Sivut kuvina
PDF
ePub

TOM. XLVI. N:o 6.

OM

TURMALINENS TERMISKA DILATATION

AV

KARL F. LINDMAN.

HELSINGFORS 1916,

1. Inledning.

1. Enligt en metod, som grundade sig på en medelst hävstänger och ljusvisare (spegel, tub och skala) alstrad förstoring av utvidgningen, erhöll PraFF 1) följande värden på turmalinens lineära utvidgningskoefficienter (@, och «2) för en medeltemperatur av + 50° C (observationerna gjordes vid vattnets fryspunkt och kokpunkt):

[merged small][merged small][ocr errors][merged small][merged small][merged small][ocr errors][ocr errors][ocr errors]

FIZEAU, vilken utförde sina mätningar enligt den optiska interferensmetoden, fann däremot vid undersökning av ett stycke grön brasiliansk turmalin, som vid hans försök uppvärmdes mellan de ungefärliga temperaturgränserna + 10° och + 70°C, värdena 2)

-6

ay=(3,06 + 0,0183 t) · 10 och ry=(7,77 + 0,03201). 10.

- 6

För t= 50° C erhåller man enligt dessa formler ·&n=3,975 · 10 och a,=9,370 - 10. Medan sålunda det Fizeau'ska värdet på , för t= 50° fullständigt överensstämmer med det av PFAFF erhållna, avvika de av dessa observatörer funna värdena på a, mycket starkt från varandra.

Kännedomen om turmalinens termiska utvidgning har en ganska stor teoretisk bety. delse, i det att frågan, huruvida den hos vissa kristaller och speciellt hos turmalin alstrade s. k. pyroelektriciteten fullständigt kan återföras till piezoelektriska verkningar eller om även en ,,Sann“ pyroelektricitet existerar, blivit besvarad olika, beroende på från vilka värden på turinalinens utvidgningskoefficienter man utgått. Stödande sig på de PFAFF’ska värdena för turmalinens termiska utvidgning kommo RIECKE och Voigt 3) sålunda till att börja med till det resultat, att den genom en temperaturförändring alstrade elektriseringen av turmalinen – i överensstämmelse med en av RÖNTGEN ävensom av piezoelektricitetens upptäckare J. och P. CURIE förfäktad asikt - fullständigt kunde anses härröra av den genom temperaturförändringen samtidigt alstrade deformationen av kristallen. Uppmärksamgjord på de av FIZEAU erhållna värdena för turmalinens termiska utvidgning, vilka tidigare undgått såväl honom som RIECKE, föranstaltade Voigt 1) en undersökning av det av honom och RIECKE i avseende å dess pyro. och piezoelektriska egenskaper förut undersökta turmaliustyckets termiska utvidgning, vilken undersökning utfördes i Zeiss optiska verkstad i Jena av dr PULFRICH med biträde av hr KELLNER. Enligt dessa försök, som utfördes med användning av ABBES interferensdilatometer ävensom en av REIMERDES ?) kort förut undersökt kvartsring, vilken därvid tjänade såsom jämförelsekropp, var för en medeltemperatur t = 41,0° Q1 =3,587 · 10 och för 1=52,5° a, = 3,729.10, varav erhölls

") F. PFAFF, Pogg. Ann., CIV, p. 171 ; 1858.

2) H. Fizeau, l'Annuaire du Bureau des Longitudes 1877, citerad enligt Jamin, Cours de physique, t. II, p. 80; 1878.

3) E. RIECKE och W. Voigt, Wied. Ann. 45, p. 551; 1892,

- 6

- 6

ay = (3,081 + 0,01235 t) · 10,

-6

samt för t= 33,5° 0,= 8,530. 10 och för t=50,5° a, = 8,895 · 10, varav åter erhölls

[ocr errors]
[ocr errors]
[blocks in formation]

- 6

- 6

Temperaturgränserna vid uppvärmningen voro approximativt + 10° och + 90° C.

Av dessa nya värden på a, och v, följde, såsom Voigt påvisade, att den genom en uppvärmning alstrade elektriseringen visserligen till största delen måste återföras till en verkan av deformationen, men att dock c:a 20 procent av densamma uppträda såsom en direkt verkan av temperaturförändringen och följaktligen skulle kvarstå, ifall man genom tryck av lämplig storlek kunde förhindra den termiska deformationen. Förekomsten av „sann“ pyroelektricitet hade sålunda enligt Voigt härigenom blivit påvisad hos turmalin.

