前面几页列出的所有理论都是建立在一系列实验的基础上的。没有经验为基础的科学或哲学学说就会失去趣味,只构成一篇没有意义的文学论文。

在接下来的几页中,我只能对我在过去10年中发表的实验做一个简要的总结。描述他们的回忆录占据了《科学讽刺报》(Revue Scientifique)约400个专栏,我做梦也不敢在这里再版。其中一些,如关于磷光、赫兹波、红外线等,我不得不完全省略。

在接下来的文章中,我特别努力地做一些非常简单的实验,因此很容易重复。当然,我不重复已经描述过的内容,因为在第一部分中不需要过多的技术细节就可以做到这一点。

下面几页所描述的许多装置和很大一部分方法只不过是一种历史兴趣。这两种理论都被进入我所标出的道路的物理学家们大大推向了近乎完美的境界。然而,了解在新研究开始时所使用的仪器总是有用的,因此,我在这里原原本本地描述了我所使用的仪器和方法。

第一章:验证物质解离的一般观测方法

在前一章中,我已经解释了研究物质的解离——也就是说,它的非物质化——所采用的方法的原理。在详细描述它们之前,我先用几行话回忆一下我刚才说过的话。

所有用于验证物体的解离性的方法,无论是镭还是任何种类的金属,都是相同的。要研究的典型现象总是粒子的发射,粒子受到巨大速度的作用,被磁场所偏离,并能使空气成为电的导体。正是这最后一个特征被用来分离镭。

还有其他辅助特性,如照相印痕和发射的粒子产生磷光和荧光,但它们是次要的。此外,镭和放射性体的发射99%是由感光板上没有的粒子组成的,并且存在放射性体,如钋,只发射这种辐射(1)。

[(1)不再正确。]

这些粒子因磁场而偏离的可能性,构成了仅次于使空气成为电导体的能力的最重要的现象。它使得由放射性物体发射的粒子和克鲁克斯管的阴极射线之间的一致性得到了毫无争议的解决,正是由于磁场对这些粒子的偏移程度,才使得测量它们的速度成为可能。

由于测量放射性粒子的磁偏差需要非常精密和昂贵的仪器,所以不可能把它列入容易进行的实验之中。最后这些是我在这里唯一想讲的,我将局限于解离物质的粒子所具有的使空气成为导体的基本性质。

空气被放射性物体转化为导体的证明方法

用来证明物体发射的游离原子粒子能够使空气成为导电体的经典过程极其简单。事实上,它只需要一个刻度的验电器就可以了。应该能够解离的X物质被放置在a板上(图36)。在它的上面是一块金属B板,与带电的电器c相连。如果导体粒子——电子离子——从物体X发射出来,空气就成为两个板之间的导体,于是电器就放电了。叶片的下落速率与分解产生的粒子的发射强度成正比。或者,将被研究的物体放在一个直接放在验电器上的金属胶囊中,也可以得到同样的结果。这是我通常采用的方法。

fig36

不要认为验电器构成了一种粗糙的、现成的检查方式,不能产生精确的测量结果。卢瑟福对它进行了大量的研究,结果却恰恰相反,它是一种非常精确的仪器,就大多数实验而言,它比象限静电计优越得多,如果结构合理,它比最好的检流计还要灵敏得多。根据他的说法,一个4厘米长的金箔系统的容量c大约是一个静电单位。如果我们称v为叶电位在t秒内的下降,则通过气体的电流强度I由公式1- cv / t给出。这样就可以测量出2 × 1015安培的电流,这是任何检流计都测不到的。但是,对于普通的实验来说,这样的灵敏度是绝对没有用的,在大多数情况下,使用一个上面有一块板的验电器就足够了,或者根据具体情况,把要实验的物体放在一个板上。虽然这一点是必不可少的,但支撑金箔的棒材所穿过的电介质必须是完美的绝缘体。
不幸的是,这最后的和非常必要的条件在巴黎制造的任何一种电器中都无法实现。只有用纯硫或纯琥珀制成的绝缘体才是真正有用的。用石蜡或硫和石蜡混合物制成的支架不能长时间保持绝缘,金箔就会失去电荷。如果被迫使用它们,绝缘体必须至少每天用砂纸清洗一次,这一操作就更加必要了,因为电介质的表面迟早会带电。在盖上电帽后的一小时内,当电显微镜的损耗不超过一个角度时,才可以用于这种研究。

