoemde kracht vergroot schijnbaar de elastische kracht, die de trilling veroorzaakt en verzwakt deze bij de andere cirkelbeweging. Dientengevolge wordt de trilling in de rechtsom doorloopen cirkel versneld, in de andere vertraagd. Een waarnemer, die zoo is geplaatst, dat de magnetische krachtlijnen op hem toekomen, zal van de trillingen evenwijdig aan de krachtlijnen geen licht ontvangen, de spectraallijn zal dus door hem (indien de lijn fijn genoeg en het veld sterk genoeg is) gesplitst worden gezien in twee componenten (doublet), waarvan de component met het grootste trillingsgetal van de rechtsomloopende cirkelbeweging afkomstig is en de andere van de linksomloopende (men drukt dit uit door te zeggen, dat de rechtsomloopende trilling rechts circulair gepolariseerd is, de linksomloopende links circulair gepolariseerd). Zoo is het dus, wanneer de trillende deeltjes een positieve lading dragen. Is de lading negatief, dan is de snelst trillende component links-, de langzaam trillende rechts circulair gepolariseerd. Hiermee werd dus niet alleen een verklaring gegeven, maar tevens aangetoond, dat de proef van Zeeman een middel in de hand geeft om te weten te komen of de deeltjes, die in de atomen voor de lichtuitzending verantwoordelijk zijn, een positieve dan wel een negatieve lading dragen. Het onderzoek leverde als resultaat op, dat de lading negatief is. Hetzelfde model stelt ons ook in staat, te voorspellen, wat er te zien zal zijn, als men uit een richting loodrecht op de magnetische krachtlijnen naar de lichtbron kijkt. De cirkelbewegingen ziet men dan op de kant, zoodat ze zich als rechtlijnige bewegingen voordoen en dus aanleiding geven tot lineair (= gewoon) gepolariseerd licht. De spectraallijn zal zich dan voordoen als gesplitst in drie componenten (triplet), waarvan de middelste beantwoordt aan trillingen evenwijdig aan de krachtlijnen en de beide buitenste aan trillingen loodrecht daarop. Ook dit werd door Zeeman bevestigd gevonden.

Tengevolge van de natuurlijke breedte der spectraallijnen in de vlam en van de betrekkelijk geringe sterkte van het magneetveld, kwam het door Lorentz voorspelde splitsingsbeeld aanvankelijk niet duidelijk voor den dag en zag men slechts verbreedingen en het optreden van polarisatie aan de randen van de verbreede lijnen.

Niet alleen werd het door Zeeman ontdekte verschijnsel door

[p. 105]

de theorie van Lorentz op fraaie wijze verklaard, en was het mogelijk de lading der trillende deeltjes te bepalen, maar ook kon uit de grootte van de gevonden splitsing of verbreeding een conclusie worden getrokken. Hieruit kon namelijk de verhouding van de lading tot de massa der deeltjes, het zoogenaamde quotiënt e/m worden bepaald. Zeeman vond hiervoor reeds bij zijn eerste proeven een bedrag van 10⁷ electromagnetische eenheden per gram, een resultaat, dat in die tijd zeer bevreemdde, want voor het lichtste ion (dat van waterstof) is deze verhouding slechts 10⁴ eme/g. De deeltjes, die in de atomen trillen, moeten dus of een zeer hooge lading of een zeer kleine massa bezitten. De laatste onderstelling is gebleken de meest waarschijnlijke te zijn en latere nauwkeurige proeven hebben geleerd, dat de negatief geladen deeltjes, die voor de lichtemissie verantwoordelijk zijn een massa hebben van 1/1840 van die van een waterstofatoom. In navolging van Stoney noemt men die deeltjes electronen. In het jaar volgende op dat van de ontdekking der magnetische splitsing, gelukte het aan den Engelschman J.J. Thomson in de zoogenaamde kathodestralen vrije electronen te herkennen en ook voor deze de verhouding e/m te bepalen. Deze bleek van dezelfde orde te zijn als de door Zeeman gevonden waarde en tegenwoordig neemt men dan ook aan, dat deze verhouding exact dezelfde moet zijn. Zoo zien wij P. Zeeman en J.J. Thomson als de ontdekkers van het electron, een der belangrijkste elementaire bouwsteenen der materie. Uit het bovenstaande blijkt wel, van hoeveel belang de ontdekking der magnetische splitsing voor de atoomphysica is geweest.

Voor Zeeman opende zich nu het perspectief van een uitgebreid programma van onderzoek; niet alleen gelukte het hem spoedig in bepaalde gevallen de voorspellingen van de theorie van Lorentz duidelijker te bevestigen door de proeven zoo te verbeteren, dat niet slechts een verbreeding, maar ook een werkelijke splitsing in doubletten en tripletten werd waargenomen, maar bovendien bleek hem, dat niet in alle gevallen de trillingen der electronen zich volgens de eenvoudige theorie van Lorentz gedroegen. Dit was nu eenerzijds wel een min of meer onaangename verrassing, maar anderzijds hield deze nieuwe bevinding de belofte in van de mogelijkheid, tal van nieuwe gegevens over de bouw der

[p. 106]

atomen te verzamelen, een belofte, die in latere jaren in de meest uitgebreide zin in vervulling is gegaan.

