Чтение онлайн

Что касается огнеупорной кнопки (или нити накала) в разреженном ресивере, который является одним из объектов нашего исследования, то результаты главных экспериментов, которые могли бы служить руководством при создании таких ламп, можно суммировать следующим образом:

1. Кнопка должна быть как можно меньшей по размеру, сферической и иметь гладкую' или полированную поверхность. Она должна быть сделана из огнеупорного материала, который лучше сопротивляется процессу испарения. 2. Основание под кнопкой должно быть очень тонким и экранировано алюминием и листом слюды так, как я это описал раньше.

3. Разрежение лампы должно быть максимальным. 4. Частота тока должна быть максимальной, какую только можно получить. 5. Ток должен гармонически повышаться и понижаться, без внезапных прерываний. 6. Температура нагревание должна быть ограничена температурой плавления кнопки. Это достигается путем заключения ее в маленькую лампу или другим способом. 7. Пространство между стенками маленькой лампы и внешнего шара должно быть сильно разрежено.

Большинство соображений, которые относятся к накаливанию твердого тела, с полным основанием могут быть отнесены и к свечению. На самом деле, в разреженном сосуде свечение, как правило, первоначально возбуждается благодаря сильному биению потока атомов на светящееся тело. Даже во многих случаях, когда нет подтверждения такой бомбардировки, свечение возбуждается, как я думаю, сильным воздействием атомов, которые не обязательно отлетают от электрода, но также индуктивно воздействуют на среду или цепи других атомов. Также механические удары могут играть важную роль при возбуждении свечения в лампе, что можно увидеть из следующего эксперимента. Если взять лампу, какая изображена на рисунке

10, с большими предосторожностями разредить ее до такой степени, чтобы разряд не мог произойти, то нить накала будет воздействовать посредством электростатической индукций на трубку t, и в последней будут возникать колебания. Если трубка О достаточно широка, около дюйма в диаметре, нить накала может колебаться настолько сильно, что каждый раз, когда она будет ударяется о стеклянную трубку, будет возникать свечение. Но свечение прекращается, когда волокно успокаивается. Колебания могут прекращаться и вновь возобновляться при изменении частоты тока. Теперь нить накала имеет собственный период колебаний, и если частота тока такова, что они резонируют, вибрация начинается легко, даже если разность потенциалов тока мала. Я часто наблюдал, как нить накала в лампе разрушается при таком механическом резонансе.

Как правило, нить накала вибрирует так быстро, что ее не видно и сначала экспериментатор может быть озадачен. Когда эксперимент подобный этому, выполнен тщательно, необходимая разность потенциалов тока может быть очень небольшой, и по этой причине я делаю вывод что, свечение обусловлено механическим ударом нити накала о стекло так, как это получается при ударе куска сахара об нож. Механический удар, производимый атомами вещества, легко заметить, если держать в руке лампу, имеющую кнопку и при этом внезапно включить ток. Я думаю, что лампа даже может разрушиться из-за возникающего при этом резонанса.

Конечно, из ранее проведенных экспериментов понятно, что стеклянная трубка, находящаяся в контакте с нитью накала, сохраняет заряд определенного знака в точке контакта.

Если теперь нить накала снова соприкоснется со стеклом в этой точке, несмотря на то, что она имеет противоположный заряд, при испускании света заряды гасят друг друга. Но от такого объяснения нет никакой пользы. Бесспорно, что первоначальный разряд, подающийся к атомам или к стеклу, может играть определенную роль в возбуждении свечения. Так, например, если светящуюся лампу сначала возбудить высокочастотной катушкой, подсоединив ее к одной из клемм катушки и измерить степень освещенности, а затем сильно зарядить лампу на машине Гольца, подключив ее к положительной клемме машины, можно заметить, что когда лампа была подсоединена в клемме высокочастотной катушки, свечение было более интенсивным. В другом случае я рассматривал возможность такого явления свечения в лампе, производя накаливание бесконечно тонкого слоя вещества на поверхности светящегося тела. Несомненно, взаимодействие атомов является достаточно сильным, чтобы получить интенсивное накаливание в результате их столкновения, поэтому тело быстро достигает высокой температуры при его значительном объеме. Если такие эффекты существуют, то лучшим известным устройством для получения свечения в лампе, является катушка пробойного разряда, дающая чрезвычайно большую разность потенциалов, с которой работают основные разрядники, а именно около 25–30 раз в секунду. Этого достаточно для получения свечения, которое для глаза кажется непрерывным. Установлено, что такая катушка возбуждает свечение при любых условиях и при любой степени разрежения газа. Я наблюдал эффекты, которые приводили к свечению даже при обычном атмосферном давлении. Это происходило, когда разность потенциалов была чрезвычайно велика. Но если свечение происходит в результате выравнивания зарядов атомов (независимо от их величины), то чем больше частота импульсов, или изменений в электризации, тем более экономичным будет производства света. Давно известен и заслуживает внимания тот факт, что все светящиеся тела являются плохими проводниками электрического тока и тепла, и что все тела перестают испускать свет при нагревании до определенной температуры. Проводники, наоборот, не обладают этим качеством. Но есть несколько исключений из этого правила. Одним из них является углерод. Беккерель заметил, что углерод испускает свечение при определенной температуре, которая предшествует той, когда электрод имеет темно-красный цвет. Это явление легко наблюдать в лампе, в которую вмонтирован довольно большой угольный электрод (например, шар около шести миллиметров в диаметре). Если ток включен в течение нескольких секунд, белоснежная вуаль покрывает электрод перед тем, как он станет темно-красного цвета. Похожий эффект замечен и при экспериментах с другими проводящими телами, но многие ученые не связывают это явление с выделением света. Остается решить связано ли собственно накаливание, и возникающее при этом свечение с взаимодействием между атомами, или же с механическими соударениями. В действительности, все условия, при которых сохраняется тенденция к локализации и увеличению эффекта нагревания в точке взаимодействия, всегда благоприятны для возникновения свечения. Так, если электрод очень маленький, но удовлетворяет общим условиям эксперимента, т. е. имеет большую электрическую плотность при высокой разности потенциалов, если сильно разрежен газ, т. е. условия подразумевают высокую скорость атомов или вещества, и следовательно сильные соударения частиц, то свечение будет интенсивным. Если лампа снабжена большим и маленьким электродами, подключенными к клемме индукционной катушки, то маленький электрод будет производить свечение, а большой нет, потому, что у него меньше электрическая плотность, и следовательно меньше скорость атомов.

