Лекции

Разумеется, учитывая многие явления, связанные с высокочастотными токами, конечно, говорят о том, что весь космос скорее наполнен свободными атомами, а не лишен их. Будь так, он был бы темным и холодным, заполнен однородной субстанцией, в которой не может быть ни тепла, ни света. Как в этом случае передается энергия: независимыми носителями или вибрацией однородной субстанции? Этот важный вопрос до сих пор остается без ответа. Но многие из тех эффектов, что демонстрировались здесь сегодня, в особенности световые, накаливание и свечение, подразумевают наличие свободных атомов, без которых эти эффекты были бы невозможны.

Что касается накаливания тугоплавкой головки (или нити) в вакуумном сосуде, что и было темой нашего исследования, то основные выводы, которые могут служить инструкцией для создания таких ламп, можно сформулировать следующим образом: 1. Головка должна быть как можно меньше, сферической формы, полированная или гладкая, изготовлена из тугоплавкого материала, который выдерживает испарение. 2. Опора должна быть очень тонкой и защищена слоем алюминия и слюды, как я уже указывал ранее. 3. Воздух следует откачивать, насколько это возможно. 4. Частота должна быть практически самая высокая. 5. Ток должен колебаться гармонически, без внезапных прерываний. 6. Тепло следует концентрировать вокруг головки, помещая внутрь лампы небольшую колбу, или иным способом. 7. Из пространства между внешней и внутренней колбами воздух должен быть откачан.

Большинство соображений, высказанных по поводу накаливания твердого тела, применимы и к фосфоресценции. И в самом деле, в вакуумном сосуде фосфоресцентность, как правило, в первую очередь вызывается потоком атомов, испускаемых электродом и ударяющихся о фосфоресцентное тело. Даже в тех случаях, когда нет свидетельств такой бомбардировки, я полагаю, что фосфоресценция вызывается сильными ударами атомов, которые не обязательно испускаются электродом, но находятся под его индуктивным воздействием через среду или через другие атомы. То, что эти механические удары играют важную роль в возбуждении свечения в лампе, можно продемонстрировать в следующем эксперименте. Если взять лампу, как показано на рисунке 10, и максимально откачать из нее воздух настолько, что разряд не сможет пройти, то нить f будет индуктивно воздействовать на трубку t и заставит ее вибрировать. Если трубка о будет достаточно толстой, примерно дюйм шириной, то нить может колебаться настолько сильно, что каждый раз, когда она будет прикасаться к стеклу, она будет вызывать фосфоресценцию. Но свечение прекращается, когда нить успокаивается. Вибрацию можно прекратить и опять начать путем изменения частоты тока. Итак, нить имеет свой период колебаний, и если частота тока такова, что происходит резонанс, то она снова начинает колебаться, даже если потенциал невелик. Я часто становился свидетелем того, как нить в лампе разрушалась от такого механического резонанса. Нить колеблется обычно так быстро, что это невозможно увидеть, и экспериментатор поначалу может быть озадачен. Когда опыт, подобный приведенному, тщательно организован, потенциал тока должен быть крайне мал, и на основании этого я делаю вывод о том, что свечение происходит вследствие механического удара нити о стекло, так же, как это происходит, когда ножом бьют по большому куску сахара. Механический удар от отраженных атомов легко заметить, когда лампу с помещенной в ней головкой накаливания берут в руку, а потом внезапно включают ток. Я полагаю, что лампа разобьется на куски, если возникнет необходимость соблюсти условия, при которых возникает резонанс.

