作為一名後世來人。


    在看到麵前這組放電管的時候,徐雲的心中也不由產生了一股見證曆史的感慨。


    低壓氣體放電管。


    這可以說是人類真正觸及到微觀世界的啟蒙設備,另外,它在概念上還有一個比較規範的名稱。


    那就是......


    低壓氣體電子管。


    當然了。


    電子管這個概念現在還沒誕生,它真正出現要到1904年。


    當時小麥的學生約翰·安布羅斯·弗萊明閃亮登場,發明出了赫赫有名的電子二極管。


    然後在1906年,德福雷斯特又發明了三極管。


    再往後就是點接觸晶體管、半導體三極管、p-n二極管、輝光管這些了......


    等到了徐雲穿越來的2022年。


    氣體放電的實驗裝置在實驗室層麵,已經被優化到了一個極限。


    例如代表封裝天花板的smd1206,代表性能極值的yint,還有代表浪湧吸收能力峰值的gdt等等......


    那時候別說普通的氣體放電管了。


    就連輝光管都已經被淘汰多時,成為了一個略有收藏價值的小品類。


    你在某寶上花幾百塊錢,都能買到一台還不錯的輝光鍾——不過下單之前得先看清楚是輝光還是擬輝光,有條件的買一台其實還挺有意思的。


    總而言之。


    和2022年比起。


    法拉第他們這次準備的實驗設備,無疑堪稱極其簡易。


    但另一方麵。


    簡易,卻不等於寒酸。


    很多時候。


    曆史就是在這種後世所謂‘狗都看不上’的條件中迎來了某個關鍵節點,從而揭開了全新的篇章。


    視線再回歸現實。


    一切都準備完畢後。


    法拉第戴上手套,帶著徐雲等人來到設備邊上,準備開始......


    抽水銀。


    魔改版的蓋斯勒管...或者說消炎管的抽氣出口被設置在了試管的中部,大致模樣就是開了個小口,然後用軟管連接著外部。


    操作過程就是利用外部的壓力閥門,將管內的水銀給抽取出來。


    水銀一旦全部被抽離,加上外部繼電器中銜鐵的磁路閉合,便可以做到十萬分之一的真空度。(有讀者留言問有沒有相關書籍,這裏推薦兩本,楊津基老師的《氣體放電》,還有嚴璋先生的《高電壓絕緣技術》)


    隨後法拉第朝基爾霍夫做了個手勢,基爾霍夫見狀便快步來到桌子的另一側。


    然後......


    握住一根半米多長的把手,跟搖擼似的哼哧哼哧的操弄了起來。


    沒錯。


    這種苦力式的操作,便是1850年抽取真空最有效的方法。


    沒辦法。


    時代所限。


    後世抽取真空的方式有多,例如機械泵啊,分子泵啊,離子泵啊等等。


    像比較好的離子泵,可以達到10^-12mbar左右的真空度。


    但1850年的設備卻做不到後世那般全機械化,在1870年之前,抽取真空的方式隻有兩種:


    往複真空泵或者油封式旋轉真空泵。


    前者的原理是利用泵腔內活塞做往複運動,通過人力引動泵腔將氣體吸入、壓縮並排出。


    因此又稱為活塞式真空泵。


    油封式旋轉真空泵則是利用油類密封各運動部件之間的間隙,減少有害空間的一種旋轉變容真空泵。


    相對而言,後者的效率要高一些。


    不過油封式旋轉真空泵需要用到氣鎮裝置,準備和操作環節都比較繁複,因此法拉第這次還是選擇了往複真空泵。


    “嘿咻,嘿咻!”


    看著跟鉗工扭螺絲一般轉動把手的基爾霍夫,徐雲忽然想到了老蘇副本中的驢兄......


    話說回來。


    等到自己回歸現實,那頭從五洲山買回來的母驢也差不多該送到學校了。


    到時候能壓榨....咳咳,使用的勞力,就又多了一頭。


    真好啊.....


    就這樣。


    大概過了五分鍾左右。


    基爾霍夫停下手中的動作,一邊喘氣一邊抹了把額頭上的汗水,對法拉第道:


    “教授,水銀都抽出來了,穩壓計始終顯示正常。”


    法拉第點點頭,說道:


    “辛苦你了,古斯塔夫。”


    接著他示意黎曼去將窗簾放下,將光線盡數遮蔽。


    他自己則走到了桌子的左側,摸索片刻,按下了某個電源開關。


    很快。


    隨著電源的開啟,外部線圈開始放電,放電管兩極的電壓開始增大,管內出現了電動勢。


    而在肉眼無法看到的微觀世界。


    無數從陰極發射出來的電子,在電場的作用下向陽極運動。


    它們在間隙的中間遭遇殘留的空氣分子阻隔,經過一係列碰撞產生了大量新的電子和正負離子。


    由於電子運動的速度很快,因此電子大量集中在前進方向的前部。


    而正離子則留在後部,並在管內形成了電子和正離子構成的集合體——這種集合體在後世有個名字,叫做電子崩。


    與此同時。


    也有大量的離子發生了其他變化:


    它們在管中複合為了正常氣體原子。


    上輩子是離子的同學應該知道。


    所謂離子複合,其實就是指電子返回正離子的過程。


    當電子返回原子時。


    會把它攜帶的能量以光的形式發射出來。


    隨著電子崩向陽極移動,其中的電子和正離子越來越多。


    這一方麵改變了放電間隙中的電場分布,同時又使得崩頭崩尾中的電荷削弱了電子崩內部的電場,使其複合作用增強。


    電子與正離子的複合會產生大量的光子,而光子作用在後部的氣體上,使得這些氣體出現電場電離。


    接著又產生第二個電子崩、第三個電子崩。


    每個電子崩的頭部和尾部分別向陽極和陰極發展,最後連成一片。


    直到.......


    piu——


    隨著一聲細微的聲音。


    一條完整的電離氣體通道形成了,管內的氣體間隙被擊穿。


    另外別忘了。


    法拉第此前在管中填充的可是水銀,一種非常容易揮發的物質。


    雖然它們在肉眼角度已經被全部抽取了出來,但基爾霍夫畢竟不是魂殿長老,因此有部分水銀還是殘留在了管壁上。


    在電壓的刺激之下,它們很快形成了水銀蒸汽。


    於是......


    一道藍白色的光出現了在了管內,令人不自覺就想到了mio的藍白碗。


    這是獨屬於水銀的光線特效,如果換做鈉則會出現黃白色。


    見此情形。


    法拉第不由俯下身子,凝望著棺中的這道藍白光。


    也不知是在感慨時間,還是在讚歎蕭炎館的神奇,隻聽這位已經接近六十歲的老者,嘴中喃喃道:


    “12年了啊.......”


    實話實說。


    比起12年前那根6%真空度的真空管,如今的這根蕭炎管在成像上確實要清晰的多。


    法拉第甚至不需要借助放大鏡,便能看到有幾塊不同亮度的區間,沿著陰極到陽極依次分布。


    “一...二...三....”


    法拉第認真數了數,轉頭看向徐雲,問道:


    “羅峰同學,一共有六塊光暗區域?”


    徐雲曾經說過‘肥魚’沒有做成這個實驗,於是幹脆利落的朝他一攤手:


    “我不到啊。”


    法拉第意味深長的看了他一眼,沒有說話。


    隨後他將韋伯等人招呼到了身邊,記錄起了現象。


    從觀測角度來說。


    輝光放電無疑算是比較有特點的氣體放電現象之一。


    發生時弧隙中的整個空間都在放電,並且溫度不會太高,限製觀察的其實就一個真空度。


    真空度越高,輝光放電發生的就更容易,現象也更清楚。


    十萬分之一真空度的條件,哪怕往後推移個一百年,在1950年也能算過得去了。


    因此法拉第等人可以一邊觀察,一邊非常自由的做著文字記錄。


    “古斯塔夫,你記一下。”


    “...自陰極開始,首先出現的是一塊極短的暗區,肉眼輕微可見,詳細觀測需以放大鏡協助......”


    “第二塊區域緊貼第一層,亮度適中,由肉眼便可觀測......”


    “第三塊發光微弱......”


    “第四塊區域有明顯的分界,在分界線上發光最強,後逐漸變弱......”


    “第五塊表現為過渡區域,即原先的法拉第暗區......”


    法拉第一邊觀察一邊敘述,語氣隱隱的有些顫抖。


    雖然已經有了一些心理準備,大致能猜到實驗現象會比較有衝擊力。


    但如今看到這排列分明的六塊區域,他的心中依舊遏製不住的冒出了一股複雜的情緒。


    在12年前,他真的以為輝光管中隻有一塊法拉第暗區而已......


    他就像一位魚汛期豐收的漁民,在某片灘塗抓到了一條鰻魚。


    他大致能猜到那個方向的海裏或許能找到更多的鰻魚,但他卻看上了另一個方向的墨魚群,於是放棄了這裏。


    沒想到隨著精度的提高,別說光線之後的‘深海’了。


    連法拉第暗區這塊原先被他以為‘僅此而已’的灘塗附近,實際上都埋藏著一頭頭的野生大黃花魚.....


    而另一邊。


    看著瘋狂記錄著現象的法拉第等人,徐雲的表情則依舊相對淡定。


    他在後世不止一次的做過輝光實驗,對於現象本身其實依舊見怪不怪了。


    而且實際上。


    輝光放電過程中出現的區域不是六塊,而是七塊...或者說八塊。。


    其中第一塊叫做阿斯頓暗區,它是陰極前麵的很薄的一層暗區。


    在原本曆史中。


    它要到1968年的時候,才會由f.w.阿斯頓於實驗中發現。


    在這塊區域中,電子剛剛離開陰極,飛行距離尚短。


    它們從電場得到的能量不足以激發氣體原子,因此沒有發光。


    緊靠著阿斯頓暗區的則是陰極輝區。


    由於電子通過阿斯頓暗區後已具有足以激發原子的能量,因此在陰極輝區恢複為基態時,這片區域就發光。


    後麵則分別是克魯克斯暗區、負輝區、法拉第區域以及正輝柱區。


    至於最後一塊沒被法拉第發現的區域嘛.....