Лампу с большим электродом можно взять в руку, когда электрод подключен к клемме катушки, и она не будет светиться. Но если вместо этого дотронуться до нее концом оголенного провода, лампа сразу же начнет светиться из-за высокой плотности в точки контакта. При низких частотах кажется, что газ с более высоким атомным весом производит более интенсивное свечение, чем газ с меньшим атомным весом как, например, водород. Результаты наблюдений за высокими частотами недостаточно достоверны, чтобы сделать вывод. Как известно, кислород вызывает чрезвычайно сильные эффекты, которые частично можно приписать его химическому действию. Кажется, что в лампе с водородом возбуждение происходит легче всего. Электроды, которые легче разрушаются, производят в лампе более интенсивное свечение, но при этом условия эксперимента непостоянны из-за ослабления вакуума и оседания электродного вещества на светящейся поверхности. Некоторые жидкости, такие как масло, вызывают великолепные эффекты свечения (или флуоресценции), но действие, происходит только в течение нескольких секунд. Так, если на лампу, которая имеет следы масла на стенках, подать ток, то свечение будет продолжается только несколько секунд, до тех пор, пока масло не испарится. Сульфид цинка кажется наиболее чувствительным к свечению среди всех испытанных веществ. Образцы вещества, полученные благодаря любезности профессора Генри из Парижа, применялись во многих из этих ламп. Одним из недостатков этого сульфида является то, что он теряет свои качества при испускании света, когда температура не является высокой. Поэтому он может использоваться только для получения света слабой интенсивности. Следует отметить вот какое наблюдение. При сильной бомбардировке алюминиевый электрод чернеет, но довольно необычно, потому, что он возвращается к своему первоначальному состоянию после остывания.

Наиболее важным фактом, полученным при проведении исследований, оказалось то, что во всех случаях для возбуждения свечения с минимальными затратами энергии, необходимо создать определенные условия. А именно, не имеют значения: частота тока, степени разреженности и материал, из которого изготовлены предметы, находящиеся в лампе, величина потенциала в ситуации, когда происходит возбуждение лампы от одной клеммы, или разница потенциалов, в ситуации, когда происходит возбуждение лампы от двух клемм, который дает, наилучший экономический показатель. Если разность потенциалов возрастает, то может происходить значительный расход энергии без получения света, а если ее уменьшить, то производство света не будет таким экономичным. Точное условие, при котором будет получен наилучший результат, зависит от многих вещей, имеющих другую природу. Их еще предстоит исследовать в других экспериментах. Мы непременно найдем такие условия, которые обеспечат работу ламп накаливания наилучшим образом.

Теперь перейдем к наиболее интересному из этих явлений — накаливанию или свечению газов при низком или обычном атмосферном давлении. Мы должны найти объяснение этому явлению в условиях, когда происходят соударение, или взаимодействие атомов. Точно также как молекулы, или атомы ударяясь о твердое тело вызывают свечение, или заставляют его нагреваться, так и сталкиваясь между собой они производят похожий эффект. Но это очень слабое и грубое объяснение механизма явления. Свет вызывается колебаниями, которые происходят с невообразимой скоростью. Если мы посчитаем, количество энергии содержащейся в форме известных излучений в определенном пространстве, силу, которую необходимо приложить, чтобы получить такую скорость колебаний, то мы обнаружим, что несмотря на то, что плотность эфира намного меньше, чем в любом из известных нам тел, даже чем в водороде, его сила поражает воображение. Что же это за сила, которая при механических единицах измерения может исчисляться тысячами тонн на квадратный дюйм? С современной точки зрения — это электростатическая сила. Невозможно понять, как тело измеримых размеров могло бы зарядиться до такой высокой разности потенциалов, чтобы сила была достаточной для получения таких колебаний. Раньше, если бы такой заряд сообщили телу, то он разрушил бы его до атомов

