244 4. f f b e rd4e W4ederholurtg des Harrassschew Versuches; vom B k l a Pogt%rtyl) [XI. Mitteilung) (Elarm Tale1 X) Der von der Firma Carl Zeies freundlichet iiberlassene Apparat wurde in Budapest mit Unteretiitzung der Elizabeth Thompson Science Fund aufgebaut. Beiden Korperschaften gebuhrt mein innigeter Dank. In einer vorhergehenden Veroffentlichung2, habe ich uber die Wiederholung des Sagnacschen Versuches berichtet. Bei diesem Versuch benutzt man ein Spiegelpolygon. Das an diesem reflektierte Licht pflanzt sich auf einer geschlossenen polygonalenBahn fort. Das in den Apparat gefiihrte Lichtbiindel wird durch eine halbdurchlassige Silberschicht in zwei koharente Biindel getrennt, welche dam, den polygonalen Lichtweg in entgegengesetzter Richtung durchlaufend, zur Interferenz ge- bracht werden. Dreht sich nun das Spiegelpolygon, so ver- schieben sich die Interferenzstreifen gegeniiber ihrer Ruhelage um den in Streifenbreiten gemessenen Betrag von A = - 4wF rlc ' wo w die Winkelgeschwindigkeit der Drehung, P die vom Licht- weg eingeschlossene Fkche, jl die im Vakuum gemessenen Lichtwellenliinge und c die Fortpflanzungsgeschwiudigkeit des Lichtes im Vakuum bedeuten. Vergleicht man die Lage der Interferenzstreifen bei einer Drehung im Sinne des Uhrzeigers mit derjenigen bei entgegen- gesetzter Drehung, so entsteht eine Streifenverschiebung, die das Doppelte des obigen Betrages erreicht, also 1) Vorgelegt der 111. Kl. d. Ung. Akad. d. Wiss. in der Sitzung am 5. Dezember 1927. 2) BBla PogBny, Ann. d. Phys. 80. S. 217. 1926. U6er die Wiederholung des aarressschen Persuches 245 Beim Sagnacschen Versuch liegt der polygonale Lichtweg in Luft. Formel (2) gibt aber fur beliebige Medien und wie ersichtlich, kann sich die Streifenverschiebung nicht andern, wenn man den Lichtweg ganz oder teilweise in eine starker brechende Substanz, z.B. Qlas oder Wasser verlegt, da der Brechungsindex in (2) gar nicht vorkommt. Der Harresssche Versuch, der dem Sagnacschen vorangegangen ist, unterscheidet sich von letzterem gerade dadurch, daB im Harressschen Apparat der Lichtweg in Glas verlief. Bei meinen ersten Versuchen, den Harress-SagnacschenVersuch mit grSBerer Glenauigkeit zu wiederholen, bin ich auch von der H a r r e s s sohen Anordnung ausgegangen und daraus entstand im Laufe der Untersuchung der Apparat, der in der vorhergehenden Veroffentlichung beschrieben wurde und mit dem ich auch die dort mitgeteilten Messungen ausgefuhrt habe. Bei den genannten Messungen verliefen die beiden interferierenden Lichtbiindel in der Luft, der Versuch war also ejgentlich eine Wiederholung des Sagnacschen Versuches, der Apparat wurde aber gleich so gebaut, dat3 in den Lichtweg starker brechende Substanzen eingeschaltet werden konnten. Beim H a r res sschen Originalapparat diente