Het is niet mogelijk hier uitvoeriger op het zooeven beweerde in te gaan. Als voorbeeld van een splitsing, die zich niet volgens de eenvoudige theorie van Lorentz gedraagt en tevens als een exempel van de verfijning van de waarnemingsmethoden, is in fig. 2 het splitsingsbeeld afgedrukt van de bekende D-lijnen van het natriumatoom, dezelfde die Zeeman bij zijn eerste proeven had onderzocht, maar nu op zeer volmaakte wijze opgenomen (door H.R. Woltjer, 1913).

* _* *

Wenden wij ons nu echter een oogenblik af van de verschijnselen om ons bezig te houden met den natuurkundige zelf: Pieter Zeeman werd den 25en Mei 1865 geboren te Zonnemaire bij Zierikzee als zoon van den predikant der Ned. Herv. gemeente Catharinus Forandinus Zeeman en Willemina Worst.

De pastorie, een eenvoudig huis met een trapgevel, lag aan de ‘Ring’. Pieter bezocht de school van meester Karreman en kreeg van zijn vader Fransche les, waarna door hem de H.B.S. te Zierikzee werd bezocht. Daar was Dr. P. Schuringa zijn natuurkundeleeraar. Zeeman zelf heeft bij een intervieuw eens verklaard, dat volgens hem kinderen uit predikantsgezinnen in gunstige omstandigheden verkeeren, in zooverre als dit milieu hen geschikt maakt voor latere studie. Misschien mogen wij hieraan toevoegen, dat het wonen in een kleine plaats bevorderend werkt op de rust van den geest, al is het zeker, dat dorpsche afzondering ook haar nadeelen heeft.

In het eind van de periode te Zonnemaire valt een gebeurtenis, die een eigen licht werpt op de toekomstige wetenschappelijke loopbaan van den scholier Zeeman. In 1883 was in ons land een bijzonder mooi noorderlicht te zien geweest. Zeeman had dit verschijnsel waargenomen en er een teekening van gezonden aan het Engelsche tijdschrift ‘Nature’. Naar aanleiding hiervan werd een bericht in dit tijdschrift opgenomen met waardeering voor de nauwkeurige waarnemingen van ‘Prof. Zeeman, in zijn observatorium te Zonnemaire’. Wanneer deze anecdote door Zeeman

[p. 107]

Fig. 6. Opstelling, waarmede Zeeman de meesleeping van het licht in stroomend water onderzocht.

[p. 108]

Fig. 7. Het nieuwe laboratorium, thans Zeeman-laboratorium, te Amsterdam.

Fig. 8. Gedenkraam in 1921 in het nieuwe laboratorium te Amsterdam aangebracht ter gelegenheid van de 25-jarige herdenking van Zeeman's ontdekking. Het smeedwerk stelt symbolisch het transversale triplet en het longitudinale doublet voor. Tusschen de jaartallen ziet men de magneet met de vlam.

[p. 109]

zelf werd verteld, placht hij er aan toe te voegen, dat als iemand in die tijd aan de dorpsbewoners had gevraagd of ze professor Zeeman kenden, ze zouden hebben geantwoord, dat men vermoedelijk ‘Piet van den dominee’ bedoelde.

Nadat de H.B.S. was afgelopen, besloten Zeeman's ouders, dat hij naar de universiteit zou gaan. De vereischte kennis van Latijn en Grieksch, noodig voor het afleggen van het staats-examen, werd hem bijgebracht door Dr. J.W. Lely, conrector van het gymnasium te Delft. Daar leerde hij Kamerlingh Onnes kennen, die zich verheugde over de ontvankelijkheid voor natuurschoon van den jeugdigen scholier en zich verwonderde over zijn belezenheid: ‘Ik bemerkte met verbazing’ schreef Onnes in 1921, ‘dat Zeeman reeds werken als Maxwell's “Heat” kende en veel uit dergelijke literatuur tot zijn geestelijk eigendom gemaakt had. Zijn groot verlangen was te experimenteeren. Innig gelukkig met het vooruitzicht, zulk een leerling te mogen leiden, vond ik het verantwoord hem ten zeerste aan te raden zijn roeping te volgen. Ik meende met zekerheid te mogen voorspellen, dat een leven van toewijding aan de wetenschap hem gelukkig zou maken.’ Zoo werd Zeeman dus leerling van Kamerlingh Onnes, die toen in Leiden mechanica doceerde en van Lorentz, die de experimenteele natuurkunde onderwees. In 1890 werd hij Lorentz' assistent en begon hij mee te werken aan de onderzoekingen der zoogenaamde Lorentz-serie, waaraan ook Sissingh en Wind deelnamen, die later hoogleeraren in Amsterdam resp. Groningen zouden zijn. Tot deze onderzoekingen behoorden die naar het magneto-optisch Kerr-effect, dat boven reeds werd genoemd. Met een verhandeling ‘Mesures relatives du phénomène de Kerr’, opgenomen in deel 27 der Archives Néerlandaises, verwierf hij in 1892 de gouden medaille van de Hollandsche Maatschappij van Wetenschappen. Op 18 Januari 1893 promoveerde hij op hetzelfde onderwerp.

