Innehållsförteckning. I. Inledande översikt a) Den optiska interferensmetoden för dilatometriska undersökningar b) Resultaten av tidigare undersökningar av kvartsens termiska dilatation och ändamålet med den föreliggande undersökningen. II. Försöksanordning I . . a) Interferensapparaten (kvartsarrangemanget). b) Abbes dilatometer. c) Upphettningsapparaten. III. Försöksanordning II a) Upphettningsapparaten och temperaturmätningen b) Interferensapparaten. c) Pulfrichs interferensmätningsapparat IV. Bestämning av den till interferensapparaten hörande kvartsringens medelhöjd före och efter en starkare upphettning samt revision av de vid försöken använda gula kvicksilverlinjernas våglängder. V. Undersökning av kvartsens termiska dilatation i optiska axelns riktning a) Beräkningsmetod VI. Undersökning av kvartsens termiska dilation i en mot optiska axeln vinkelrät riktning Rättelser och tillägg. På sid. 9 bör i stället för Mallard och Le Chatelier stå endast det senare namnet. På sid. 13, rad. 3 uppifrån avses med ordet „bestämningar" sådana, som utförts enligt interferensmetoden (Le Chatelier's på sid. 9 nämnda approximativa mätningar hänförde sig även till utvidgningen mot axeln). I. Inledande översikt. a) Den optiska interferensmetoden för dilatometriska undersökningar. 1. Vid mätning av fasta kroppars lineära utvidning genom värme hava huvudsakligen tvenne principiellt olika förfaringssätt kommit till användning. Enligt det ena av dessa förstoras utvidgningen i möjligast hög grad medelst ett system av hävstänger (dels mekaniska, dels optiska), varvid den verkliga utvidgningen beräknas med kännedom om hävstångsarmarnas (resp. ljusvisarnas) längd. Enligt det andra förfarandet mätes längdutvidgningen direkt med tillhjälp av något precisionsinstrumeut, som tillåter en möjligast noggrann bestämning av små längder. Den förstnämnda metoden lider av olägenheten, att det icke är möjligt att med någon synnerligen stor noggrannhet bestämma den genom hävstängerna alstrade förstoringen. Med tillhjälp av ett mikroskop, kombinerat med en mikrometerskruv, eller medelst instrument, som grunda sig på användning av optisk interferens, har man däremot enligt det senare nämnda förfarandet uppnått en väsentligt större noggrannhet vid dilationsmätningar. Indirekt kan man även bestämma en isotrop fast kropps lineära utvidgning ganska noggrant, om man först genom vägning av kroppen i en vätska av bekant utvidgning (destillerat vatten) bestämmer dess kubiska utvidgning. Om substansen kan erhållas endast i form av små stycken eller om den är av anisotrop karaktär, kan någon annan metod för bestämning av dess lineära utvidgning i avseende å noggrannhet icke tävla med den av JERICHAU 1) härrörande och sedermera förnämligast av FIZEAU 2) och BENOÎT 3) tillämpade optiska interferensmetoden. Principen för densamma är som 1) E. B. JERICHAU, Forhandlinger ved de skandinaviske naturforskeres andet möde i Kjöbenhavn 1840, pag. 234. Pogg. Ann. Bd. 54, pg. 139; 1841. Sin enligt interferensprincipen konstruerade dilatometer benämnde JERICHAU „termomikrometer". 2) Resultaten av FIZEAU'S mätningar äro nedlagda i talrika avhandlingar i Annales de chimie et de physique och Comptes rendus under åren 1862-1869. Den ifrågavarande interferensmetoden tillskrifves vanligen FiZEAU och någon hänvisning till några föregångare har jag icke heller påträffat i FIZEAU's arbeten. Utom af JERICHAU har metoden dock före FIZEAU blivit använd även av A. J. ÅNGSTRÖM (Pogg. Ann. 86, p. 228; 1851). 