Владимир Рюмин - Занимательная электротехника на дому
Это – момент возникновения катодного потока, потока свободных электронов, из которых состоят атомы газов, наполняющих трубки, и которые сами являются как бы «атомами электричества». Начиная от этого момента и до уменьшения давления (упругости) внутри трубки до 1/25 000 нормального изменение картины свечения идет в таком порядке: сияние у катода ширится, у анода отступает, становится ярче и белее и распадается на слои, разделенные темными промежутками, голубое сияние у катода продолжает расширяться.
По мере его расширения сияние у анода слабеет и, наконец, совершенно исчезает, катодный свет заполняет всю трубку и освещенные им места ее стеклянных стенок флуоресцируют ярким изжелта-зеленым светом.
Катодные лучи (поток электронов) не видны глазу и обнаруживаются упомянутым свечением стекол, особенно так называемого уранового, и многих минералов. В особенности ярко, при падении на них катодных лучей, испускают видимые световые лучи: алмаз (небесно-голубого цвета), гранат (красно-оранжевого), доломит (желтого), известняк (красного), корунд (пурпурного), куприт (ярко-красного), мрамор и мел (оранжевого), сланец (желтого), плавиковый шпат (фиолетового) и др.
Сделанный, например, из тонкой жести букет искусственных цветов, листья, веточки и лепестки которого покрыты флуоресцирующими красками, будучи помещен внутри круксовой[13] трубки и подвергнутый действию катодных лучей, представляет по своей красоте зрелище, ни с чем, кажется, не сравнимое. Сделайте его из алмазов, сапфиров и рубинов – он все же далеко не будет так красив. Описать эту красоту словами нельзя, ее надо видеть!
К сожалению, такие трубки с введенными внутрь их самосветящимися веществами стоят не очень-то дешево, сделать же их самому, не имея специального ртутного насоса для получения почти полной пустоты внутри гейслеровых трубок, необходимой для образования катодного потока, к сожалению, нельзя.
Зато трубки с не столь сильным разрежением могут быть изготовлены и любителем, не слишком искушенным в приемах ручного труда. Для этого не надо быть даже особо искусным стеклодувом.
К описанию самодельных гейслеровых трубок я и перехожу.
Самодельные трубки гейслера
Центр тяжести изготовления этих заманчивых для каждого любителя приборов заключается в получении внутри их вакуума (разреженного пространства).
Есть несколько способов образования потребного разрежения. Думаю, что хотя бы одним из описываемых ниже вы сумеете воспользоваться.
Начните вашу работу с изготовления не трубки, а целой «бутылки Гейслера», так как эта работа не требует знакомства с искусством стеклодува.
Для этого в любой бутылке острием трехгранного напильника, смоченного скипидаром, просверлите немного выше дна отверстие и, обравняв шкуркой его края, вставьте в это отверстие очень плотно резиновую пробку а (рис. 34), проколотую тонким стальным или железным гвоздем b. Такую же, очень плотно входящую в отверстие, резиновую пробку с подберите к самой бутылке. Эту пробку также проколите насквозь гвоздем d.
В колбу е (или другую бутылку) бросьте горсть измельченного мела и облейте его слабой соляной кислотой. Она вытеснит (химически) из мела тяжелый угольный ангидрид – тот газ, который выделяется нашим дыханием и который образуется при полном сгорании угля. Через несколько минут, когда этот газ вытеснит из колбы воздух, закройте колбу пробкой к с пропущенной сквозь нее стеклянной трубкой g, изогнутой, как показано на рисунке. Внешний конец этой трубки опустите на дно будущей «гейслеровой бутылки». Угольный газ наполнит ее, вытесняя из нее воздух. Газ бесцветен; чтобы убедиться в том, что бутылка полна им, опустите в горло бутылки тлеющую спичку. Если последняя тотчас загаснет, значит, воздух из бутылки вытеснен. Выньте трубку из бутылки, бросьте в бутылку кусочек едкого калия (обращаться с осторожностью, брать щипцами, а не руками!), плотно закупорьте ее пробкой с.
Рис. 34
Через сутки прибор будет готов, углекислый газ соединится с едким калием в твердое вещество (поташ).
Читатель, знакомый с химией, скажет, что при этом выделится вода. Да, конечно, а потому хотя часть этой воды свяжется гигроскопически поташем, но ее пары и воздух, бывший растворенным в угольном газе, останутся в бутылке, так что совершенно пустой она не будет, но все же давление внутри ее будет достаточно малым.