Na zijn promotie ging Zeeman een tijd naar Straatsburg, waar hij onder leiding van Prof. Cohn onderzoekingen verrichtte over de voortplanting van electrische trillingen in water. Daarna keerde hij naar Leiden terug, waar hij de proeven over het Kerr-effect weer opnam en ook de onderzoekingen over de voortplanting van electrische trillingen in vloeistoffen nog verder voortzette.

[p. 110]

Hoe Zeeman reeds tijdens zijn eerste magneto-optische onderzoekingen er toe kwam, naar een mogelijke invloed van het magneetveld op het door een vlam uitgezonden licht te zoeken, is boven reeds uitvoerig beschreven. In de zomer van 1896 vatte hij, zooals reeds vermeld werd, deze gedachte wederom op en in Augustus van dat jaar mocht hij voor het eerst de voldoening smaken van een positief resultaat. Op de eerste mededeeling aan de Akademie van Wetenschappen op 31 October volgde op 28 November een tweede, waarin hij de resultaten niet alleen bevestigde, maar bovendien kon meedeelen, dat de theoretische conclusies betreffende de polarisatietoestand van het door de vlam uitgezonden licht juist waren en een vrij nauwkeurige schatting werd gemaakt van de massa der deeltjes.

In 1894 was Zeeman privaat docent te Leiden geworden en op 28 Maart 1895 was hij gehuwd met Johanna Elisabeth Lebret uit Dordrecht, dochter van Martinus Cornelis Lebret en Elisabeth Giltay. Zij, die als medewerkers en leerlingen van Zeeman of uit anderen hoofde herinneringen hebben aan zijn latere woning, Stadhouderskade 158, te Amsterdam, zullen deze voor immer verbonden weten aan een gevoel van dankbaarheid voor de gastvrije ontvangst, die Mevrouw Zeeman hen daar zoovele malen wist te bereiden.

Den 2den December 1896 werd Zeeman te Amsterdam tot lector benoemd. Hij moet toen, hoewel ruim 31 jaar oud, een zeer jeugdige indruk hebben gemaakt, althans beschreef Prof. P. Kohnstamm, die toen nog candidaat was, in 1921 (bij gelegenheid van de 25-jarige herdenking van Zeeman's ontdekking) zijn eerste ontmoeting met den nieuwen leeraar als volgt: ‘...zoo stond ik in het voorjaar van 1897 eens te praten met Nolke, die toen assistent was, toen een heel jong, heel slank en heel blond, en naar het mij toescheen heel bedeesd ventje binnenkwam, dat ik zoo op het eerste gezicht schatte op een eerste of tweede jaars, toen ik Nolke's stem hoorde: “mag ik je even voorstellen aan onzen nieuwen lector?”’

In een kamer van het natuurkundig laboratorium Pl. Muidergracht 6 (dat toen onder leiding van Van der Waals stond) werd een tralie-opstelling gemaakt om het verschijnsel der magnetische splitsing verder te onderzoeken. Het eerste resultaat was

[p. 111]

de volledige splitsing van een lijn uit het spectrum van cadmium (golflengte 4800 Å) in een triplet, waarmee een complete bevestiging van de theorie van Lorentz scheen verkregen te zijn.

In 1902 werd aan Zeeman en Lorentz samen als erkenning van de onderzoekingen op het gebied van de straling in een magnetisch veld, de Nobelprijs toegekend. Den 2en Mei 1903 werd deze prijs door Zeeman te Stockholm in ontvangst genomen onder het uitspreken van een rede: ‘Strahlung des Lichtes im magnetischen Felde’.

In 1912 legde Zeeman zijn op dat tijdstip bereikte resultaten neer in het werk: ‘Researches in magneto-optics’, dat in 1913 bij McMillan te Londen verscheen en waarvan in het volgende jaar een Duitsche vertaling (door Max Iklé) het licht zag.

Er waren toen 19 verhandelingen van Zeeman en zijn leerlingen in verband met de magnetische splitsing der spectraallijnen verschenen. Enkele daarvan waren in verscheidene talen vertaald, zoodat het aantal publicaties 34 bedroeg. Intusschen was ook de buitenlandsche wetenschap zich voor dit nieuwe onderwerp gaan interesseeren. Reeds in 1897 verschenen circa 30 publicaties over Zeeman's ontdekking en in 1913 was dit aantal tot meer dan 550 aangegroeid.

