Барометрический свет
Барометрический свет — это название света , который излучается ртутью заполненной трубкой барометра при встряхивании трубки. Открытие этого явления в 1675 году открыло возможность электрического освещения.
Явление и его объяснение
[ редактировать ]Самые ранние барометры представляли собой просто стеклянные трубки, закрытые с одного конца и наполненные ртутью. Затем трубку перевернули и ее открытый конец погрузили в чашку с ртутью. Затем ртуть вытекала из трубки до тех пор, пока давление ртути в трубке, измеренное на поверхности ртути в чашке, не сравнялось с давлением атмосферы на той же поверхности.
Чтобы производить барометрический свет, стеклянная трубка должна быть очень чистой, а ртуть — чистой. [ 1 ] ртути будет появляться полоса света на стекле у мениска Если затем встряхнуть барометр, то при каждом движении ртути вниз .
Когда ртуть контактирует со стеклом, она переносит электроны на стекло. Всякий раз, когда ртуть отрывается от стекла, эти электроны высвобождаются из стекла в окружающую среду, где они сталкиваются с молекулами газа, заставляя газ светиться — так же, как столкновение электронов и атомов неона заставляет светиться неоновую лампу. [ 2 ] [ 3 ]
История
[ редактировать ]Барометрический свет впервые наблюдался в 1675 году французским астрономом Жаном Пикаром : [ 4 ] «Приблизительно в 1676 году мсье Пикард ночью перевозил свой барометр из обсерватории в Порт-Сен-Мишель, [когда] он заметил свет в той части трубки, где двигалась ртуть; это явление удивило его, и он немедленно сообщил об этом скаванам , …» [ 5 ] [ 6 ] Швейцарский математик Иоганн Бернулли изучал это явление во время преподавания в Гронингене, Нидерланды, а в 1700 году продемонстрировал это явление Французской академии. [ 7 ] Узнав об этом явлении от Бернулли, англичанин Фрэнсис Хоксби широко исследовал этот предмет. [ 8 ] Хоксби показал, что полный вакуум не является существенным для этого явления, поскольку такое же свечение наблюдалось, когда ртуть встряхивали с лишь частично разреженным воздухом, и что даже без использования барометрической трубки можно заставить светиться лампочки, содержащие газы низкого давления, с помощью внешнее статическое электричество. Это явление также изучали современники Хоксби, в том числе француз Пьер Полиньер. [ 9 ] [ 10 ] и французский математик Габриэль-Филипп де ла Гир . [ 11 ] и впоследствии многими другими. [ 12 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Даже если стеклянная трубка чистая и ртуть чистая, со временем свет перестанет появляться, потому что на стекле образуется тонкая пленка ртути. Чтобы снова производить барометрический свет, стекло необходимо снова очистить.
- ^ Гей Л. Дибвад и К. Э. Мандевиль (1967) «Генерация света за счет относительного движения смежных поверхностей ртути и стекла», Physical Review , vol. 161, страницы 527-532.
- ^ Р. Будакян, К. Венингер, Р.А. Хиллер, С.Дж. Путтерман (1998) Письма к природе : «Пикосекундные разряды и трение скольжения при движущемся мениске ртути на стекле», Nature , vol. 391, страницы 266-268. Доступно онлайн по адресу: Калифорнийский университет, Лос-Анджелес . Статья включает фотографию барометрического света, возникающего в стеклянном цилиндре, частично заполненном ртутью и неоновым газом низкого давления.
- ^ «Опыт, полученный в [астрономической] обсерватории [в Париже] на простом барометре относительно нового явления, которое было там обнаружено», Le Journal des Sçavans [позже: Journal des Savants ], стр. 112 (парижское издание) или стр. 126 ( Амстердамское издание) (25 мая 1676 г.).