Солнце излучает свет и тепло так же, как обычное пламя или нить накала. Но ни одно из этих явлений не объясняет силу, с которой Солнце объединяется в тело как целое. Объяснить это мы может только одним способом, а именно, сравнив его с атомом. Атом такой маленький, что если бы он заряжался, вступая в контакт с электрическим телом, и заряд передавался бы следующему атому по таким же правилам, как и тела, имеющие измеримые размеры, он должен был бы полностью сохранить количество электричества, которое было бы соизмеримо с этими силами и огромными скоростями колебаний. Но в этом плане атом стоит несколько особняком — он всегда сохраняет один и тот же "заряд".

Похоже, что резонирующие колебания играют важную роль во всех проявлениях энергии в природе. В пространстве вся материя колеблется и встречаются все скорости колебаний, от низких музыкальных звуков до наивысших тонов химических лучей. Следовательно, для атома или комплекса атомов, независимо от их периода, должны найтись колебания, с которыми они будут в резонансе. Когда мы обсуждаем высокую скорость световых колебаний, мы отдаем себе отчет в том, что невозможно получить такие колебания непосредственно при помощи какой- либо аппаратуры, имеющей измеримые величины. Эт о вынуждае т нас прибегнуть к единственно возможному средству производства световых волн — электричеству. То есть Воздействовать на молекулы и атомы газа так, чтобы заставить их сталкиваться и вибрировать. Затем мы должны задать себе вопрос: "Ка к можно воздействовать на молекулы, или атомы?"

Известно, что на них можно воздействовать электростатической силой, что подтверждается результатами многих экспериментов. Изменя я электростатическую силу, мы можем возбуж- дать атомы и заставлять их сталкиваться, что сопровождается выделением тепла и света. Это является бесспорным доказательством того, что мы можем воздействовать на них по-другому. Если световой разряд происходит в запаянной вакуумной трубке, выстраиваться ли атомы в определенном порядке по отношению к другими атомам, или же электростатическая сила действует по прямой линии от атома к атому? Только недавно я исследовал взаимное действие между двумя цепями, которые имеют очень высокие скорости колебаний. Кода батарея из не- скольких аккумуляторных банок (с С с С, Рис. 32) разряжается через первичную обмотку Р с низким сопротивлением (Рис. 19а, 19 b, 19 с), при частоте колебаний около миллиона раз в се- кунду, то возникает огромная разность потенциалов между двумя точками на первичной обмот- ке отстоящими друг от друга всего на несколько дюймов. Эт а разность потенциалов может составлять около 10,000 вольт на дюйм, если не больше, давая максимальную величину ЭДС. Таким образом, вторичная обмотка S подвержена воздействию электростатической индукции, которая в таких экстремальных условиях приобретает большую значимость, нежели электроди- намическая индукция. Дл я таких внезапных импульсов первичная и вторичная обмотки являют — ся плохими проводниками, поэтому большая разность потенциалов может быть получена при возникновении электростатической индукции между смежными точками вторичной обмотки. Затем может проскочить искра между проводами и стримерами, которую видно в темноте, ес- ли постараться вызвать световой разряд через искровое пространство d d. Если теперь мы за- меним запаянную вакуумную трубку на металлический вторичную обмотку S, то разности потенциалов, получающейся в трубке в результате электростатической индукции от первичной обмотки, будет вполне достаточно для того, чтобы возбудить части этой обмотки. Но так как дочки с определенной разностью потенциалов на первичной обмотке не зафиксированы, и во- обще они постоянно меняют свое положение, то в трубке образуется светящаяся полоса, кото- рая, очевидно, не соприкасается со стеклом, как это и должно бы быть если бы точки максимальной и минимальной разности потенциалов были зафиксированы на первичной обмот- ке. Я не исключаю того, что существует трубка, возбуждаемая только электродинамической индукцией но, по моему мнению, пока нет никаких положительных доказательств того, что ато- мы газа в запаянной трубке могут структурироваться в цепи под действием электродвижущего импульса, производимого электродинамической индукцией в трубке. До сих пор я так и не смог создать полоски в трубке, однако в дальнейшем, при любой степени разрежения, когда бороздки расположены под прямыми углами к предполагаемому направлению разряда или оси трубки, я отчетливо наблюдал, как в большой трубке образуется широкая светящаяся полоса, образуе- мая разрядом, проходящим от батареи по проводам, окружающим лампу. Это круг слабого све- та между двумя светящимися полосами, одна из которых была более интенсивна, чем другая.