Intusschen was Zeeman in 1900 tot buitengewoon hoogleeraar en op 1 Sept. 1908 tot gewoon hoogleeraar benoemd. Kort daarop wachtte hem een aangename verrassing. Reeds in zijn verhandeling van 28 Nov. 1896 had hijzelf erop gewezen, dat het gevonden verschijnsel ‘het mogelijk zou maken na te gaan, in hoeverre of de sterke magnetische krachten, die men aanneemt, dat aan het oppervlak der zon werken, de spectraallijnen daarvan zouden kunnen wijzigen’. Dit betrekken van hemelverschijnselen in physische beschouwingen heeft Zeeman steeds na aan het hart gelegen en na het verhaalde over het noorderlicht van 1883 behoeft ons dit niet te verwonderen. Op 6 Juli 1908 ontving Zeeman een brief van Hale, directeur van de sterrewacht op den Mount Wilson, met de door foto's gestaafde mededeeling, dat in zonnevlekken (solar vortices) de spectraallijnen door magnetische velden worden beïnvloed. Dit moest ongetwijfeld in verband staan met het wervel- (vortex-) karakter van de vlekken en de vraag was nu in de eerste plaats, of de richting van het magneet-

[p. 112]

veld bij tegengestelde draaiïng van de wervels ook tegengesteld was. Verder moest worden verwacht, dat bij vlekken op het midden van de zonneschijf zich de verschijnselen voordoen, alsof men in de richting van de krachtlijnen (longitudinaal) waarneemt, terwijl bij vlekken aan de rand van de zon het verschijnsel moest lijken op hetgeen men ziet, indien loodrecht op de krachtlijnen (transversaal) wordt geobserveerd. Het antwoord werd gegeven in een telegram van Hale, dat Zeeman den 21 Sept. 1908 ontving, luidende: ‘vortices rotating opposite directions show opposite polarities, spot lines near limb plane polarised’, en dat dus een volledige bevestiging van het vermoeden inhield. De magnetische veldsterkte in de zonnevlekken bleek van de orde van 4.000 gauss te zijn, veel geringer dus dan de velden van 10.000-40.000 gauss, die in het laboratorium bij de onderzoekingen over het Zeeman-effect meestal werden toegepast.

Menigmaal mocht Zeeman zulke bewijzen van medeleven van buitenlandsche onderzoekers ontvangen. Zoo stuurde Voigt hem verschillende fraaie foto's van de door hem onderzochte magnetische dubbelbreking, een onderwerp ook door Zeeman zelf (in samenwerking met Hallo en Geest) uitvoerig onderzocht.

In 1914 zond Stark uit Aken, door middel van zijn medewerker, den Finschen physicus Lunelund een fraaie opname van de electrische splitsing van eenige lijnen uit de Balmerreeks van waterstof, een verschijnsel waarnaar ook Zeeman zelf langen tijd had gezocht en dat in 1913 ongeveer tegelijkertijd door Stark en den Italiaan Lo Surdo was ontdekt, maar dat in zijn merkwaardige gecompliceerdheid op dat oogenblik door geen enkele theorie kon worden verklaard.

Het zou ons te ver voeren als wij de inhoud van de boven bedoelde verhandelingen van Zeeman uitvoeriger zouden bespreken. Volstaan moge worden met de mededeeling, dat bij steeds meer stoffen afwijkingen werden gevonden van het gedrag, dat door de eenvoudige theorie van Lorentz werd voorspeld, zoodat tenslotte het zoogenaamde anomale Zeeman-effect regel, het normale uitzondering bleek te zijn. In het bijzonder werd een verband gevonden tusschen de splitsingspatronen van verschillende lijnen van eenzelfde element en tusschen overeenkomstige lijnen van chemisch verwante elementen (waardoor de magnetische splitsing

[p. 113]

als herkenningsmiddel bij de bepaling van de chemische geaardheid van een atoomsoort kon worden toegepast).

Intusschen begon plaatsgebrek het werk van Zeeman te beinvloeden en begon hij de noodige stappen te doen om hierin te voorzien. In 1914 werd hem een nieuw laboratorium toegezegd. Helaas brak in dat jaar de eerste wereldoorlog uit en toen deze in 1918 eindigde, zou het nog vijf jaar duren eer het nieuwe laboratorium, Pl. Muidergracht 4, naast het oude gebouw gereed was. Dit werd in September 1923 in gebruik genomen. Het was, wat de ruimte betreft, een gebouw van bescheiden afmetingen, echter werd bij de inrichting met alle bijzondere wenschen rekening gehouden. Zoo bevindt zich in de voornaamste werkruimte der benedenverdieping een vrij van de vloer gefundeerd betonblok van 250.000 kg, dat bij uitstek geschikt is voor trillingsvrije opstellingen. Bedrijfsleider van dit laboratorium is de heer J. van der Zwaal, die in 1906 bij Zeeman in dienst is getreden.

