Лекции

Несколько слов надо сказать о каждом из этих явлений. Во-первых, о накаливании головки и вообще твердого вещества приведу несколько фактов, равно относящихся ко всем этим явлениям. Ранее указывалось, что когда тонкий проводник, такой, как нить накаливания например, одним концом соединяют с выводом трансформатора высокого напряжения, нить накаляется частично вследствие тока проводимости, а частично вследствие бомбардировки. Чем толще и короче нить, тем большую важность приобретает последний фактор, и в конце концов, если нить превращается в головку, то весь нагрев происходит вследствие бомбардировки. Так и в последнем опыте головка накаляется от ритмических ударов свободно движущихся частиц в колбе. Этими частицами могут быть молекулы остатков газа, частицы пыли или куски электрода; чем бы они ни были, совершенно точно, что нагрев головки в первую очередь связан с давлением таких свободно движущихся частиц, или атомной структурой в трубке. Нагрев тем больше, чем больше количество ударов в секунду, и чем выше энергия каждого удара. И всё же головка также накалится, если ее соединить с источником постоянного потенциала. В таком случае электричество будет уноситься от головки свободно движущимися вокруг частицами, и количества электричества, таким образом унесенного, будет достаточно для накала головки, так как оно сначала проходит через последнюю. Но в данном случае бомбардировка не имеет особого значения. По этой причине требуется подавать на головку значительное количество энергии, для того чтобы поддерживать ее накал при постоянном потенциале. Чем выше частота электрических импульсов, тем экономичнее можно поддерживать накал головки. Одной из основных причин этого является то, что если импульсы имеют очень высокую частоту, то вокруг электрода происходит меньший обмен свободно движущихся зарядов и это означает, что внутри лампы нагретое вещество лучше сконцентрировано вокруг головки. Если сделать двойную лампу, как показано на рисунке 30, состоящую из большой колбы В и маленькой b, каждая из которых имеет нить f на платиновом проводе w и w1, то обнаружится, что если бы нити ff были идентичны, то меньше энергии понадобилось бы для поддержания нити в колбе B в определенной степени накала, чем такой же нити в колбе В. Причиной тому лучшая концентрация частиц. В этом случае можно также добиться меньшего износа нити в колбе Ь, если определенное время поддерживать ту же степень накала. Это обязательное следствие того, что газ в маленькой колбе сильно нагревается и становится хорошим проводником, и на головку оказывается меньшее воздействие, так как бомбардировка становится менее интенсивной по мере возрастания проводимости газа. В такой конструкции, конечно, маленькая колба становится очень горячей, и когда она достигает определенной степени нагрева, усиливаются конвекция и излучение снаружи. По другому поводу я показывал лампы, в которых этот недостаток был в значительной степени преодолен. Примером тому может служить конструкция, когда очень маленькая лампа, содержащая тугоплавкий электрод в виде головки, помещалась в большую колбу, и воздух из промежутка откачивался. Внешняя большая колба в таких конструкциях оставалась практически прохладной. Если большая колба оставалась соединенной с насосом и вакуум между стенками благодаря этому постоянно поддерживался, колба оставалась совсем холодной, а головка в маленькой лампе была раскалена. Но после герметизации, когда головка какое-то время была раскалена, большая колба тоже нагревалась. Из этого я могу сделать вывод о том (как отмечает профессор Дьюар), что данное явление происходит вследствие нашего быстрого движения сквозь космос, или, говоря в общем, вследствие движения среды относительно нас, ибо постоянное состояние нельзя поддерживать, если среда не обновляется постоянно. Вакуум нельзя, судя по всему, поддерживать вокруг горячего тела.