der aus 10 Glasprismen bestehende Kranz nicht nur zur Aufnahme des Lichtweges, sondern je eine Seite der Prismen wurde als Spiegel benutzt und daxin bestand der grOf3te Nachteil der Anordnung. Die Prismen von verhPltnismat3ig groBer Masse deformierten sich namlich bei der Drehung unter dem EinfluS der Zentrifugalkraft und ihre spiegelnden Flachen warfen dasLicht astigmatischzuruck. Bei der Leitung des Lichtweges in Glas kann man diesen Fehler durch Anwendung von rechtwinkligen Glasparallelepipeden vermeiden, bei welchen das Licht durch die gegeniiberliegenden parallelen Seitenfliichen senkrecht ein- und austritt. Solche Glaskorper konnte man in dem Apparat, den ich zur Wiederholung des S a g n acschen Versuches benutzt habe, zwischen die Spiegel 8, und S,, bzw. S, und 8, einbeuen (Fig. 1). Bei diesen etwa 32 cm langen GTlaskSrpern war zu befurchten, daB sie durch den EinfluS der Zentrifugalkraft sich durchbiegen werden. Sind dann die Endflachen nicht mehr parallel, so wirken sie als Prismen und lenken das Licht ab. Ich habe deshalb bei meinen ersten diesbezuglichen Versuchen 246 B. PoglEny statt der Glaskijrper Fliissigkeitskammern mit Gummiwanden angewendet, die an beiden Enden mit dicken, parallelen Glasplatten verschlossen wurden. Die Stahlfassungen der abschlieBenden Glasplatten wurden mit dicken Konussen auf der Grund- bzw. Deckplatte des Apparates befestigt und das dickwandige Gummirohr, das diese Fassungen verband, wurde durch ein das Gummirohr umschlieBendes und auf der Grundplatte unabhangig befestigtes Stahlrohr gestiitzt. S o konnte sich das Gummirohr infolge der Zentrifugalkraft Fig. 1 nur wenig deformieren und die in ihm entstehenden Spannungen konnten auf die Fassungen der abschlieBenden Glasplatten kein in Betracht kommendes Drehmoment ausiiben. Bei einigen Versuchen wurde statt Gummirohres Bleirohr verwendet. Leider fuhrten die Versuche mit den Fliissigkeitskammern zu keinexn Ergebnis, obgleich ich von Alkohol und Wasser angefangen , durch verschiedene Ole hindurch bis Glyzerin eine game Reihe von Fliiesigkeitsn von verschiedener innerer Reibung durchprobiert habe. Bei j eder Fliissigkeitsfiillung haben die Interferenzstreifen je nach der Viskositat der Fliissigkeit mit geringerer oder groBerer Geschwindigkeit aber andauernd ihre Breite, Form und Orientierung geandert, fiber die Viederholung des Harresssehen Persuches 247 so dafi von einer Nessung keine Rede sein konnte. Einige Flussigkeiten, wie z. B. Alkohol und Wasser, wurden infolge chemischer oder elektrochemischer Einfliisse in den Kammern undurchsichtig, obgleich die Metallteile der Kammern innen dick elektrolytisch vergoldet wurden. Es blieb schliefilich nichts ubrig , als GlaskSrper zwischen die Spiegel einzubauen. Sie wurden zu diesem Behufe in Siemens-Martin-Stahlfassungen