Alvorens de onderzoekingen te beschrijven, die in het nieuwe gebouw werden verricht, willen wij eerst de periode 1913-1923 in het oog vatten: Naast het verschijnsel der magnetische splitsing begon Zeeman andere groepen van verschijnselen in zijn belangstelling te betrekken, die voor het meerendeel samenhangen met de invloed van de snelheid van een medium op het electromagnetisch gedrag ervan. Hiertoe behooren het onderzoek van de electrische ladingen, die aan het oppervlak van een isolator ontstaan, wanneer deze zich in een magnetisch veld beweegt, verder de voortplanting van het licht in bewegende vloeistoffen en vaste stoffen en ten slotte het Doppler-effect, d.i. de invloed van de snelheid van een lichtbron op de golflengte van het door deze uitgezonden licht. Wij komen op deze onderwerpen nog terug.

* _* *

Voor de atoomtheorie was het jaar 1913 belangrijk. In 1912 had Rutherford, op grond van zijn onderzoekingen op het gebied der radioactiviteit, een geheel nieuw atoommodel ontworpen. Hij stelde zich voor, dat de massa van het atoom is geconcentreerd in een zeer kleine positief geladen kern, waaromheen een aantal electronen als een zwerm planeten rondcirkelen. Dit model was dus

[p. 114]

dynamisch in tegenstelling tot de vroegere statische modellen, zooals dat van J.J. Thomson.

In 1913 greep de Deen Niels Bohr het model van Rutherford aan om er een geheel nieuwe theorie van de emissie en absorptie van het licht door atomen op te bouwen^*).

De verklaring van het Zeeman-effect geschiedt volgens de theorie van Bohr doordat het magneetveld de beweging der electronen in de stationaire toestanden (de zooeven bedoelde discrete energietoestanden) beïnvloedt en daarmee de energie van die toestanden. Dit heeft dan indirect invloed op de trillingsgetallen der uitgezonden straling. De theorie van Bohr was in vele opzichten in tegenspraak met de erkende grondprincipes der electronentheorie. Dit was wel de reden, dat de ideeën van Bohr, die thans door iederen physicus worden aanvaard, aanvankelijk slechts langzaam ingang vonden.

Het onderzoek der magnetische splitsing stond gedurende de oorlogsjaren 1914-1918 niet geheel stil. In 1919 verscheen nog een dissertatie van P. van der Harst over de spectra van tin, lood, antimoon en bismuth in het magnetisch veld. De verschijnselen begonnen echter, vooral naarmate zij tot gecompliceerde atomen werden uitgebreid, wel heel onoverzichtelijk te worden. Dit blijkt ook uit genoemde dissertatie, waarin eenvoudig een statistiek werd gemaakt van de gevonden splitsingen; deze bleken te varieeren van ongeveer de helft tot het dubbele van de waarde, die de theorie van Lorentz verlangde, zonder dat men daarin verder eenige regelmaat kon bespeuren.

Wat de meer overzichtelijke anomale Zeeman-effecten, zooals dat van natrium betreft, had men wel een formeele theorie, die vooral door Voigt en Lorentz was ontwikkeld en die allerlei ‘koppelingen’ tusschen de electronen in een atoom onderstelde, maar men had moeite te gelooven, dat de mechanische modellen, die men zich van zulke koppelingen kon maken, in de atomen gerealiseerd

*) Volgens Bohr kan een atoom slechts verkeeren in een aantal discrete toestanden, elk met een eigen energie-inhoud. Bij straling gaat het atoom spontaan over van een toestand van hoogere naar een van lagere energie, bij absorbtie van straling vindt het omgekeerde plaats. Emissie en absorptie geschieden dus steeds in eindige energie-porties (quanta). Er bestaat een eenvoudig verband tusschen de grootte van het quantum en het trillingsgetal van het uitgezonden resp. geabsorbeerde licht.

[p. 115]

zijn en ook maar eenigszins aan de werkelijkheid beantwoorden.

Hier bracht op den duur de theorie van Bohr uitkomst. De propagandist in de Nederlandsche wetenschappelijke wereld van de ideeën van Bohr was Paul Ehrenfest. Deze werd in 1912 benoemd als opvolger van Lorentz om in Leiden de theoretische natuurkunde te doceeren. Zijn terecht beroemd colloquium was de plaats, waar de nieuwe theoretische gezichtspunten van alle kanten werden bekeken en tot gemeen-goed werden gemaakt. Ehrenfest stelde veel belang in Zeeman. Hij bezocht herhaaldelijk het Amsterdamsche laboratorium en deze bezoeken zullen er zeker toe hebben bijgedragen, de belangstelling van Zeeman voor de nieuwe atoomtheorieën te wekken en de toetsing ervan door middel van de bestudeering der spectra te stimuleeren. Een leerling van Ehrenfest, S. Goudsmit, sindsdiens hoogleeraar te Ann Arbor (Michigan, U.S.A.) was een van de eersten, die in het nieuwe laboratorium aan het onderzoek der spectra deel namen. Het is ook Goudsmit geweest, die samen met Uhlenbeck (1925) de hypothese van het roteerende electron heeft opgesteld. Volgens deze hypothese moet men zich voorstellen, dat het electron niet alleen een lading draagt, maar daarbij snel om een as roteert, zoodat het naar buiten als een kringstroompje werkt en een magnetisch moment bezit. Deze hypothese bracht een groote verheldering op het oogenblik waarop ook in de theorieën van Bohr en Landé de verklaring van het Zeeman-effect van gecompliceerde atomen op groote moeilijkheden begon te stuiten.

