Ueber Radiophonie. Mit Abbildungen. Ueber Radiophonie. Prof. Graham Bell hat am 21. April d. J. in einem in der National Academy of Arts and Sciences gehaltenen, u.a. im Engineering, 1881 Bd. 31 * S. 481 wiedergegebenen Vortrage die Ergebnisse seiner jüngsten Versuche auf dem Gebiete der Radiophonie, Photophonie und Spectrophonie veröffentlicht, die hier im Anschlüsse an die früheren Beschreibungen (1880 238 409 und 1881 240 318) im Auszuge wiedergegeben werden mögen. Als Bell in Paris mit den Versuchen Mercadier's bekannt wurde, welche klar bewiesen, daſs die Erzeugung von Tönen durch intermittirende Lichtstrahlen einer Oberflächenwirkung zuzuschreiben seien, wie Bell schon früher vermuthet und durch Versuche nachzuweisen versucht hatte, veranlaſste er S. Tainter zu weiteren Versuchen und diese ergaben, daſs Baumwolle, Kammgarn, Seide, überhaupt Faserstoffe bedeutend lauter unter dem Einflüsse der intermittirenden Lichtstrahlen tönten als feste Körper, wie Krystalle oder die bisher verwendeten Platten. Zur Erzielung noch besserer Resultate schloſs Tainter die zu untersuchenden Stoffe in einen durch eine Glasplatte verschlossenen Messingtrichter ein, welcher mit einem Hörrohre verbunden ist. Tainter erhielt bei Faserstoffen stets mit den dunkelsten Farben die besten Ergebnisse. Da weiſse Baumwolle lautere Töne als irgend ein anderer weiſser Faserstoff ergab, schwärzte Tainter etwas Baumwolle mit Lampenruſs. Dieser verstärkte die Töne bedeutend und Tainter versuchte deshalb Lampenruſs allein. Er setzte ungefähr einen Theelöffel voll davon in einem Reagensglase den intermittirenden Strahlen aus und erhielt einen lauteren Ton als je bei diesen Versuchen. Noch stärkere Töne jedoch gab beruſste Drahtgaze. Die auſserordentliche Wirksamkeit des Ruſses bewog Bell, den vorerwähnten Messingtrichter an Stelle des Selens in seinem Photophon als. Empfänger zu verwenden. Der Durchmesser des Gebers sowohl, wie des Empfängers betrug 5cm und die Entfernung zwischen Geber und Empfänger 40m, also das 800 fache des Durchmessers. Bei noch gröſseren Entfernungen würde es zu schwierig geworden sein, den Lichtstrahl ohne Hilfe eines Heliostaten beständig auf den Empfänger gerichtet zu erhalten. Das Versuchsergebniſs war günstig: leise in den Geber gesprochene Worte und Sätze werden von dem Empfänger hörbar und verständlich wiedergegeben. Die durch die Versuche erwiesene Thatsache, daſs Stoffe von lockerem Gefüge, wie Baumwolle, Kork, Schwamm, Platinschwamm, Lampenruſs u. dgl., lautere Töne als alle anderen Stoffe unter der Einwirkung intermittirender Lichtstrahlen ergeben, erklärt Bell aus der Erwärmung und der dadurch verursachten Ausdehnung der Theilchen, welche eine Zusammenpressung der Lufträume zwischen den Theilchen bewirkt, wodurch die Luft ausgestoſsen wird, etwa wie Wasser aus einem Schwamm, welcher gedrückt wird. Die Kraft, mit der die Luft ausgestoſsen wird, wird noch wesentlich durch die Ausdehnung der Luft selbst zufolge der Berührung mit den erwärmten Ruſstheilchen erhöht. Beim Abschneiden des Lichtstrahles tritt das Entgegengesetzte ein. Preece beobachtete diese Erscheinung auch und sprach sich in seinem am 10. März vor der Royal Society gehaltenen Vortrage auf Grund von Versuchen dafür aus, daſs die Platten überhaupt nicht vibriren, daſs vielmehr, wie Prof. Hughes behauptet hatte, die