untergebracht, die dann durch je 8 Stuck dicker Konusse an der Grund- und Deckplatte des Apparates befestigt wurden. Die Versuche zeigten dam, da8 die 00 eingebauten Glaskijrper bei der Drehung standhalten. Auf Fig. 2, Taf. X sieht man zwei Aufnahmen des Streifensystems bei entgegengesetzten Drehrichtungen und 1500Umdrehungen pro Minute. Die dabei auftretende Streifenverschiebung betragt ungefahr 0,9 Streifenbreiten. Die Messungsergebnisse finden sich in den nachstehenden Tabellen. T ist die Zeitdauer einer Umdrehung, T! der Mittelwert fur zwei aufeinander folgende, miteinander kombinierte Aufnahmen, 6 und 5 die Streifenbreiten. Tabelle 1 - _ _-. ___ n 3 z * 9) i T,,, %ec a__-- ___ 63 U,O500 0,0499 64 0,0498 0,0506 65 0,0514 0,0511 66 0,0509 0,0507 67 0,0506 0,0505 68 0,0505 0,0509 69 0,0513 - - - 24. MLrz 1927 _ _ _ ~-~ ~~ ~ b,ll, ___ 1,882 1,900 1,915 - bm, 1,891 1,907 & __ ~ 11,176 9,918 11,229 xo,-xo, -- A T ~. -1,-258 1,891 - 0,665 L 311 --0,687 1,907 d ~. 0,663 0,695 1,936 1,941 1,955 1,958 1,925 1,938 1,948 1,956 9,855 11,268 9,861 11,207 -1='374 0,713 "*'' 1,925 -- - 0,729 1,938 -1,-407 - 0,722 1,948 -- - 0,688 1,956 0,728 0,739 0,729 0,700 - Mittel: 0,709 248 B. Pogciny - - - - - Tabelle 2 2 Marz . 17 __ __ __ El Sa2 i 3 2 Tsec %?c - xo bmrn bmm Q!3 -~ ~~~ ~~ .. 70 0,0500 _ ~ _ ~- _ _ ~ ~ ~ 1,869 7,856 0,0498 1,883 - ___ x ~ ~ ~ x =o As- b 1' A ::",: -_- _ ~- _ -- - 0,742 0,739 - 71 0,0496 0,0499 1,897 9,254 1,898 -- 0,705 0,703 72 0,0502 1,899 0,0500 73 0,0498 1,920 0,0500 1,909 1,928 7,916 9,277 :::it-1=,361 1,909 0,713 -- - 0,733 0,713 0,733 74 0,0502 1,936 0,0502 75 0,0503 1,933 0,0502 76 0,0501 1,954 0,0500 77 0,0499 1,938 7,853 1,934 9,265 ! 1,943 I 7,810 1 '1946 9,261 :,:::- 1,412 1,934 = 0,730 t-- 0,749 - -1'4-51 0,745 1,946 0,733 0,752 0,745 - __ S0 i 2!z D_4 _ - - Tabelle 3 26. Marz 1927 - bmm 4Qm 7 Mittel 0,732 A -. .~ 78 1,868 0,0495 1,880 0,680 79 0,0496 1,892 0,0496 1,898 so 0,0496 1,904 0,694 0,0494 1,915 0,715 81 0,0493 1,926 0,0496 1,923 0,699 82 0,0499 1,931 0,0498 1,930 0,698 83 0,0498 1,930 0,0496 1,938 0,705 84 0,0494 0,0493 85 0,0493 0,0492 86 0,0492 1,946 1,953 1,946 1,949 1,949 - 5,185 - 3,700 -1'-497 - 0,768 1,949 - L 485 - 0,762 1,949 0,757 0,750 - Mittel: 0,712 obey die Wiederholung des Harress sehen Persuches 249 Tabelle 4 - - =zr?E=z n eg 4 z G *,,, & 96 0,0396 97 0,0401 98 0,0394 99 0,0392 100 0,0405 101 0,0399 102 0,0400 103 0,0402 Psec 0,0398 0,0397 0,0393 0,0398 0,0402 0,0400 0,0401 - - 29. April 1927 - - _ _ - b,, bmm ft --_- _ 2,326 - 5,529 2,330 2,397 2,385 2,403 2,328 2,363 2,391 2,394 2,409 -2=,117 0,909 - 3,412 2,328 -5,621 2 209 2,363 = 0,935 L 202 -- 0,921 :$: -3,419 2,391 -- - 0,854 $; -5,463 -- - 0,870 0,904 0,928 0,905 0,850 0,874 2,416 2,415 2,419 -3,366 ::$ 2,415 -2,-200 - 0,911 - 5,566 2,415 