    它其實是兩個小區間的統稱,叫做陽極輝區和陽極暗區。


    這兩個小區域形成的條件要求比較高,隻有在陽極支取的電流大於等離子區能正常提供的電流時才出現。


    因此它們在放電現象中,一般都不會被視作常見區域。


    而在以上所有的區域中,最重要的是正輝柱區。


    這塊區域中的電子、離子濃度約10^15~10^16個/m3,且兩者的濃度相等,因此稱為等離子體。


    實際上。


    這部分區域對於輝光現象本身而言可有可無,在短的放電管中,正柱區甚至會消失。


    但在衍生領域,這玩意兒卻騷的不行:


    近代微電子技術中的等離子體塗覆、等離子體刻蝕,等離子體物理,核聚變、等離子體推進、電磁流體發電等尖端科學技術全都和它有關係......


    同時這些技術和正輝柱區的關聯不是那種稍微沾邊的邊角毛,而是實打實的基礎研究支撐之一。


    當然了。


    目前的法拉第等人還不知道這些區域在今後會造成何等大的影響——他們甚至連第七塊區域都沒被發現呢。


    受時代視野的影響。


    他們全然沒有意識到自己做了一些什麽,又讓這個時代一百多年後的高考難了多少分......


    記錄好相關數據後。


    法拉第、高斯和韋伯三人,便就地討論分析起了現象。


    隻見韋伯的目光緊緊盯著真空管,這位物理學史知名的倒黴蛋之一此時展露出了他敏銳的判斷力:


    “第一塊暗區要比第三塊暗區黑上許多...比法拉第暗區...還是要黯淡不少。”


    “但這一帶明顯被施加了電動勢,也就是說硬件設備、‘場’的強度都是一致的。”


    “那麽出現暗區的原因,恐怕就剩下了一個......”


    說到這裏。


    韋伯不由抬起頭,與法拉第、高斯對視一眼,異口同聲的說道:


    “能量!”


    一旁的徐雲聞言,目光微不可查的一凝。


    輝光放電中會出現暗區的核心原因就是激發較小——如果拋開陰極暗區這個特例,其他三個暗區都可以說不怎麽發生電離。


    而這些帶電粒子之所以未激發,就是因為電子的能量很低。


    就像八支八支半一樣,撞擊的那段區域是亮區,出來蓄力的那段便是暗區。


    雖然能量和微粒激發之間還隔著十萬八千裏。


    但以現如今的科學認知,韋伯等人能想到能量這個層麵,說實話確實很了不起了。


    當然了。


    除了韋伯等人本身的能力外,這其中很大部分原因要歸結於小牛:


    正是因為他提出了波粒二象性的雛形理論,才會讓韋伯這些後人能夠更加自由的去進行猜想。


    隨後法拉第等人又對試管進行了測量和記錄,接著便開始了更為重要的一環.....


    檢測這條射線的本質。


    首先法拉第先走到試管邊上,按下了某個開關。


    隨著開關的啟動。


    一個原先被貼合在管壁內側的圓形小木片被放了下來,擋在了光線行進的光路上。


    而隨著光路被擋,沒幾秒鍾,試管的右側便出現了一塊清晰的影子。


    法拉第見狀,輕輕點了點頭。


    試管的左邊是陰極,右邊是陽極。


    二者之間加入小物體,影子出現在右側,便說明了一件事:


    射線起源於陰極。


    想到這裏。


    法拉第不由看向徐雲,問道:


    “羅峰同學,肥魚先生有沒有給這束光線命名?”


    徐雲搖了搖頭:


    “沒有。”


    法拉第見說沉吟片刻,又與高斯和韋伯對視了一眼,斟酌著說道:


    “既然如此,就先叫它陰極射線吧。”


    徐雲原先還擔心法拉第會說出什麽騷名字呢,比如極光極霸啥的,聽到陰極射線後便放下了心。


    至於這是曆史的慣性,還是法拉第恰好想到的名詞.....


    這就不是徐雲有能力了解的事兒了。


    總而言之。


    確定好光線的源點是陰極後。


    法拉第的表情忽然一正,表情瞬間凝重了不少。


    他放在身後的左手,甚至極其隱蔽的抖動了幾下,隻是任何人都沒有注意到這一幕。


    隨後他麵色嚴肅的轉過身子,對基爾霍夫說道:


    “古斯塔夫,加外部場吧。”


    .....

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