Тем же химическим путем, вытесняя воздух углекислым газом, а затем поглощая последний едким калием, можно получить разреженное пространство внутри тонкостенных и легкоплавких трубок.
Для этого, нагрев длинную стеклянную трубку в пламени газовой или спиртовой горелки до размягчения, растягивают нагретое место так, чтобы образовалось сужение. Дав трубке остыть, переламывают ее, получая оттянутый кончик а (рис. 35, II). Надев на кончик резиновую трубку, берут другой ее конец в рот и дуют в него, разогревая конец стеклянной трубки b посредине так, чтобы в этом месте образовался шарик с (рис. 35, III). Дав трубке остыть, оттянутый конец ее b соединяют резиновой трубкой с прибором для получения углекислого газа и током последнего вытесняют из трубки воздух; после этого конец а заплавляют в пламени лампы, вставив в него предварительно отрезок платиновой или серебряной (в крайнем случае нейзильберовой и т. п.) проволоки – один из электродов будущей трубки Гейслера (рис. 35, IV).
Разъединив конец трубки b от аппарата, выделяющего угольный газ, быстро вводят в шарик кусочек едкого калия и тотчас заплавляют наглухо кончик трубки b (рис. 35, V). Через сутки, когда едкий калий поглотит углекислый газ, вплавляют второй электрод d и, заплавив узенькую трубочку между шариком с и главной трубкой, отделяют шарик отламыванием (рис. 35, VI).
Можно также, размягчая в одном месте стенку трубки и осторожно вдувая в нее воздух, получить в изготовляемой трубке, как и в предыдущем случае, шарик и, дав трубке остыть, наполнить его гашеной известью.
Накаливая затем шарик с известью, выделяют из последней пары воды, вытесняющие из трубки воздух, после чего в трубку вплавляют электроды и заплавляют ее с обоих концов, не отделяя шарика с.
Охлаждаясь, известь вновь соединяется с водой, и в трубке давление понижается. После этого заплавляют узенькую трубочку между главной трубкой и шариком, оттягивают ее и обламывают шарик.
Рис. 35
Пользуясь тем, что упругость водяного пара тем меньше, чем ниже его температура, можно достичь разрежения в трубке таким «физическим» путем. Для этого на конце трубки, предварительно заплавленной в пламени горелки и согнутой под прямым углом, выдувают шарик а (рис. 35, VII), а другой конец оттягивают в узенькую трубочку. Затем вплавляют в трубку электроды (как и в предыдущем случае, если можно, платиновые, а то хотя бы железные) с и d и дают трубке остыть. Потом снова, слегка нагрев всю трубку, оттянутый ее конец b погружают в воду. При нагревании воздух в трубке расширяется и часть его выходит наружу, а при остывании трубки на его место давлением наружного воздуха в нее вгоняется вода. Дав ей перелиться в шарик а, нагревают ее до кипения. Выделяющийся пар вытесняет воздух из трубки.
Когда почти вся вода, бывшая в шарике, испарена, другой лампой нагревают оттянутый кончик трубки b до плавления и, прекратив нагревание шарика а, окончательно заплавляют кончик b.
Дав прибору постепенно остыть, шарик а помещают в чашечку со льдом. Пар, наполнивший трубку, при этом частью конденсируется в шарике, упругость его падает до 1/165 нормальной. Наполняя же чашечку искусственной охладительной смесью (азотно-аммониевая соль и снег в равных по весу количествах), удастся понизить температуру до 30°, а упругость пара внутри трубки до 1/2500 нормальной. При таких упругостях разряд, при соединении электродов трубки с и d с клеммами вторичной обмотки работающей спирали Румкорфа, дает весьма интересные световые явления внутри трубки.
Охлаждая шарик трубки до более или менее низкой температуры, получают и упругость внутри гейслеровой трубки тем меньшую, чем ниже температура охлаждения шарика, что дает возможность наблюдать картину светового разряда при разных степенях разрежения. Если же отогнутое вниз колено трубки сделать достаточно длинным, то, сильно охладив шарик и, следовательно, значительно разредив воздух в трубке, можно заплавить ее за электродом с и затем отделить от нее нижнюю часть с шариком.