2,419 -- - 0,907 - 3,372) 0,911 0,909 7 Mittel 0,897 Tabelle 5 3. Juni 1927 - Fsee bDlm bmm = A I _ _ 106 0,0395 107 0,0397 108 0,0399 109 0,0402 110 0,0396 0,0396 0,0398 0,0400 0,0399 2,552 2,580 2,595 2,590 ~ 2,555 2,566 2,587 2,592 I _ _ _ _ :$-- -5,665 2'379 - 0,931 - 3,286 2,555 -- - 0,906 - 5,612 - 3,264 -2,-348 2,587 - 01907 --21377 -0,917 - 5,641, 2,592 0,921 0,901 0,908 0,915 - Mittel: 0,911 250 B. Poga'ny Tabelle 6 - - -- - = 4. Juni 1927 -z3 d S E T,ec %c - bmm blu, xo =01-x0* 5 - __ =A- A i ____ ___ - __ ~ 112 0,0393 113 0,0398 114 0,0398 115 0,0399 116 0,0404 117 0,0395 118 0,0396 119 0,0397 0,0396 0,0398 0,0398 0,0402 0,0400 0,0396 0,0397 2,678 2,669 2,715 2,715 2,729 2,706 2,737 2,756 2,673 2,692 2,715 2,722 2,718 2,721 2,746 - 3,621 -6,077 - 3,60E - 6,090 - 3,661 - 5,97c -3,511 - 6,070 2,456 -- - 2,613 01919 --2,469 2,692 - Oi917 - 2,482 2,715 0,914 -.2,422 2,722 = 0,890 -2,3-02 2,718 -0J847 2,459 -- - 2,721 01903 _ 22,,57_ 5496 = 0,932 0,910 0,912 0,909 0,594 0,847 0,894 0,925 Mittel: 0,893 Tabelle 7 - __ - n pz0)=c' T,,, ?ec __ __- 126 0,0402 127 0,0398 128 0,0396 129 0,0396 130 0,0399 131 0,0398 0,0400 0,0397 0,0396 0,0398 0,0399 -5. Juni 1927 - 'mm 'mm __ 2,602 2,584 2,621 2,618 2,639 2,646 2,5@3 - 5,783 2,602 - 3,406 2,610 - 5,785 2,628 - 3,408 2,643 -5,813 - __ A 2 292 -L- = 0,884 2,593 -- - 29377 0,913 2,602 - .3L 79 0,908 2,619 2 371 = 0,904 2,628 0,884 0,906 0,899 0,899 - ~ 2,4-05 - 0,910 2,643 0,908 Mittel: 0,89s uber die Wiederholung des Harressschen Persuches 251 Tabelle 8 T8ec ~~ 0,0397 0,0396 0,0391 0,0402 136 I 0,0398 - - - 17. Juni 1927 - - %C b,,,, b,N A ~ - -- . 0,0397 0,0394 0,0397 0,0400 . _ _ -__ 3,730 3,723 3,716 3,726 3,735 3,734 3,733 3,754 3,775 - 6,969 - 3,624 - 7,021 - 3,602 -31-345- 0,898 3,733 - 3,397 3,726 = 0,912 -- - 0,916 __. ~ 0,891 0,898 0,909 -3'-423 - 0,912 3,754 0,912 - Mittel: 0,902 Tabelle 9 B i 'l a % rr,ec i,i:. ___ ~ ~ 137 0,0400 138 0,0398 139 0,0401 140 0,0401 141 0,0401 142 0,0400 143 0,0400 144 0,0400 145 0,0398 0,0399 0,0401 0,0401 0,040 1 0,0400 0,0400 0,0399 -25. Juni 1927 - b,N 4,m 1,099 1,106 1,106 1,111 1,114 1,116 1,115 1,118 1,123 1,103 1,106 1,109 1,113 1,115 1,117 1,118 1,121 -4,4701 - 3,485 - 4,471 - 3,478 - 4,475 - 3,479 -4,520 - 3,478 - 4,566 A - ~~ - _ _ -0,-985 1,103 - 01893 0,891 i Og8' = 0,891 0,889 1,106 - 10,190993 = 0,895 0,597 -0,-997 1,113 - 01896 0,898 t o 996 -- 0,893 1,115 0,895 -1,-041 - 0,932 1,117 0,932 L 042 -- 0,932 1,115 0,932 - --"OB8 - 0,971 1,121 0,969 Mittel: 0,913 252 B. Pogriny Tabelle 10 - - .