与其使用经典的两片金箔,不如只使用一块中央带刚性氧化铜条的金箔。于是,金箔的角度偏转与电势成明显的比例。用我用的验电器,金箔90度的偏转相当于1300伏特的电荷,或者说每角约14伏特。通过各种各样的发明(这里就不赘述了),可以把验电器造得非常灵敏,一度就等于十分之一伏特。

要观察金叶的掉落,传统的附有千分尺的显微镜方法不是很方便,特别是在光引起的快速掉落的情况下。最好是把一个角量角器固定在构成仪器侧面的一块玻璃上,量角器分为度数,背面有一张粗糙的白纸。在离仪器几码远的黑暗处放一盏小灯,就可以读出这些分类。金箔在没有上釉的纸上投下它的边缘阴影,因此可以读到四分之一度。

在对放射性物体进行实验时,为了降低有时令人烦恼的验电器的灵敏度,只需要在与板的不同距离处放置一条金属带(图37)。它的作用不仅在于容量,还在于减少离子作用的空气量。例如,一种放射性物质每分钟产生18°的放电,如果带距平板5厘米,则每分钟产生12°的放电;如果带距平板2厘米,则每分钟产生8°的放电。

fig37

冷凝差动验电器

对于某些精密的实验,就必须使用我发明的一种仪器,它被称为冷凝差示验电器,可以这样描述:从各种实验中注意到,从游离物质产生的流出物绕过障碍物,我被引导发明了一种仪器,使这种情况不可能发生。通过使用它,我发现所有的物体都含有一种不断改变的“放射物”,就像放射性物质一样。在普通的人体中,它只有在高温的影响下才会迅速消散,并且需要几天的时间才能恢复,这将在后面的研究中看到。

fig38

在图38中,A表示安装在金属棒上的验电器球,金属棒的下部连接着金箔。这个杆由一个绝缘硫筒d支撑,在这个筒上放置一个铝筒B,顶部关闭。第二个圆柱体C同样是铝制的,覆盖在第一个圆柱体上。它形成了一个法拉第笼,并且只有在验电器充电后才被放置到位。这个笼子是系统中唯一不能绝缘的部分,用f链将它与大地连接,防止了绝缘。此外,它被放置在验电器的金属部分上,这种情况本身就会使其不能绝缘。

必须制造这些铝圆筒。采购到商业用的薄板铝后,将其切割成所需的高度和宽度,缠绕成木圆筒,两端用涂有胶水的纸带固定在一起。圆柱体的顶部被一块薄薄的锡板封闭,锡板被折叠起来并粘在上面。

可以看到,圆柱体C构成了一个法拉第笼——一个完全免受所有外部电影响的屏幕。给树叶充电,把大圆筒放到位,即使使一簇火花落在C上,也不可能放电。

仪器充电的方法如下:取下外筒C,留下小球上的小筒B,用带丝的玻璃棒对筒B进行感应充电,然后用手指触摸筒B。在这种情况下,圆柱体B带负电,球A带正电,而黄金带负电离开。然后把外面的圆柱体C放回原处,用链子与地面相连,这是一种多余的预防措施,但绝非必不可少。然后,整个系统就会受到人们想要采取行动的影响。如果圆柱体C被穿透,金箔或多或少会迅速地聚集在一起。

如果你愿意,你可以让验电器在最后这些条件下充电。因此:

仪器像以前一样充电,打开验电器的外壳,用金属点触碰装有金箔的棒E。它们马上就会掉下来。当仪器立即暴露在放射性影响下——例如阳光——叶子就会分离几度。

这种电荷的机理很容易理解。让我们假设仪器是通过一根擦有猫皮的乌木棒来充电的。当然,不是光产生的电能够给仪器充电。它的作用是间接的。一碰到金叶子,它们就失去了正电荷,因此掉落下来;但是球的负电荷是由小圆柱体的正电维持的,它不能被消除。当这个小圆筒在通过大圆筒的废气的影响下开始放电时,它将不再能够保持球上相同数量的负电。后者所含的部分电流将流入树叶,树叶在被同样符号的电充电时,就会发散。小圆筒的排量越大,叶子分离得越厉害。球和圆筒的形式,在某种程度上,是两个锅的非常敏感的平衡。 The separation of the gold leaves registers the slightest difference in the weights of the two pans. It is by reason of this analogy that I have given it the name of condensing differential electroscope.