In hetzelfde jaar 1925 had nogmaals een revolutie in de atoomtheorie plaats. Niet minder dan twee geheel nieuwe beschouwingen streden om de voorrang, de zoogenaamde quantummechanica van Heisenberg en de golfmechanica van Schrödinger (later door Dirac uitgebreid) totdat bleek, dat deze theorieën op wonderbaarlijke wijze op hetzelfde neer komen en bovendien een vervolmaking inhouden van de oorspronkelijke ideeën van Bohr.

Hiermee opende zich opnieuw een arbeidsveld voor Zeeman en zijn leerlingen, daar, zooals van der Waals Jr. in 1935 in zijn toespraak opmerkte: ‘bij iedere atoomtheorie een van de voornaamste punten, waarop zij getoetst wordt is, of zij rekenschap kan geven van de zoo rijk gevarieerde bijzonderheden, die zich bij de magnetische splitsing der spectraallijnen voordoen’.

[p. 116]

Een aantal dissertaties over het Zeeman-verschijnsel bij gecompliceerde spectra heeft dan ook in het nieuwe laboratorium het licht gezien.

* _* *

Wij willen thans nog eenige aandacht schenken aan het werk van Zeeman buiten de magnetische splitsing. In de eerste plaats noemen wij dan het werk over het Doppler-effect, een verschijnsel, dat in het gebied van het geluid gemakkelijker is waar te nemen dan in dat van het licht en dat daarin bestaat, dat de golflengte (en dus schijnbaar het trillingsgetal) verandert als de bron, die de trillingen uitzendt, zich ten opzichte van de waarnemer beweegt. Hoewel het optische Doppler-effect in de astronomie reeds geruimen tijd werd toegepast om langs optischen weg iets te weten te komen over de beweging van verschillende hemellichamen, achtte Zeeman de bevestiging door laboratoriumproeven van dit verschijnsel onvoldoende. Een van zijn laatste experimenten betrof dit effect, dat hij toen realiseerde met behulp van een zware, op de as van een electromotor bevestigde metalen schijf, die met een omtreksnelheid van ongeveer 170 m/s werd rondgedraaid. Op de rand van de schijf bevond zich een band van krijt en het door deze band teruggekaatste licht werd bij stilstaande en bij bewegende schijf spectroscopisch onderzocht. Een tweede groep van verschijnselen, voor wier studie Zeeman zich veel moeite heeft gegeven, is de voortplanting van het licht in bewegende media. Reeds Fresnel (1818) had vermoed, dat de snelheid van het licht in een bewegend medium niet gelijk is aan de som van de snelheid, zooals die in het stilstaande medium is en de snelheid van het medium zelf, maar kleiner dan deze som. Hij had deze uitkomst neergelegd in zijn bekende meesleepingscoëfficiënt. Fizeau en later Michelson hadden voor water het bestaan van deze coëfficient bevestigd. Lorentz had de theorie van dit verschijnsel opnieuw onderzocht en laten zien, dat een kleine verbetering van de formule van Fresnel noodig was en Zeeman stelde zich voor, deze verfijning van de theorie op de proef te stellen. Deze proeven geschiedden nog in het oude laboratorium tusschen 1914 en 1921. Eerst werd de voortplanting in

[p. 117]

Fig. 9. Prof. A. Einstein (midden) en Prof. P. Ehrenfest (rechts) in 1921 op bezoek bij Prof. Zeeman (links) in het oude laboratorium.

[p. 118]

Fig. 10. Prof. Zeeman in zijn kamer in het nieuwe laboratorium omstreeks 1930.

[p. 119]

stroomend water onderzocht, waarbij door toedoen van de afd. Publieke Werken der gemeente een afzonderlijke aftakking op de duinwaterleiding en een aantal nauwkeurige watermeters werden beschikbaar gesteld. Later werd de voortplanting in vaste stoffen (kwarts- en flintglas) bestudeerd. Een aantal zeer fraai afgewerkte kwarts- resp. glasstaven was daartoe op een houten slee bevestigd, die door een met een electromotor gedreven mechaniek met groote snelheid over een metalen rail heen en weer werd bewogen. De maximale snelheid bedroeg ongeveer 10 meter per seconde. De waarnemingsmethode, berustend op de interferentie van twee lichtbundels, waarvan de een met de staaf mee, de andere tegen de snelheid van de staaf in beweegt, was ontleend aan een verbetering van de proef van Fizeau door Michelson. Het bestaan van de Lorentz-term, die feitelijk ook neerkomt op een Doppler-effect, afkomstig van de beweging van de staaf ten opzichte van de stilstaande lichtbron, werd bevestigd gevonden.