__ ~ 28. Juni 1927 - __- 3s 2 2 T,,, ._ P~ I _ _ _ _ 146 0,0401 q,, __ bm, ~ ~- - 1,111 A _ -- - - 0,0401 0,888 0,090 147 0,0401 148 0,0399 0,0400 1,110 1,117 1,041:- 0,935 0,935 149 0,0400 150 0,0399 151 3,0400 152 0,0399 153 3,0400 0,0400 0,0400 0,0400 1,0400 3,0400 1,120 1,121 0,918 0,918 ' - 3,422 1,121 I 1,919231 -0,08,868- 6 0,886 I 1,122 1 1,018 =0,907 0,907 1,123 1,128 1,126 i I - 4,457 *L 060 -- 0,941 1,126 - 1,031 =: 0,915 D,941 0,915 1,126 - Mittel: 0,913 Tabelle 11 - - 1. Juli 1927 -- 154 0,0402 155 0,0402 156 0,0399 0,0402 0,0401 bmm ___ - 1,104 1,103 1,107 - bmu, -~ - 1,104 1,105 - 4,387 - 3,371 0,981 1,104 = 0,889 - 1,016 = 0,919 1,105 d _ - _ 0,893 0,921 0,0399 157 0,0399 0,0399 158 0,0399 I 0,0399 ~ 159 0,0399 1,112 1,114 1,120 1,110 1,113 1,117 1,011 = 0,911 - 4,382 1,110 -3,378 -4,413 hoo45 0,902 1,113 -- - 17035 0,927 1,117 0,909 0,900 0,925 0,0400 160 0,0401 1,123 1,122 -3,384 1,122 1,917 0,0401 1,123 1,124 -- c 0,923 1,925 Mittel: ),913 ftber die WiederAolung des Harressschen Versuches 253 T a b e l l e 12 - - - - = 21.= Juli 1927 t:; AZ ~_ PI _ 162 163 164 165 166 T*e, - 0,0395 0,0399 0,0399 0,0399 0,0399 %m bmm . -_____ _ 0,929 0,0397 0,935 0,0399 0,933 0,0399 0,936 0,0399 0,939 6,, __ 0,932 0,934 0,935 0,937 - ~ ~- - -4,271 0,854 - 3,414 -0=,932 0,916 - -0-'830 0,889 - 4,247 0,934 -0-1834 - 0,892 -3,413 0,935 -0-'845 - 0,902 0,937 A ~. 0,909 0,887 0,890 0,900 Mittel: 0,896 Tabelle 13 - - - - - __ 23. J u l i 1927 . - sE.4ci - Z Z Tsec r7bec bm, Lm - h ____ -. __ ~ ~.. 167 0,0399 0,939 - _ _ A - ___ 0,0400 168 0,0401 0,942 0,941 0,935 169 0,0400 170 0,0401 171 0,0400 0,0401 0,0401 0,0401 0,949 0,953 0,957 0,946 0,951 0,955 -= - 4,251 0,946 0,885 -- - 0,890 - 3,405 0,951 2 086- 0 - 0,901 -4,265 0,955 0,887 0,892 0,903 172 0,0401 173 0,0401 0,0401 0,0401 0,957 0,966 0,957 0,962 - L 0846 = 0,884 3,419 0,957 0,886 -- -4,299 f 0880 -- 0,915 0,962 0,917 Mittel: 0,903 Bei zwei aufeinander folgenden Aufnahmen drehte sich der Apparat in entgegengesetzter Richtnng. Bei der Auswertung der Platten wurde die Lage der Interferenzstreifen in bezug auf einen mit dem Streifensystem zusammen photogaphierten und mit den Streifen parallelen Spinnfaden be- 254 B. Pog4ny Tabelle 14 - - - 24. Juli 1927 - ‘bee bm, bmm :;::: ___ ~ ~_. _ 174 0,0400 0,926 - 4,323 0,0400 0,929 -- - 0,932 0,932 175 0,0400 0,932 0,0401 176 0,0401 0,948 0,0400 177 0,0399 0,919 0,0400 178 0,0400 0,937 0,940 0,934 0,928 - 3,457 - 4,289 -3,457 - 4,299 0 832 20. ,9.40--= 0,885 0,857 - -0,-832 0,934 01891 0,691 --0’842 -0,907 0,928 j 0,907 1 Mittel: 0.904 Tabelle 15 - - - - __ ~- 26. J u l i 1927 - ~. S& G - ~ 180 ‘see __ 0,0400 181 0,0400 182 0,0399 183 0,0401 184 0,0401 185 0,0399 186 0,0400 Fsee -__ 0,0400 0,0400 0,0400 0,0401 0,0400 0,0400 bmm 0,919 0,922 0,927 0,935 0,930 0,934 0,937 - A- A ti T ___ 0,921 L 00,982410. = 0,912 0,912 0,925 -0o,,-8g5225 - 0,921 ;:,0 -2,719 0,930 L-- 0,902 0,921 0,902 - 3,558 0,932 0,932 0,936 I -2,711 ~ - 3,544 j - 2,703 1 . 