Ausdehnung und Zusammenziehung der in dem hohlen Räume hinter der Platte eingeschlossenen Luft den Ton erzeuge. Bell pflichtet nun dieser Ansicht aus folgenden Gründen nicht bei: 1) Wird ein intermittirender Lichtstrahl auf eine Platte von Hartgummi o. dgl. gerichtet, so hört man nicht nur unmittelbar hinter dem empfangenden Theil einen musikalischen Ton, sondern auch, wenn man das Ohr gegen irgend einen Theil der Platte richtet, selbst wenn dieser 0m,3 und mehr von der Stelle entfernt ist, auf welche der Lichtstrahl fällt. 2) Wird der Lichtstrahl auf das Diaphragma eines Blake'schen Mikrophonsenders gerichtet, so hört man in dem damit verbundenen Telephon laute musikalische Töne. Der das Mikrophon umgebende hölzerne Kasten muſs bei diesem Versuche zur Vermeidung eingeschlossener Luftschichten in der Nähe des Diaphragmas abgenommen werden. Aus diesen beiden Versuchen schlieſst Bell, daſs der intermittirende Lichtstrahl unmittelbar Schwingungen des Diaphragmas hervorruft. Nach Rayleigh's Rechnung können zur Hervorrufung von Tönen geeignete Schwingungen sehr wohl durch periodisches Zuführen und Wegnehmen von Warme erzeugt werden. Preece versuchte daher, jedoch ohne Erfolg, die durch intermittirende Lichtstrahlen hervorgerufene Ausdehnung und Zusammenziehung eines dünnen Streifens so zum Oeffnen und Schlieſsen eines Stromkreises zu verwenden, daſs in einem eingeschalteten Telephone ein musikalischer Ton vernehmbar würde. Ein hörbarer Ton wird indessen nach Rayleigh schon durch Schwingungen erzeugt, deren Weite weniger als ein Zehnmilliontel-Centimeter beträgt, – eine Bewegung, die sicher nicht zum Oeffnen und Schlieſsen des Stromes in der von Preece versuchten Weise ausreicht. Die folgenden von Tainter gemachten Versuche entscheiden mehr zu Gunsten der Ansicht Rayleigh's. Fig. 1., Bd. 241, S. 314 Ein Streifen, ähnlich dem von Preece verwendeten, wurde mit dem einen Ende (wie A in Fig. 1) im Mittelpunkte eines Eisendiaphragmas normal zu demselben befestigt und dann straff angespannt. Sobald der intermittirende Lichtstrahl auf den Streifen gerichtet wurde, vernahm man mit dem Hörrohre C einen deutlichen, klaren Ton; derselbe kann durch eine rasche Ausdehnung und Zusammenziehung des in Untersuchung befindlichen Stoffes, ebenso gut aber auch durch Trans Versalschwingungen des Streifens entstehen. Zur weiteren Untersuchung wurde ein zweiter dünner Streifen D in der nämlichen in Fig. 1 dargestellten Weise an dem Streifen A blos in dessen Mitte befestigt. Wenn nun die Schwingungen des Diaphragmas B von einer auf den Streifen A wirkenden stoſsenden Kraft herrührten, so durfte – wie angenommen wurde – durch die Hinzufügung des Streifens D die Erscheinung sich nicht ändern; wenn hingegen die longitudinale Ausdehnung und Zusammenziehung die erregende Ursache war, so muſste der Ton verschwinden oder wenigstens schwächer werden. Der auf den Streifen D fallende Lichtstrahl wurde nun unterbrochen und die Geschwindigkeit der Unterbrechungsscheibe allmählich bis auf Null verringert. Es wurde dabei nur bei einer gewissen Umdrehungsgeschwindigkeit ein schwacher Ton hörbar. Dieses Ergebniſs stimmt zu dem ersteren; es hätte nur bei jener bestimmten Unterbrechungsgeschwindigkeit die Zahl der Unterbrechungen mit der Schwingungszahl des Streifens D übereinzustimmen, so daſs sich der Streifen in diesem