这就是我在研究中一般使用的仪器。我还将使用许多其他方法,但它们将在专门介绍各种实验的章节中进行描述。

第二章:研究物体光解离的观察方法

所研究的物体呈条状排列,在带电验电器板上方倾斜45°(图39和45),但与其没有任何直接连接。当这些物体被太阳光照射时,它们会散发出液体,如果最后的液体带正电,这些液体就会给验电器放电。但如果检电器带负电荷,这些流出物几乎没有任何作用。

为了演示的目的,只需要使用简单的铝或锌条,首先用砂纸摩擦,并以任何方式固定在验电器正电荷板的上方。

在定量实验中,我使用了图39所示的仪器,但最好尽可能避免使用定日镜,将光直接投到被实验的金属上。使用定日镜时,由于镜面吸收紫外线,电荷明显减少。事实上,玻璃折射的紫外线几乎不超过5%。至于金属,它们在红外波段的折射力很大,但随着波的长度而大大减弱。例如,抛光银几乎折射了太阳光谱中15%的入射紫外线辐射。相反,在紫外线范围的开始(0.004微米),它折射了近80%的射线。

fig39

该验电器可以用干电池充电,也可以用擦有猫皮的硬质橡胶棒进行感应充电。必须注意的是,金叶子的电位总是相同的,因此与垂直方向的距离是相同的度数(在我的实验中是20°)。树叶的影子投射在一盘分成不同程度的粗糙玻璃上,就像我们在图中看到的那样。仪器由一盏灯照亮,灯被放置在做实验的房间尽头一个黑暗的地方,离仪器4到5米远。
使用的光源有:(1)太阳,其辐射光谱延伸至0.295微米;(2)对于进一步延伸到紫外线的辐射,我用一个放在铝棒之间放电的电容器的火花作为光源,铝棒放在一个盒子里,盒子用一块覆盖着金属纱布的石英板封闭,石英板本身用一块金属板框起来,与大地相连,以隔绝所有的电影响(图40)。

fig40

为了便于实验比较,被光作用的物体都被切成10厘米见方的条状,并放置在距离验电器15厘米的地方。后者的球被一个大铜板所取代,这对于获得快速放电是必不可少的。铜是一种金属,但对太阳光略敏感,但对电灯非常敏感。因此,在太阳下工作时,虽然我这样做了,但没有必要把这最后一件遮光;相反,在使用电灯时,将其与光源隔绝是必不可少的。这是由图40所示的非常简单的安排来管理的。

分离光谱的不同地区和确定的行动,我们之间插入光和身体罢工几个屏幕(石英槽包含硫酸奎宁的透明的解决方案,3毫米厚玻璃,玻璃0.1毫米厚,云母0.01毫米厚,岩盐,石英,等等)的透明屏幕首先取决于各种射线的太阳把他们前摄谱仪和注意的是,通过光谱射线照片,每个透明体允许通过的辐射波长。这里表示的光谱(图41和42)显示了其中一些照片的结果。彩色玻璃,除了绿色和红色外,都不能被利用,因为它们所起的作用很小,只能起到降低效果强度的作用。

fig41-42

说到吸收,我要指出,吸收剂似乎可分为两类-即特定吸收剂和强度吸收剂。到第一个阶段,光谱会在某个特定区域停止,不管暴露程度如何。第二类吸收剂虽然是某些区域的特定吸收剂,但只能通过降低强度在相当大的范围内起作用;在这种情况下,吸收取决于曝光时间的长短。重铬酸钾或硫酸奎宁溶液是特异性吸收剂;它们只允许光谱的一个特定区域通过,而且这个区域无论曝光多少都不会延长。无色玻璃对某些区域有特定的吸收作用,但在相对较长的部分,它通过部分吸收来降低活性射线的强度。这就是为什么印象没有明显地停止在一个固定的点。特异性吸收剂的数量是有限的,而强度的吸收剂却是数不清的。所有颜色的眼镜(红色和深绿色除外)只会降低亮度。 The evident proof of this is obtained by [photographing the solar spectrum through colored glass. By slightly lengthening the exposure through blue, yellow, violet and other glasses, the totality of the visible solar spectrum is obtained. This point is interesting to physiologists, for it shows that the various experiments made on animals and plants with solar light filtered through colored glasses prove absolutely nothing. The differences observed are due to causes quite different from those hitherto invoked to explain them.
下面是我用来隔离光谱各个区域的不同屏幕或液体的透明度表。在光谱的极紫外线区域,我利用了我博学的朋友M. Deslandres的好意,对波长进行了划分。