3) J. R. BENOÎT, „Études sur l'appareil de Fizeau pour la mesure des dilatations", Travaux et mémoires du bureau intern. des poids et mesures, 1., 1881 och „Nouvelles études etc." ibid. 6, 1888. bekant följande. Ett luftskikt, begränsat av tvenne speglande ytor, belyses med monokromatiskt ljus, varvid alstras genom ljusvågornas interferens det under namn av Newtons ringar bekanta optiska fenomenet. Förändras luftskiktets tjocklek, inträder en vandring av interferensstrimmorna på det sätt, att en tjockleksförändring, lika med en halv våglängd av det använda ljuset, motsvaras av en så stor förskjutning av interferensfransarna, att var och en av dem nu komma att intaga den plats, som den närmast föregående förut innehade. Storleken av denna förskjutning sammanfaller med vad man benämner en strimbredd (,,Streifenbreite" avståndet mellan motsvarande punkter hos två närbelägna mörka linjer). Genom räkning av det antal strimmor, som vandrat förbi ett på den ena speglande ytan anbragt märke, kan man sålunda med kännedom om det vid försöket använda ljusets våglängd med stor noggrannhet bestämma den förändring, luftskiktets tjocklek undergått. = Huvudbeståndsdelen av FIZEAU'S dilatometer utgjordes av en av tre lika långa stâlskruvar uppburen planparallell skiva av stål med polerad yta („Fizeau's bord"). De genom den horisontellt ställda skivan gående vertikalt riktade skruvarna uppburo vidare en glasskifva, vars övre yta var plan och undre yta svagt konvex. Den sistnämda ytan och stålskivans övre yta begränsade då ett luftskikt, som vid belysning ovanifrån med natriumljus visade ett system av Newton'ska ringar, vilkas läge bestämdes med tillhjälp av ett system i den konvexa glasytan ingraverade märken. (JERICHAU hade för samma ändamål, d. v. s. för fixeringen av ringarnas läge, betjänat sig av ett förskjutbart mikroskop). Varje temperaturvariation medförde en förändring av skrufvarnas längd och således även av luftskiktets tjocklek, vilken kunde bestämmas genom observation av interferensstrimmornas förskjutning. Sedan stålskruvarnas utvidgningskoefficient på detta sätt blivit bestämd, erbjöd det icke någon svårighet att bestämma andra ämnens utvidgning relativt stålets och på grund därav även deras absoluta utvidgning. Ett planslipat och polerat stycke av det ämne, som var föremål för undersökning, placerades på det „FIZEAU'ska bordet" mitt emellan stålskruvarna, varvid luftskiktet mellan dess övre plana yta och glaslinsen tjänade såsom interferensskikt. Genom vridning av skruvarna kunde detta skikt göras mycket tunt, vilket var av fördel för interferensbildens tydlighet. Med tillhjälp av sin dilatometer utförde FIZEAU själv ett stort antal mätningar av fasta kroppars (speciellt kristallers) termiska utvidning. Dessa försök återupptogos senare av BENOÎT (1. c.), som i „Bureau international des poids et mesures" i Breteuil med en i tekniskt avseende förbättrad apparat utförde en stor mängd dilationsbestämningar. FIZEAU'S stålbord (stålskivan jämte skruvarna), vilket på grund av stålets termiska efterverkan icke var fullt tillförlitligt, ersattes av BENOÎT med ett dylikt av platinairidium. Upphettningskärlet, som inneslöt interferensapparaten, förbättrades även av BENOÎT, så att regleringen och mätningen av temperaturen kunde ske betydligt noggrannare än förut. BENOÎT's klassiska undersökningar bilda, såsom SCHEEL 1) framhållit, en väsentlig beståndsdel av vår kännedom om fasta kroppars termiska utvidgning. 2. Metoden har sedermera i flere väsentliga punkter ytterligare fullkomnats. Emedan de skilda interferenslinjerna, som vandra genom synfältet förbi de i täckglaset inristade mär 1) K. SCHEEL, Naturw. Rundschau, p. 157; 1907. |