Исходный текст:Мы знаем, что простой барометр есть не что иное, как стеклянная трубка, герметически закрытая сверху и открытая снизу, в которой находится ртуть, которая обычно удерживается на определенной высоте, а остальное наверху пусто. У мистера Пикарда есть такой в обсерватории, который в темноте, когда он сдвинут настолько, что ртуть раскачивается, вспыхивает, как молния, и бросает определенный прерывистый свет, который заполняет всю часть Трубы, где очищает воздух; но это происходит только при каждом взмахе, когда создается пустота, и при падении ртути. Мы попытались провести тот же эксперимент на различных других барометрах того же состава; но нам пока удалось добиться успеха только в одном. Так как мы полны решимости всесторонне изучить дело, то дадим подробнее все обстоятельства, которые мы там обнаружим.
Перевод:
Известно, что простой барометр представляет собой не что иное, как стеклянную трубку, герметично закрытую сверху и открытую снизу, в которой находится некоторое количество ртути, которая обычно остается на определенной высоте, а остальная часть выше пуста. У мистера Пикарда есть один из них в обсерватории, который в темноте, если его подвинуть настолько, чтобы ртуть затряслась, вспыхивает, как искры, и бросает некий мерцающий свет, который заполняет всю часть трубки там, где она пуста; но это происходит во время каждого взмаха только тогда, когда есть пустота и только во время падения ртути. Тот же эксперимент был предпринят с различными другими барометрами той же конструкции; но успех все равно удался только с одним. Так как решено было всесторонне исследовать дело, то мы приведем подробнее все, что о нем будет обнаружено.
Доступно онлайн (на французском языке) здесь: Le Journal des Sçavans . Перепечатано как: «Опыт, проведенный в обсерватории на барометре, касающийся нового явления, которое там открыл месье Пикард», Mémoires de l Royal Academy of Sciences of Paris , vol. 10, стр. 566.
- ^ «На свете барометра», История Королевской академии наук , том. 2, страницы 202–203 (1694).
- ^ Можно задаться вопросом, зачем астроному носить с собой барометр. Будучи астрономом, Пикард измерял положения звезд, планет и т. д. Он знал, что на их видимое положение на небе влияет атмосферная рефракция . На атмосферную рефракцию, в свою очередь, влияют температура и давление воздуха. Он измерил атмосферное давление с помощью барометра. См. (на немецком языке): Проект «Архимед»; Берлин, Германия. Архивировано 5 июня 2011 г. в Wayback Machine . Прокрутите страницу до половины до начала абзаца: «Picard aber erkannte schon 1669…». (из: JST Gehler, Physicalischer Wörterbuch [Физический словарь] (5 томов, Лейпциг, 1787–1795); см. статью «Stralenbrechungen, astronomische» [астрономическая рефракция].)
- ^ См.:
- Иоганн Бернулли, «Новый способ сделать барометры светящимися» , Mémoires de l'Académie Royale des Sciences de Paris за 1700 год. [Примечание: эта статья взята из письма, написанного Бернулли в 1707 году; однако он был опубликован в издании 1700 года « Мемуаров Королевской академии наук Парижа» , которые сами были опубликованы только в 1761 году.] Доступно (на французском языке) онлайн по адресу: Институт Франции: Академия наук. Архивировано в 2011 г. -07-20 в Wayback Machine . Краткое изложение этой статьи и отчет о демонстрации Бернулли этого явления перед Королевской академией были опубликованы в: «В свете барометра», Histoire de l'Académie Royale des Sciences , страницы 5–8 (1700). См. также: История Королевской академии наук , стр. 1–8 (1701 г.).
- Иоганн Бернулли, «Новый фосфор [то есть вещество, светящееся в темноте]», Mémoires de l'Académie Royale des Sciences de Paris , страницы 1-9 (1701).
- «Письмо профессора М. Бернулли из Гронингена о его новом фосфоре» , Мемуары Парижской королевской академии наук , стр. 137-146 (1701).
- Эдмунд Н. Харви, История люминесценции: с древнейших времен до 1900 года (Филадельфия, Пенсильвания: Американское философское общество, 1957), страницы 120, 271–277, 284 и 291.