Ten slotte heeft Zeeman zich nog bezig gehouden met het Doppler-effect van kanaalstralen; dat zijn bundels snel bewegende lichtuitstralende atomen, die in daartoe geschikte, met verdunde gassen gevulde, ontladingsbuizen aanwezig zijn, wanneer in de buis onder invloed van een hooge electrische spanning een stroom wordt teweeg gebracht. Aangezien de snelheid van deze atomen zeer groot kan worden en gemakkelijk enkele duizendste deelen van de lichtsnelheid kan bereiken, is het Doppler-effect hier gemakkelijk waar te nemen. Hetgeen Zeeman wilde waarnemen is echter niet dit effect, maar het zoogenaamde Doppler-effect van de tweede orde, dat door de ‘speciale relativiteitstheorie’ van Einstein wordt voorspeld en dat moest optreden in het geval, waarin de atomen zich precies loodrecht op de waarnemingsrichting bewegen. Het gewone (eerste orde) Doppler-effect is dan juist nul. Het is Zeeman niet mogen gelukken, dit te realiseeren, maar hij heeft nog mogen beleven, dat de Amerikanen Ives en Stillwell (1938, '41) het experimenteel bevestigd vonden met behulp van een methode, die veel op die van Zeeman geleek.

Toch was, al leidde het niet tot het gewenschte resultaat, het kanaalstralenwerk niet vruchteloos. In de eerste plaats gaf het aanleiding tot een tweetal dissertaties over de polarisatie van het

[p. 120]

kanaalstralenlicht maar verder was het de aanleiding voor Zeeman om zich op het gebied van de physica van de atoomkern te begeven.

De kleine kern, die, zooals Rutherford geleerd had, in het centrum van ieder atoom aanwezig is, vroeg sinds haar ontdekking in toenemende mate de belangstelling der physici. Behalve een lading draagt zij, evenals het electron, een magnetisch moment en dit heeft een, zij het geringe, invloed op het spectrum van het atoom, de zoogenaamde hyperfijnstructuur der spectraallijnen. Reeds in 1901 had Zeeman deze bij een lijn van het kwikspectrum nauwkeurig waargenomen en beschreven. De theorie was toen echter nog ver verwijderd van een verklaring van dit verschijnsel. Ook op de magnetische splitsing der spectraallijnen doet het kernmoment zijn invloed gelden en het spreekt wel vanzelf, dat ook dit in het Amsterdamsche laboratorium werd onderzocht.

Maar ook zonder de spectroscopie te hulp te roepen, kan men de kernen bestudeeren. J.J. Thomson had in 1909 laten zien, dat, indien men een bundel kanaalstralen laat gaan door een gecombineerd magnetisch en electrisch veld, men uit de afbuiging van de bundel de massa van de kern kan bepalen. Daarbij was gebleken, dat de zoogenaamde chemische elementen meestal niet enkelvoudig zijn, maar uit een mengsel van een aantal atoomsoorten bestaan, wier massa's zich nagenoeg als geheele getallen verhouden. Dit onderzoek der zoogenaamde isotopen was vooral door het werk van Aston tot groote volmaaktheid gebracht. In samenwerking met J. de Gier paste Zeeman de kanaalstralenmethode (parabolenmethode) van Thomson toe op een aantal elementen en smaakte de voldoening eenige tot dusver onbekende isotopen te ontdekken, zooals het argon-isotoop A₃₈ en het nikkelisotoop Ni₆₄.

Dit overzicht, dat overigens niet de pretentie heeft het experimenteele werk van Zeeman en zijn leerlingen volledig te beschrijven, mag niet worden besloten zonder enkele regels te wijden aan zijn verificatie van de zoogenaamde gelijkheid der zware en trage massa. Dit onderzoek in de jaren 1914-1917 uitgevoerd, is typeerend voor de voorliefde van Zeeman voor het toetsen van fundamenteele wetten. Hij dreef dit zeer ver: bijvoorbeeld liet hij een bol van kwarts nauwkeurig wegen, waarbij telkens de

[p. 121]

orientatie van de kristallografische as ten opzichte van de zwaartekracht werd gewijzigd. Later maakte hij bij deze proeven gebruik van een zeer gevoelige draaibalans, waarvan de aanwijzingen zoo gemakkelijk door trillingen van de bodem werden gestoord, dat de proeven in Amsterdam onuitvoerbaar bleken en Zeeman de vestibule van zijn landhuis te Huis ter Heide tijdelijk als laboratorium moest inrichten.

Een levensbeeld van Zeeman zou onvolledig zijn, indien daarin niet zijn qualiteiten als redenaar en als docent werden genoemd. De zin voor de historie van zijn vak was bij Zeeman sterk ontwikkeld. Meermalen sprak hij bij gelegenheid van een feestelijke herdenking, zooals die van Augustin Fresnel te Parijs in 1927. Men mag niet beweren, dat hij gemakkelijk sprak. Wat hij zeide of schreef, bleek echter steeds tot in de kleinste bijzonderheden te zijn voorbereid en gewogen, zoowel naar de inhoud als naar de vorm. Zeeman's college muntte uit door het streven de ontwikkeling van het behandelde onderwerp in overeenstemming te brengen met de jongste literatuur op het behandelde gebied. Hij bevorderde het stellen van vragen door de toehoorders en wanneer het antwoord hem niet had bevredigd, kon men zeker zijn dat dezelfde questie in het volgende uur nog eens ter sprake zou worden gebracht, thans na rijpe overdenking van de gerezen moeilijkheid. De proeven, die werden vertoond, waren geen geijkte collegeproeven, maar aan de literatuur ontleend en vaak met veel moeite in de voorafgaande weken voorbereid.

