366 DOC. 236 THE COMPTON EXPERIMENT Berliner Eageblatt 1. Beiblatt Drud und Berlag von Rudolf Moffe in Berlin. Rach ihr follte das Eicht in elaftifchen Wellen beftehen, welche fich durch den Raum (bzw. Uether) in ähnlicher Weife nach) allen Seiten fortpflangen wie in zwei Dimenfionen die Dber- flachenmellen des Waffers von einem Bunfte aus, in welchem diefe Dberfläche in Schmingungen verfeBt wird. Erft diefe Theorie vermochte UuffchluB darüber zu geben, warum ein Eichtftrah fich nach allen Richtungen ausbreitet, nachdem er eine fehr enge Deffnung paffiert hat. Rur fie vermag Uuf= ichluB daruber zu geben, wiejo es inmitten einer von eicht durchfluteten Raumpartie bei Enterfereng= und Beugungs= erjcheinungen dunfle Stellen gibt, bem. miejo fich mehrere Bichtbundel in ihrer Wirfung lofal aufheben fönnen. Diefe Undulationstheorie vermochte die fompligierten Bhänomene der Beugung und Enterjerens mit einer geradesu aftronomi=troffene ichen Bräzifiion dazuftellen, jo daB die Ueberzeugung von ihrer Richtigfeit bald eine felfenfefte würde. Eine modififation und zugleich eine noch feftere Begrün= dung erhieft die Undulationstheorie durch die forichungen von faradan und marwell, gemäB melchen das undula= torifche feld bed eichtes feines mechanifchen Charafters ent= fleidet mürde. Marwells Theorie der Eleftrizität und des Wagnetismus umfpannt gleidBeitg die undulationstheorie des Eichtes, ohne an deren formalem Gehalte etivas zu ändern. Eabei ftellt diefe Theorie quantitative Beziehungen her zmifchen dem optifchen und cleftrifchen Berhalten des leeren Raumes jomie der ponderablen Rörper und reduziert die Bahl von einander unabhängigen Gnpothefen, auf melchen die Undulationsoptif beruht. Damit fchien an der Eahrhundert wende die Bhnfit ein fundament für immer zu befiken, auf das man alle ihre Gebiete influfive der Mechanif gründen zu fönnen hoffte. Uber es fam anders. Uus Blancfs Urbeiten über dasSeiten GefeB der von heiBen Aurpern emittierten Strahlung ging hervor, daB die Theorie nicht imftande war, jenes GefeB zu erflären. Uuch lieB fich der allgemeine Befund nicht erflären, daB die Wirfungen der Strahlung ihrer -Dualität nach nicht. von der Etärfe der leBteren, fondern nur von ihrer farbezufammen, abhängen. Dies ift höchft parador und fcheint mit dem Grund= gedanfen der Undulationstheorie unvereinbar. Man denfe fich irgendivo auf dem offenen meere riefige Wellen erzeugt,übertragen die fich von Grregung§zentrum au§ nach allen Seiten aus= breiten. Raturlich werden die Wellenberge, die fo erzeugt werden, um fo weniger hoch fein, je weiter fie fich vom fr= regungszentrum aus bereits fortgepflanzt haben. Man denfe fich nun Schiffe gleicher GröBe über jene Meeresgegend ver= teilt, bevor die vorhin genannten wellen erzeugt werden. was wirb gefchehen, wenn die wellen einfcBen? Die der Gr= zeugungsftelle nahen Schiffe werden umfallen oder zer= trümmert werden, aber den genügend weit davon entfernten Schiffen wird fein Unheil gefchehen fie werden nur in ein harmlofes Schaufeln geraten. Man follte nun denfen, daB es bei den von Strahlung getroffenen Molefülen analog er= ginge wie den von Meereswellen getroffenen Schiffen. Db Molefüle chemifch verändert werden oder nicht, follte nicht nur von deren Wellenlange, fondern auch von der Zntenfität der wirfenden Strahlung abhängén dies ift es eben, was die Grfahrung nicht beftätigt. Wan half fich bei diefem Berfagen der allgemeinen Theorie mit der Fnpothefe der Eichtquanten. Un= befchadet allen Reipeftes vor der Undulationstheorie gemann die Urbeitshnpothefe an Boden, daB die Strahlung in ener= getifcher