В предыдущем эксперименте, конечно, вопрос остается открытым, действительно ли стеклянная трубка сохраняет тот или иной заряд после контакта с нитью. Теперь если нить снова касается стекла в том же самом месте, когда она заряжена противоположно, заряды компенсируют друг друга под воздействием света. Но такое объяснение не имеет значения. Без сомнения, первоначальные заряды атомов или стекла играют какую-то роль в возбуждении фосфоресценции. Так, например, если фосфоресцентную лампу сначала соединить с одним выводом высокочастотной катушки и отметить степень свечения ее, а затем лампе передать мощный заряд от машины Хольца, причем желательно соединить ее с положительным выводом машины, обнаружится, если лампу вновь соединить с выводом высокочастотной катушки, свечение будет гораздо более интенсивным. Во время другого опыта я изучал возможность проявления фосфоресцентности в лампах, когда она вызвана накаливанием бесконечно тонкого поверхностного слоя светящегося тела. Удары атомов достаточно сильны, чтобы своим воздействием вызвать накал, поскольку они своими ударами накаляют тело значительных размеров. Если такие эффекты имеют место, то наилучшее приспособление для получения фосфоресценции в лампе, которое нам пока известно, — это катушка с разрядником, выдающая огромный потенциал при небольшом количестве базовых разрядов, скажем 25–30 в секунду, достаточных, чтобы глаз их не воспринимал. Это факт, что такая катушка вызывает свечение почти при любых условиях и при любой степени вакуумирования, и я был свидетелем случаев, когда эффекты фосфоресценции проявлялись даже при атмосферном давлении, когда потенциал был крайне высок. Но если фосфоресценция достигается за счет компенсации зарядов атомов (что бы это в конечном итоге ни значило), тогда, чем выше частота импульсов переменных зарядов, тем экономичнее производство света. Уже давно и хорошо известно, что все фосфоресцентные тела — плохие проводники электричества и тепла, и что все тела перестают светиться, когда достигаю определенной температуры. Проводники, напротив, этим качеством не обладают. И из этого правила есть лишь несколько исключений. Углерод — одно из них. Беккерель заметил, что углерод светится при определенной повышенной температуре, предшествующей его переходу в тускло-красное состояние. Это можно наблюдать в лампах, имеющих достаточно большой углеродный электрод (скажем, шарик диаметром 6 мм). После включения тока, через несколько секунд, электрод покрывает снежно-белая пленка, как раз перед тем, как он станет темно-красным. Замечено, что подобные явления происходят и с другими проводниками, но многие ученые скорее всего не отнесут их к истинным проявлениям фосфоресценции. Правда ли, что настоящее накаливание имеет отношение к фосфоресценции, возбуждаемой ударами атомов или механическими ударами, предстоит еще решить, но фактом является то, что при любых условиях, когда есть тенденция к локализации и усилению нагрева в точке столкновения, эти условия наиболее благоприятны для возникновения фосфоресценции. Итак, если электрод очень мал, можно сказать, что плотность очень высока; если потенциал очень высок, а газ сильно разрежен, все эти условия подразумевают высокую скорость бомбардирующих атомов, или частиц вещества, а следовательно, интенсивные удары, — и фосфоресценция очень интенсивна. Если в колбу поместить большой и маленький электроды и соединить их с индукционной катушкой, то маленький электрод начнет светиться, в то время как большой может и не светиться, так как чем меньше электрическая плотность, тем меньше скорость атомов. Лампу с большим электродом внутри, соединенным с катушкой, можно взять рукой и электрод может не засветиться; но если вместо этого лампы коснуться заостренным проводом, свечение моментально заполнит всю лампу, вследствие высокой плотности в месте контакта. Видимо, при низких частотах газы с большим атомным весом вызывают большую фосфоресценцию, чем газы с меньшим атомным весом, как, например, водород. При высоких частотах, наблюдений недостаточно, чтобы сделать надежный вывод. Кислород, как известно, дает очень сильные эффекты, но это частью можно объяснить химической реакцией. Кажется, что лампа, заполненная остатками водорода, возбуждается наиболее легко. Электроды, разрушающиеся наиболее легко, дают наибольшее свечение в лампах, но это состояние недолговечно вследствие нарушения вакуума и осаждения частиц электрода на светящихся поверхностях. Некоторые жидкости, как, например, масло, дают блестящий эффект фосфоресценции (или флюоресцентное™?), но он длится всего несколько секунд. Так, если на стенках колбы есть следы масла и включается ток, то свечение продолжается всего несколько мгновений, до тех пор, пока масло не улетучится. Из всех опробованных веществ, кажется, только сульфид цинка наиболее поддается фосфоресценции. Некоторые образцы этого материала, полученные благодаря любезности профессора Анри из Парижа, испытывались в данных лампах. Одним из недостатков этого сульфида является то, что он теряет свойство излучать свет после того, как его нагреют до температуры, которую никак нельзя назвать высокой. Следовательно, его можно использовать только при очень низкой интенсивности. Следует отметить то немаловажное его свойство, что при интенсивной бомбардировке из алюминиевого электрода, он приобретает черный цвет, но что характерно, возвращается в исходное состояние при остывании.