Физика 20 века: ключевые эксперименты - Тригг Дж.
Скачать (прямая ссылка):
удавалось следить за изменением характера картины фосфоресценции по мере
снижения давления. Сначала это была прямая полоса, подобная изображенной
на рис. 2.4, "которая сохранялась в значительном интервале давлений.
Однако при дальнейшем снижении давления на экране начинали появляться
яркие пятна, и тогда общая картина выглядела так, как показано на рис.
[2.6].
Светящаяся полоса, которая была единственной при высоких давлениях, по-
прежнему оставалась на своем месте, хотя ее яркость падала; возникало
также ее "негативное" продолжение. По мере дальнейшего уменьшения
давления эта часть фосфоресцирующего изображения (вместе с негативным
продолжением) становилась все более тусклой - до тех пор, пока наконец
при очень
Рис. 2.5. Ранний вариант картины фосфоресценции при низком давлении
[Phil. Mag., 13 (1907), стр 573, рис. 11].
34
низком давлении она не превращалась в туманную полосу, на которую как бы
наложены яркие пятна неправильной формы".
С помощью ряда методов, которые мы не будем описывать здесь, Томсон
убедился в том, что "прямая полоса фосфоресценции, котбрая единственно
видна при более высоких давлениях и которая медленно блекнет при
понижении давления, в основном обязана своим существованием вторичным
лучам, возникающим после прохождения первичных лучей через катод".
Дальнейшее внимание Томсон сосредоточил на фосфоресценции, вызываемой
первичными лучами. Он обнаружил, что "при низких давлениях в опытах с
большими трубками полосы имеют вид отдельных участков параболы для любых
газов, наполняющих трубку". Измерив параметры этих парабол и зная
значения электрического и магнитного полей, Томсон с помощью уравнения
(2.9) вычислил значения е/т и установил, что "этот эффект может дать
полезный способ анализа газа, находящегося в трубке, и определения его
атомного веса".
Однако Томсон пришел к выводу, что метод регистрации получаемых
изображений путем переноса их с фосфоресцирующего экрана на бумагу
неудовлетворителен; в частности, в этом случае "точные измерения размеров
и положения светящихся кривых более трудны, чем при их фотографировании".
Поэтому он перешел к фотографическим методам. Он попытался
фотографировать светящийся экран, но отказался от этого способа
вследствие того, что здесь требовалось слишком продолжительное время
экспозиции даже при наличии очень больших линз. Томсон обнаружил, что
"значительно более чувствительный и быстрый способ состоит в установке
фотопластины внутри самой трубки, благодаря чему положительные лучи
непосредственно падают на эту пластину... Фотопластина весьма
чувствительна к этим лучам, значительно более, чем экран, так что
Рис. 2.6 Полученная позже картина фосфоресценции при низком давлении
[Phil Mag., 20 (1910), стр 754, рис. 3].
35
трехминутной экспозиции оказалось достаточно, чтобы увидеть кривые,
незаметные на экране". Вместе со своим сотрудником Ф. У. Астоном Томсон
изобрел остроумные способы крепления пластин (один из них изображен на
рис. 2.7). "Фотопластина подвешивается на шелковой нити, навитой на конец
шлифа, герметизирующего выход из стеклянной трубки; при повороте шлифа
нить накручивается на него или распускается, так что пластина опускается
или поднимается. Пластина скользит по направляющим внутри металлической
светонепроницаемой кассеты с единственным отверстием А, расположенным в
том месте трубки, через которое проходит пучок положительных лучей... При
накручивании нити светочувствительная пластина в кассете поднимается выше
отверстия, так что положительные лучи свободно проходят через отверстие и
падают на расположенный за ним экран. С его помощью нетрудно установить,
создаются ли в трубке положительные лучи. Кассета имела достаточные
размеры, чтобы вместить фотопленку, на которой можно было получить три
фотографии".
Томсону удалось поддерживать в области отклонения пучка значительно более
низкое давление, чем в области газового разряда. С этой целью он
присоединил непосредственнб к первой области вакуумный насос (со второй
областью насос соединялся лишь через отверстие в катоде). Подобные
приспособления позволили Томсону получить более разнообразные и
интересные данные: в своей седьмой статье он привел пять фотографий, с
помощью которых определялись атомные веса газов, заполняющий трубку
(несколько других фотографий отражали другиё свойства лучей).
Однако метод по-прежнему оставался недостаточно точным. Так, на
фотографии, полученной с трубкой, за*
гО
^9!
Рис. 2.7. Один из держателей фотопластии [Phil. Mag., 21 (1911), стр.
228, рис. 2].
36
полненной углекислым газом, была видна всего одна парабола,
соответствующая "атомному весу 47", но Томсон не был убежден, относится
ли это действительно к углекислому газу (атомный вес которого равен 44)
или к озону (с атомным весом 48), образующемуся в трубке при разряде.
Томсон продолжал совершенствовать трубки. В частности, в своей восьмой
статье он уделил значительное внимание выбору формы катода и разрядной