Falle ganz wie eine Stimmgabel verhielt, deren Ton auf einer Saite angeschlagen wird. Die VersucheAuch mit festen Körpern wurden noch sehr viele Versuche angestellt und dabei bei sorgfältiger gewählten Versuchsbedingungen Töne von Kohle und dünnem Mikroskopglas – welche in dem Bostoner Vortrag (vgl. 1880 238 413) als unempfindlich bezeichnet worden waren – sowie von gepulvertem Chlorkalium erhalten., welche Bell über die Wirkung intermittirender Lichtstrahlen auf Flüssigheiten machte, führten trotz des hohen Absorptionsvermögens der meisten, welches die Erzeugung ganz besonders kräftiger Töne erwarten lieſs, zur Auffindung einer nur kleinen Anzahl tönender Flüssigkeiten. Die erzeugten Töne waren nur mit der gröſsten Aufmerksamkeit wahrzunehmen. Die Flüssigkeiten wurden in sehr lange Reagensgläser gefüllt, deren Oeffnungen man jeweilig mit einem Hörrohre verband. Die intermittirenden Lichtstrahlen wurden zur Vermeidung von Nebenwirkungen auf den mittelsten Theil des Glases gerichtet. Ein schwacher Ton war zu hören: bei mit Tinte gefärbtem Wasser, Schwefeläther, Ammoniak, ammoniakalischer Kupfervitriollösung, Schreibtinte, Indigolösung in Schwefelsäure und Chlorkupferlösung. Schwefeläther und Chlorkupferlösung lieferten die besten Töne. Bei seinen früheren Versuchen mit dem Photophon hatte Bell gefunden, daſs das Selen im Empfänger sehr verschiedenartig wirkte und daſs es schwer war, zwei Selenstücke zu finden, die unter gleichen Versuchsverhältnissen dieselben Resultate lieferten, selbst wenn beide von ein und demselben gröſseren Stück herrührten. Dr. Chichester Bell am University College in London hielt nun die chemische Unreinheit des Selens für die Ursache dieser Erscheinung und die angestellte Analyse ergab auch fast 1 Proc. Beimischung von Schwefel; auſserdem wurden noch Eisen, Blei und Arsenik, sowie Spuren von organischen Stoffen gefunden. Auch mit Tellur, bei welchem Professor W. G. Adams eine Beeinflussung des elektrischen Widerstandes durch das Licht nachgewiesen hatte, wurden – abweichend von den älteren Versuchen – bei den neueren Versuchen mit Tellurspiralen im Telephone Töne gehört, besonders wenn die Spirale und die Batterie in den primären, das Telephon in den secundären Kreis einer Inductionsspule eingeschaltet wurden. Fig. 2., Bd. 241, S. 315 Wegen der auſserordentlichen Empfindlichkeit des Lampenruſses ersetzte Tainter schon vor der im Januar erfolgten Rückkehr Bell's nach Amerika das Selen in dem elektrischen Photophonempfänger durch oben genannten Stoff. Er ging dabei von der Ansicht aus, daſs die durch die intermittirenden Strahlen im Ruſs erzeugte Molecularbewegung sich in gleicher Weise auf einen denselben durchlaufenden elektrischen Strom übertragen würde. Auf eine Glasplatte wurde Silber niedergeschlagen und dann der Niederschlag auf einer schmalen Zickzacklinie z (Fig. 2) wieder entfernt, so daſs nun der Silberbelag der Glastafel aus zwei gegen einander isolirten Hälften s bestand. Dieser zickzackförmige Zwischenraum wurde nun mit Lampenruſs ausgefüllt und die beiden Silberbeläge nebst einem Telephon in den Schlieſsungskreis einer Batterie gelegt. Der intermittirende Lichtstrahl rief in dem Telephon einen lauten Ton hervor, und es konnte die Vorrichtung auch mit Erfolg zum Fernsprechen verwendet werden. Gleichzeitig fanden Bell und Tainter, daſs Ruſs zu