Beziehung fich fo verhalte, wie wenn fie aus Energie= projeftilen beftände. deren EnergiegröBe nur von der Frequenz (Farbe) der Strahlung abhängt und ihr proportional ift. Rewtons .Aorpujfulartheorie des Eichtes wird wieder lebendig, obwohl fie auf dem Gebiete der mefentlich geometrifcheu Eigenfchaften des Eichtes vollfommen verfagt hat. Wan hat alfo jeBt zwei Zichttheorien, beide unentbehrlich' und - wic man troB Zwanzigiahriger ungeheurer Un= ftrengungen der theoretifchen Bhnfifer heute zugeftehen muB - ohne jeden logifchen Bufammenhang. Die Zuantentheorie hat Bohrs Theorie des Utoms möglich gemacht und fo viele Zatfachen erflärt, daB fie einen groBen Wahrheitsgehalt haben muB. Bei diefer Sachlage ift die Frage von höchfter Wichtig- feit, inwieweit man den Zichtforpuffeln bzw. Zuanten die Eigenfchaft von Brojeftilen zuzufchreiben hat. Ein Brojeftil überträgt nicht nur Energie auf das ge= Findernis, fondern auch einen StoB in feiner Be= megungsrichtung. Zft dies bei den zichtquanten ebenfo! Diefe frage würde auf Erund theoretifcher lleberlegungen fchon lange mit „ja" beantwortet, und Romptons Ber= fuch hat die Richtigfeit diefer Borausficht bewiejen. Ilm diefe crperimentelle wethode zu durchfchauen muB man den wechanismus eines als „Berftrenung" befannten Brozeffes genauer überlegen, auf welchem z. B. die blaue Farbe des Simmels beruht. Zrifft eine eleftromagnetifche welle auf ein freies oder ein an ein Utom gebundenes eleftrifches Elementarteilchen (Eleftron), fo wirb diefed durch die wechfelnden cleftrifchen Felder der welle in ufzillierende Bewegung verfeBt. Dadurd ftrahlt es feinerfeits (wie eine untenne der drahtlofen zele= graphie) nach allen Seiten wellen derfelben Frequenz aus, deren Energie aus der urfprünglichen welle ge= nommen wird. Dies bewirft, daB das Eicht durch das jolche Eeilchen enthaltende durchftrahlte Medium nach allen (wenigftens zum Zeil) zerftreut wird, und zwar defto ftärfer, je furzwelliger das primäre zicht ift. So interpretiert man die Berftreuung nach der Undulationstheorie. Unders interpretiert fich der Borgang nach) der Zuanten= theorie. nach diefer ftöBt ein zichtquant mit dem Eleftron wobei es feine Rchtung ändert und gleichzeitig dem Eleftron eine Gefchmindigfeit verleiht. Die finetifche Energie, welche bei diefem ZufammenftoB auf das Eleftron wirb, muB alfo dem ftoBenden Duant entzogen werden, fo daB das zerftreute Zuant eine geringere Energie. alfo wellentheoretifch gefprochen - eine geringere fte= quenz, als der einfallenden Strahlung entfpricht. Genauere Ueberlegung zeigt, daB diefer Frequenzdefeft der zerftreuten Strahlung eraft berechenbar ift. Die prozentifche Frequenz= änderung ergibt fich für fichtbares Eicht fehr flein, für härtere Höntgenftrahlung, die ja nichts anderes ift als fehr furz= welliges Zicht, aber ganz erheblich. Äompton fand nun, daB dasdurchgeeigneteStoffe zer ft reute Röntgenlicht in der Zat die von der Duantentheorie (nicht aber von der Undu= lation st heorie) geforderte frequenzände= rung zeigt. Dies ift wie folgt zu erflären: Rach der Rutherford=Bohrichen Theorie befiBt jedes Utom eine Unzahl Eleftronen, die fo lofe an dasfelbe gebunden find, daB fie dem DuantenftoB des Rontgenftrahles gegenüber fich etwa fo cer= halten, wie menn fie frei bemeglich wären. fur das von diefen zerftreute ßicht ift alio die obige Ueberlegung zutreffend. Das pofitive Ergebnis des Romptonfchen Experimentes be= weift, das nicht nur bezuglich der Euergieübertragung. fon= dern auch bezuglich der EtoBwirfungen die Strahlung fich fo verhält, wie wenn fie aus disfreten Energieprojettilen be= ftunde.