Medan de konstanta termerna i de PULFRICH-KELLNER'SKA uttrycken för a, och a, syn. nerligen nära överensstämma med de motsvarande termerna i de av FIZEAU funna uttrycken, förete de motsvarande temperaturkoefficienterna rätt väsentliga avvikelser. Enligt de förstnämnda formlerna är för t= 50° a1 = 3,699 · 10 och a, = 8,885 · 10, vilka värden äro icke obe

tydligt mindre än de enligt FIZEAU's formler beräknade ovan anförda värdena. Även om specifika olikheter hos de undersökta turmalinstyckena i någon mån kunna hava bidragit till de sistnämnda avvikelserna, kunna dessa även, såsom av det på sid. 10 o. 14 anförda skall framgå, förklaras genom den av mig påvisade omständigheten, att det av Reimerdes funna värdet för den såsom jämförelsekropp använda kvartsringens axiala utvidgningskoefficient, varav PULFRICH och KELLNER i nyssnämnda fall gjort brukt, för t= 50° är c:a 0,25 · 10 enheter för litet. Såsom av de tidigare anförda observationsdata framgår, äro för övrigt de medeltemperaturer, för vilka utvidgningen blivit av de sistnämnda observatörerna direkt bestämd, för nära varandra och till antalet alltför få för att tillåta en för en mera än några tiotal grader omfattande temperaturintervall giltig bestämning av de i formlerna för a, och a, ingående konstanterna (den medel

[ocr errors]

6

) W. Voigt, Wied. Ann., 66, p. 1030; 1898.
2) F. REIMERDES, Inaug. Dissert., Jena 1896.

temperatur, av + 22,2° C, till vilken Voigt's undersökning av sambandet mellan pyro- och piezoelekriciteten hänför sig, faller sålunda redan icke oväsentligt utom de PULFRICH-KELLNER’ska formlernas giltighetsområde). Även om det nyssnämnda felet hos värdena på a, och d, icke kvalitativt inverkar på riktigheten av Voigt's slutsats angående förekomsten av sann pyroelektricitet hos turmalinen, är dock såväl av nyss antydda orsaker som för möjliggörande av en noggrannare kvantitativ beräkning av pyroelektriciteten, en möjligast exakt och en vidare temperaturintervall omfattande kännedom om turmalinens termiska dilatation av nöden ).

2. Omedelbart efter och i sammanhang med de försök rörande kvartsens termiska dilatation, som jag med av firman Zeiss till mitt förfogande ställda hjälpmedel utförde i fysikaliska institutet i Jena under vintern 1898–1899 och över vilka jag först helt nyligen offentliggjort en detaljerad redogörelse 1), utförde jag även en undersökning av turmalinens termiska utvidgning såväl parallellt med som vinkelrätt mot optiska axeln, vilken undersökning omfattade temperaturer mellan c:a +6° och + 320° C. Den kristall, jag undersökte, utgjordes av samma av PULFRICH och KELLNER tidigare undersökta turmalintärning, vilken skurits ur det ovannämnda av RIECKE och Voigt i andra avseenden undersökta turmalinstycket och som av prof. Voigt (i Göttingen) beredvilligt ställdes till min disposition. Av de tvenne omsorgsfullt polerade speglande ytorna hos denna tärning var den ena orienterad I mot och den andra || med den kristallografiska huvudaxeln, medan de motstående ytorna, så när som på de tre små utsprång, vilka tjänade såsom fötter, voro konkavt urholkade och svärtade. Genom mätning med ABBE's

. kontaktmikrometer erhöll jag för tärningens höjd värdena 9,686 mm I mot axeln och 9,901 mm || med axeln, vilka värden inom felgränserna överensstämma med de av Voigt på grund av KELLNERS mätningar anförda värdena (resp. 9,686 och 9,900 mm). Såsom jämförelsekropp använde jag den tidigare nämnda av REIMERDES och senare av mig undersökta c:a 10,1 cm höga kvartsringen, inom vilken turmalintärningen placerades på den för båda gemensamma bottenplattan. Försöken utfördes enligt den optiska interferensmetoden med tillhjälp av PULFRICH's interferensmätningsapparat, och var försöksanordningen densamma, som jag tidigare hade använt vid undersökning av kvartsens dilatation vinkelrätt mot optiska axeln. Såväl beträffande denna försöksanordning som betydelsen av de i det följande använda beteckningarna hänvisas till min ovan citerade avhandling om kvartsens termiska dilatation. I fråga om kvartsringens utvidgning har jag självfallet gjort bruk av de genom min undersökning av densamma erhållna värdena.

*) Emedan den vid de PULFRICH-KELLNER’ska försöken använda apparaten var identisk med den av REIMERDES använda, är det icke heller otänkbart, att det fel, som uppträdde vid den sistnämndes undersökning av kvartsen, i större eller mindre grad upprepats vid de förras försök med turmalinen.

2) KARL F. LINDMAN, Acta Soc. Scient. Fenn. XLVI, N:o 5; 1916.

« EdellinenJatka »