tönen begann, wenn ein intermittirender elektrischer Strom hindurchgeschickt wurde, und daſs er demgemäſs als Telephonempfänger zur Wiedergabe der Sprache auf elektrischem Wege benutzt werden kann. Aus den Versuchen Bell's, Tainter's, Mercadier's u.a. über die Wirkung intermittirender Lichtstrahlen ergab sich übereinstimmend eine groſse Verschiedenheit der Tonstärke verschiedener Körper unter gleichen Versuchsverhältnissen. Bell und Tainter glaubten nun, aus der Messung dieser verschiedenen Tonstärken werthvolle Aufschlüsse zu erhalten; sie benutzten zu diesem Zwecke als Maſs die Strecke, um welche ein Körper von dem Brennpunkte der Linse, durch welche die Lichtstrahlen gingen, entfernt werden muſste, damit die Töne eben aufhörten. Die gefundenen Werthe lagen zwischen 1m,51 beim Zinkdiaphragma (polirt) und 6m,50 beim schwarzen Garn, während bei Lampenruſs ein vollständig hörbarer Ton noch in einer Entfernung von 10m zu hören war; weiter aber konnte der Empfänger wegen Mangel an Raum nicht entfernt werden. Tainter's Apparat zur Vergleichung der Tonstärken zweier Stoffe enthält zwei gleich groſse Linsen in einem Schirme; diese werfen die Lichtstrahlen auf zwei gegenüber liegende Punkte einer Unterbrechungsscheibe, hinter der sich in zwei gleich groſsen, auf Prismen verschiebbaren Empfängern die zu untersuchenden Stoffe befinden. Ein vor der Unterbrechungsscheibe schwingendes Pendel bewirkt, daſs immer nur ein Strahlenbündel zu seinem Empfänger gelangen kann, also beide Stoffe abwechselnd tönen. Die Empfänger sind durch Kautschukschläuche mit einem gemeinsamen Hörrohre verbunden; einer derselben wird nun auf einen bestimmten Punkt des mit Theilung versehenen Prismas eingestellt und der andere so lange verschoben, bis beide Tone gleich stark sind. Die Entfernung zwischen beiden Empfängern ist dann der Vergleichswerth. Fig. 3., Bd. 241, S. 316 Bell wiederholte Mercadier's Versuche über die Natur der Ton erzeugenden Strahlen, erhielt indessen in einigen Punkten von denen Mercadier's abweichende Ergebnisse. Bell benutzte an Stelle des von Mercadier verwendeten elektrischen Lichtes das Sonnenlicht. Ein Heliostat A (Fig. 3) warf einen Sonnenstrahl durch die achromatische Linse B, den Spalt C, eine zweite achromatische Linse D und das Schwefelkohlenstoffprisma E auf den Empfänger G. Das erhaltene Spectrum zeigte die hauptsächlichsten Absorptionslinien sehr deutlich. Die Unterbrechungsscheibe erzeugte 500 bis 600 Unterbrechungen in der Secunde. Das Spectrum wurde nun mit dem mit einem Spalte versehenen Empfänger G untersucht. Abweichend von Mercadier vernahm Bell in jedem Theile des sichtbaren Spectrums Töne mit Ausnahme der äuſseren Hälfte des Violet. Sonst waren die Ergebnisse mit denen Mercadier's übereinstimmend. Bell wendete an Stelle der bisher im Empfänger benutzten, beruſsten Drahtgaze verschiedene Stoffe an. Als der Empfänger mit rothem Garn gefüllt wurde, zeigten sich ganz andere Erscheinungen. Das Maximum der Tonintensität lag im Grün und zwar in dem Theile, in welchem die rothe Wolle schwarz erschien. Zu beiden Seiten des Maximalpunktes erstarb der Ton allmählich und zwar einerseits in der Mitte des Indigoblau, andererseits im unsichtbaren Roth. Bei grüner Seide lagen die Grenzen in der Mitte des Blau und im Anfang des unsichtbaren Roth. Das Maximum war im Roth. Hartgummischnitzel