1 -0=,847 0,909 0,932 -0J-833 -0,894 0,932 0,841 = 0,898 0,936 0,911 0,594 0,895 - Mittel: 0,906 stimmt. B eichnet man die Lage des 0-ten Interferenz- streifens mit $, so ist die Lilge des A-ten Streifens: X, = X , +. k b , wo b die Streifenbreite bedeutet. Aus den mit dem A b b e schen Komparator gemessenen X,-Werten wurden Xo und b nach Ober die Wiederholung des Harressschen Persuches 255 der Methode der kleinsten Quadrate berechnet. AT ist die i n Streifenbreiten gemessene Verschiebung, die zur Umdrehungszeit F gehdrt. A gehort zu 27 = 0,04 Sek. bzw. in Tabb. 1-3 zu T = 0,05 Selr. Rei der Bestimmung von X , mit dem Kom- parator wurde auf jeden Interferenzstreifen 1Omal eingestellt. Die photographische Platte war 20 m m breit, von den breiten Interferenzstreifen kamen also 6-6 Streifen, von den engeren etwa 19 Streifen auf die Platte, man bekam also soviel Glei- chungen zur Bestimmung von Xo und b. Wie aus den Tabellen ersiehtlich, hat sich die Streifenbreite wahrend einer Aufnahmeserie langsam vergroaert, zwischen zwei aufeinander folgenden - ~ 4 ~ ~ 7 2 ~ 7 ~ 9 8 I80 - B61 - - 182 I I 783 - f€4- 185 7%- 1111111111111 Ill1 1111111111111 Ill1 I I I I I I I I I I I 1121 I I I I I i I I I I I I I I 1 1 F5 I I I I Illllllllllll~ll I I I I I I I I I I I 11% I I I I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1I l l 1 1 Fig. 3 Aufmhmen im Durchschnitt urn 0,2 Proz., es blieb also auf das Resultat nicht ohne EinfluB, welcher Streifen als O-Streifen angesprochen wurde. Offenbar ist der Streifen mit dem Phasen- unterschied 0 derjenige, der seiue Lage in bezug auf den Spinn- faden trotz der langsam zunehmenden Streifenbreite nicht Zindert. Zur Bestimmung des 0-ten Streifens wurden also die Streifen- systeme der aufeinander folgenden Aufnahmen auf Millimeter- papier gezeichnet. Auf der so entstehenden Fig. 3 ist der O-te Streifen sofort erkennbar. Die Aufnahmen nurden mit der Heraeusschen Punkt- larnpe mit der griineu Quecksilberlinie I = 546 ,up Wellen- Iange gemacht, mit einer Expositionsdauer von 1 Minute. Zu dieser Wellenlinge und 1500 Umdrehungen pro Minute gehort laut Formel (2) der Wert (3) A = 0,906 , 256 B. Poghny. Wiederholung des Harressschen Yersuches und zu 1200 Umdrehungen pro Minute der Wert: (4) A = 0,125. Stellt man nun die Werte zusammen, die aua j e einer Serie von am selben Tage hintereinander gemachten Aufnahmen gewonnen wurden, EO erhalt man: 1200 Umdreh. pro Mio. A A - d, 0,709 0,732 0,712 - 0,009 -+0,014 0,006 A, = 0,7181 1500 Umdreh. pro Min. __A__ 0,897 0,911 0,898 0,899 0,902 0,913 0,913 0,913 0,896 0,903 0,904 0,906 --__A_- d, +--000,,,000000767 - 0,005 - 0,002 ++0,009 0,009 4- 0,009 - 0,008 -0-,001 +0,002 A, = 0,904 Die erhaltenen Mittelwerte stimmen innerhalb 1 Proz. mit den berechneten uberein. (Eingegangen 9. Dezember 1927) Annalen der Phgsifi, IV. Folge, Band 85 Tafd X Fig. 2 i3. P o g i n y