Gaarne leidde hij bezoekers rond in zijn laboratorium, hetzij dit buitenlandsche geleerden waren of regeeringspersonen of journalisten of andere belangstellenden en onuitputtelijk waren zijn geduld en de moeite, die hij zich gaf om zijn bezoekers alles te laten zien, wat hen kon interesseeren. Steeds liet hij zijn medewerkers en leerlingen deelen in de eer van het bezoek en in het genoegen dat er in gelegen is, een man van wetenschap, die men uit zijn geschriften kent, ook van aangezicht tot aangezicht te ontmoeten.

Zeeman was zeer gesteld op een aangename sfeer en beschaafde omgangsvormen. Hij stelde het op prijs, dat vrouwelijke leerlingen in zijn laboratorium werkten en achtte de aanwezigheid van dezen bevorderlijk voor de goede toon onder zijn adepten.

[p. 122]

Buiten zijn vak stelde Zeeman vooral belangstelling in literatuur en tooneel. Hij was een aangenaam causeur en een onderhoudend gastheer en hield ervan van tijd tot tijd zijn medewerkers en leerlingen aan zijn disch te noodigen, hetgeen altijd gevolgd werd, eerst door een geleerd gesprek in de studeerkamer en daarna door samenzijn in de huiselijke kring. Opmerkelijk was zijn geheugen voor de reacties van menschen, die hij gezien had en niets was hem liever dan te vertellen van de vele ontmoetingen, die hij op talrijke reizen, meestal gemaakt met een wetenschappelijk doel, had gehad.

Hoe groot de waardeering voor Zeeman als geleerde was, blijkt wel uit de tallooze eeredoctoraten hem tijdens zijn leven verleend. De universiteiten van Göttingen, Oxford, Philadelphia, Leuven, Glasgow, Brussel en Parijs brachten hem op deze wijze hun hulde, de Kroon eerde hem door hem tot ridder in de orde van Oranje Nassau te benoemen en hem het commandeurschap in de orde van de Nederlandsche Leeuw te verleenen. Zijn laboratorium, Pl. Muidergracht 4, werd bij besluit van de gemeenteraad te Amsterdam nog bij zijn leven, in 1940, ‘Zeeman-laboratorium’ gedoopt.

In de laatste jaren van zijn hoogleeraarschap liet Zeeman's gezondheidstoestand te wenschen over. In 1934 keerde hij van een reis naar Roemenië uiterst vermoeid terug en al vonden de werkzaamheden op het laboratorium onder toezicht der assistenten geregeld voortgang, men miste in die tijd de leiding van den geliefden meester. Hoewel hierin geleidelijk een aanmerkelijke verbetering optrad, zag menigeen met bezorgdheid de dag tegemoet, waarop de 70-jarige hoogleeraar afscheid zou nemen. Men vroeg zich af, hoe hij de grootsche huldiging, die men zich hieraan verbonden dacht, zou doorstaan. In dit opzicht heeft Zeeman alle verwachtingen overtroffen. Degenen, die deze huldiging, eerst officieel in de Aula der Universiteit en daarna op meer intieme wijze tijdens een maaltijd in het American Hotel meemaakten, verwonderden en verheugden zich over de ongebroken geestkracht en de spiritueele slagvaardigheid van den grijzen hoogleeraar, die door dit feest zijn lange en vruchtbare loopbaan op waardige wijze bekroond zag.

Ook na zijn emeritaat heeft Zeeman nog herhaaldelijk blijken

[p. 123]

van belangstelling gegeven in het onderzoekingswerk, dat in zijn voor een deel met zijn privé instrumentarium uitgerust laboratorium werd verricht, totdat op 9 October 1943 een kortstondige ziekte, die zich eerst niet ernstig liet aanzien, hem ontnam aan zijn gezin en aan de wetenschappelijke wereld.

Op de begraafplaats Kleverlaan bij Haarlem werd Zeeman's stoffelijk overschot ter aarde besteld. Te midden van een nieuwen oorlog en lijdende onder den druk van een wreede en misdadige bezetting gevoelde wetenschappelijk Nederland zich bij deze droeve plechtigheid verbonden door de nagedachtenis aan een geleerde, die eenerzijds door zijn groote beminnelijkheid en eenvoud als een voorbeeld voor velen mocht gelden, anderzijds door de hulde en de eerbewijzen hem uit binnen- en buitenland tijdens zijn leven op zoo ruime schaal geschonken, het brandpunt was geweest, waarin de belangstelling voor de bloei der natuurkunde in ons land zich concentreerde.