- В своей статье «Nouvelle maniere…» Иоганн Бернулли сказал, что узнал о светящемся барометре Пикара из книги: Joachim d'Alence, Traittez de Barométres, Thermométres, et Notiométres, ou Hygrométres (Амстердам, Нидерланды: Генри Ветштейн, 1688). страницы 50-52 .
- ^ Фрэнсис Хоксби, «Несколько экспериментов с ртутным фосфором, проведенных перед Королевским обществом в Грешем-колледже», Philosophical Transactions of the Royal Society of London , vol. 24, страницы 2129–2135 (1704–1705). Доступно в Интернете по адресу: Лондонское королевское общество .
- ^ Пьер Полиньер, Expériences de Physique [Эксперименты по физике] (Париж: Ж. де Лольн, 1709), том 1, страницы 539-540 .
- ^ Дэвид Корсон, «Пьер Полиньер, Фрэнсис Хоксби и электролюминесценция: случай одновременного открытия», Isis , vol. 59, нет. 4, страницы 402–413 (зима 1968 г.).
- ^ Габриэль-Филипп де ла Гир, «Замечание о некоторых экспериментах, проведенных с несколькими барометрами, и о свете, производимом одним из тех, которые используются при вертикальном встряхивании» (Замечание о некоторых экспериментах, проведенных с несколькими барометрами, и о свете, который один из их делает, и это получается путем вертикального встряхивания), Мемуары Парижской королевской академии наук , страницы 226–228 (12 июля 1705 г.). (Доступно в Интернете по адресу: Институт Франции: Академия наук. Архивировано 20 июля 2011 г. в Wayback Machine .)
- ^ Среди других, кто исследовал барометрический свет:
- Дю Таль, «Доказательства в поддержку г-на Бернулли против господ Королевской академии наук в пользу фосфора, который он предложил этой академии » люминофора, который он предложил этой академии), Nouvelles de la République des Lettres , vol. 7, страницы 243–255 (сентябрь 1706 г.).
- Иоганн Михаэль Хойзингер, Диссертация о ртутном ночном свете , или о свете, который ртуть излучает в темноте) (Гиссен, Германия: Мюллер, 1716).
- Жан-Жак Дортус де Майран, «Сюр-ла-де-ля-ла-люмьер де фосфорес и де нотилюк» (Бордо, Франция: 1717).
- Вильгельм Бернар Небель, «Dissertatio physica de mercurio lucente в вакууме sub praesidio Дж. Бернулли» [Диссертация по физике ртутного света в вакууме под патронажем Дж. Бернулли] (Базиль, Швейцария: 1719).
- Шарль Франсуа де Систерне дю Фэ , «О светящихся барометрах» , История Королевской академии наук Парижа , стр. 13 и далее; также напечатано в: «Мемуары Парижской королевской академии наук» , страницы 295–306 (1723).
- Андерс Цельсий (1724 г.) «Наблюдение света в барометре», Шведский литературный журнал , 1:601.
- Иоганн Генрих Винклер, Мысли о свойствах, эффектах и причинах электричества вместе с описанием двух новых электрических машин (Лейпциг, Германия: Бернхард Кристоф Брейткопф, 1744).
- Христиан Фридрих Людольф-младший, «Об электричестве барометров», Мемуары Королевской академии наук и берлинской художественной литературы (физический класс) , т. 1, с. Ib, страницы 3–13 (1745 г.).
- Авраам Трембли (1746 г.) «Часть письма г-на Трембли, ФРС, Мартину Фолксу, эсквайру, президенту РС, относительно света, вызванного ртутью, потрясенной в стеклянной трубке, и исходящей от электричества», Философские труды Королевского общества Лондон , 44 : 58-60.
- Джованни Баттиста Беккариа , Dell'Elettricismo Artificale e Naturale (Турин, Италия: Филиппо Антонио Кампана, 1753), с. 182 .
- Франциск Ульрикус Теодор Эпин (1768) «Рассуждения об электричестве барометров», Новые мемуары Императорской Академии наук в Петербурге. Петербург], 12 : 303-324.
Внешние ссылки
[ редактировать ]