ergaben ein Maximum im Gelb; die Grenzen lagen in dem Uebergang zwischen Grün und Blau und an der äuſseren Grenze des Roth. Zur Untersuchung von Schwefeläther wurde ein Reagensglas an Stelle des Empfängers G verwendet. In allen Theilen des sichtbaren Spectrums herrschte vollständige Stille, nur an einem gewissen Punkte des unsichtbaren Roth war ein deutlicher Ton vernehmbar. Bei Joddämpfen lag das Maximum im Grün und die Grenzen einerseits zwischen Blau und Indigoblau, andererseits in der Mitte des Roth. Stickstoffoxydul ergab in allen Theilen des Spectrums Töne mit Ausnahme des unsichtbaren Roth. Das Maximum schien im Blau zu liegen. Bei Verwendung eines Selenempfängers mit Batterie und Telephon lag das Maximum im Roth. Die Töne erstreckten sich einerseits bis in das unsichtbare Roth, andererseits bis in die Mitte des Violet. Bell verglich nun die erhaltenen Resultate mit den Absorptionsspectren verschiedener untersuchter Stoffe und fand, daſs die Natur der intermittirenden Strahlen, welche verschiedene Körper tönen machen, von der Natur der den Strahlen ausgesetzten Körper selbst abhängt und daſs die Töne immer durch solche Strahlen des Spectrums erzeugt werden, welche der betreffende Stoff absorbirt. Die Ergebnisse dieser Versuche führten Bell zur Construction eines neuen Instrumentes, welches er Spectrophon (vgl. Proceedings of the Philosophical Society of Washington, 16. April 1881) nennt. An einem gewöhnlichen Spectroskop entfernte er das Okular und ersetzte dasselbe durch ein Hörrohr; die zu untersuchenden Stoffe werden in den Brennpunkt des Instrumentes gebracht und zwar hinter eine Blende mit Spalt. Wird nun z.B. das Innere des spectrophonischen Empfängers angeruſst und mit Stickstoffoxydgas gefüllt – eine Zusammenstellung, welche in allen sichtbaren wie unsichtbaren Theilen des Spectrums gut hörbare Töne liefert, – so werden, wenn die intermittirenden Strahlen durch irgend einen Stoff, dessen Absorptionsspectrum gesucht wird, gehen, bei der Untersuchung des Spectrums Perioden von Tönen und Stille wahrgenommen; die Stellen, bei denen Stille eintritt, stimmen mit den Absorptionslinien des untersuchten Stoffes überein. Allerdings ist nicht zu verkennen, daſs in den sichtbaren Theilen des Spectrums das Auge weit sicherere Beobachtungen zuläſst; für die Untersuchung der unsichtbaren Theile des Spectrums jedoch hat die Beobachtung mit dem Ohre sicher hohe Bedeutung. Für die Untersuchung der unsichtbaren Theile des Spectrums genügt Lampenruſs allein im Empfänger vollständig; derselbe gibt namentlich im unsichtbaren Roth sehr deutliche Töne. Mit dem Spectrophon wurden u.a. folgende Versuche angestellt: 1) Der Lichtstrahl wurde durch eine gesättigte Alaunlösung geleitet. In dem unsichtbaren Roth zeigte sich ein schmales Band von Strahlen der schwächsten Brechung, welches die Reihe der Töne unterbrach; die Töne in dem sichtbaren Theile des Spectrums schienen unverändert zu sein. 2) Ein dünnes Hartgummiplättchen wurde eingeschaltet. Es ergaben sich sehr deutliche Töne in jedem Theile des unsichtbaren Roth, aber gar keine in dem sichtbaren Theile des Spectrums mit Ausnahme der äuſseren Hälfte des Roth. – Diese beiden Versuche erklären die schon früher von Bell beobachtete Erscheinung, daſs Selen auch Töne ergab, wenn der Lichtstrahl durch Hartgummi und Alaun gleichzeitig ging.