В конструкциях маленькая лампа внутри, по крайней мере на первых порах, препятствовала бомбардировке внешней колбы. Мне пришла мысль проверить, как поведет себя в таких условиях металлическое сито, и я приготовил для этого несколько ламп, которые показаны на рисунке 31. В колбе Ь была расположена тонкая нить f (или головка) на платиновом проводе, проходящем сквозь стеклянную ножку и ведущем наружу. Нить / была окружена ситом s. Экспериментально было обнаружено, что в таких колбах сито с крупными ячейками ни в коей мере не препятствовало бомбардировке колбы Ь.

Когда был достигнут высокий вакуум, тень от сита была ясно видна на колбе и она скоро нагрелась. В некоторых лампах сито s было соединено с платиновым проводом, запаянным в стекло. Когда этот провод соединяли с другим выводом катушки индуктивности (эдс в таких случаях была небольшой), или с изолированной пластиной, бомбардировка колбы Ь уменьшалась. Но если взять сито с мелкими ячейками, то бомбардировка колбы тоже уменьшается, но даже если вакуум очень высокий, и потенциал трансформатора большой, колба Ь бомбардируется и нагревается очень быстро; хотя не видно решетки от сита из-за того, что ячейки очень мелкие.

Если же вокруг нити размещается стеклянная трубка или иное непрерывное тело, то бомбардировка полностью прекращается на некоторое время и колба b остается абсолютно холодной. Конечно, когда стеклянная трубка достаточно нагревается, бомбардировка внешней колбы моментально становится заметной. Эксперименты с этими колбами показали, что скорости бомбардирующих молекул и частиц должны быть значительными (хотя и не сравнимы со скоростью света), в ином случае было бы трудно понять, как они могут пронизывать тонкую металлическую решетку без всяких последствий, если только не обнаружится, что на такие маленькие частицы влияние может оказываться напрямую с определенного расстояния. Что касается скорости бомбардирующих атомов, то лорд Кельвин недавно высказал предположение, что она может составлять примерно один километр в секунду в обычной лампе Крукса. Поскольку потенциал, получаемый от катушки с разрядником, значительно выше, чем тот, что получается от обычной катушки, скорости должны быть, конечно, гораздо выше, когда лампа питается от такой катушки. Предположим, что скорость движения частицы в вакууме пять километров в секунду и она постоянна по всей траектории, как и должно быть в вакуумном сосуде, тогда, если скорость изменения заряда электрода равна пяти миллионам в секунду, то частица может удалиться от электрода не более чем на миллиметр, если на этом расстоянии на нее оказывается прямое воздействие, тогда молекулярный или атомный обмен будет очень медленным, и колба почти не будет подвергаться бомбардировке. По крайней мере, это должно быть так, если только воздействие электрода на атомы остаточного газа подобно воздействию заряженного тела на предметы, которые мы можем воспринимать. Горячее тело, помещенное в вакуумный сосуд, также приводит к бомбардировке, но просто горячее тело не колеблется в определенном ритме, так как молекулы его производят разные вибрации.

Если из колбы, содержащей головку или нить накаливания, откачать воздух, насколько это возможно при помощи самых лучших приспособлений, то часто можно наблюдать, что разряд не может поначалу пройти, но по прошествии некоторого времени, видимо, вследствие каких-либо изменений внутри колбы, разряд проходит и головка или нить накаляется. На самом деле, чем выше степень откачки воздуха, тем легче добиться накала. По-видимому, нет иных причин для накаливания в таких случаях, за исключением бомбардировки или подобного воздействия остатков газа или частиц вещества. Но если мы создали очень высокий вакуум, могут ли они иметь большое значение? Предположим, что мы получили совершенный вакуум, тогда очень интересно ответить на вопрос: Та среда, которая пронизывает всё пространство, она непрерывна или состоит из частиц? Если состоит из частиц, тогда нагрев проводника или нити в вакуумном сосуде может происходить вследствие бомбардировки эфиром, и тогда вообще нагрев проводника, через который пропущен ток высокой частоты и потенциала, должен подвергаться изменениям этой среды; тогда поверхностный эффект, очевидный рост омического сопротивления и т. д., по крайней мере частично, поддаются иному объяснению.