第三章:物质在光谱不同区域的解离实验

光谱各部分对物质解离的作用

通过上述方法,即通过各种由摄谱仪测定其透明度的屏幕,人们发现可以根据验电器放电的速度,根据每个物体所受的光谱区域,确定在分解过程中每个物体排出的排放物的比例;或者换句话说,解离的强度。由此可见,物体被光解离是非常不均匀的,光谱的不同区域所起的作用也有很大的不同。得到的结果如下:

(1)对太阳光谱中的辐射敏感的物体,不超过0.295微米

大多数身体都是敏感的,但它们的比例却截然不同。实际上,其作用可以从5秒内的20°放电到每分钟仅1度放电不等。因此,有些身体的敏感度约为其他身体的500倍。

以下是对阳光最敏感的物体的灵敏度顺序:汞合锡、汞合铜、最近清洗的铝、汞合银、干净的镁、干净的锌、汞合铅、含微量锡的汞。

最不敏感的物质,即每分钟放电从1°到9°的物质,有:金、银、铂、铜、钴、纯汞、锡、纸板、木头、磷光硫化物和有机物。对于解离性弱的天体,就像刚才提到的那些天体,除了当太阳射线包含从M到U的光谱区域时,通常看不到任何影响,而这个区域经常消失,即使在天气非常晴朗的时候,我很快会解释。

如果我们利用上述的屏及其在验电器上的作用,确定太阳光谱各个区域在非常敏感的物体上的能量,如合并的锡或铝,我们将发现,以100表示产生的作用的总和,如下图所示:

达到0.400微米的太阳光谱的作用= 6%
0.4到0.360微米= 9%
从0.360到0.29微米= 85%

通过各种方法,可以使某些身体对某些原本不敏感的部位敏感。水银和锡分别是敏感度较低的物质。然而,在水银中加入1/1000 [?使它对0.360至0.296微米的紫外线区域非常敏感。这样制备的汞是一种根据小时、日和季节研究紫外线的极好试剂。如果锡的添加量达到10%,水银对几乎整个光谱的剩余部分都变得敏感。

(2)只对波长小于0.295微米的辐射非常敏感的物体-在这些物质中,我特别提到以下几种:镉、锡、银、铅。

(3)只对波长小于0.252微米的辐射非常敏感的物体-这些是数量最多的。其中可提及的有:金、铂、铜、铁、镍、有机物和各种化合物(硫酸钠和磷酸盐、氯化钠和氯化铵等)。除金属外,最活跃的物质是灯黑(每分钟放电20°)和黑纸。活性最低的是有生命的有机物,尤其是树叶和植物。

在光的作用下,各种各样的化合物就像简单的物体一样分解,只是比例不同。磷酸钠和硫酸钠的温度为每分钟14度,氯化铵为每分钟8度,氯化钠为每分钟4度。为了验证排放,尸体被制成饱和溶液倒在玻璃板上蒸发。然后将玻璃板以普通方式放置在验电器上。

我所给出的放电变化只对所列举的光谱的特定区域有价值。当采用高折射的区域时,各种物体的灵敏度差别就小一些,并且趋于相等,但不会达到那个点。例如,在太阳紫外线中,金的活性几乎是不活跃的,大约是铝的500倍。相反,在极紫外线下(从0.252微米开始),它与最后一种金属的解离速度几乎相同。在紫外线的这一区域,最不敏感的物体(如钢、铂和银)和最敏感的物体(如汞合锡)之间的作用差别几乎不超过一到二。

中等导体——灯黑、化合物、木材等——在光谱的这一高级区域的灵敏度低于金属。例如,灯黑的排放物产生的放电比锡的要小得多。

清洗的影响

对于受到太阳光谱中所含辐射的金属来说,清洗的作用是最重要的。应该每隔10分钟用非常细的砂布大力清洗一次,惩罚是要看到排出物的速度减少200倍。在0.252微米开始的紫外线中,清洁的影响仍然很明显,但比在太阳光中要小得多。如果表面没有保持不清洁超过10天就可以了。10天后,排放物几乎不会超过最近清洗后的一半。

电极性质的影响

当为了获得比太阳系的辐射更深入到紫外线的辐射时,使用冷凝器(两个莱顿罐串联放置在感应线圈的二次管上)产生的火花,分离的强度随电极金属的性质而大不相同。

铝点发出的光产生解离性,在其他条件相同的情况下,其解离性几乎是金点的3倍。铜和银的电极与金电极给出的数字大致相同。

人们想到的第一个解释是,某些金属比其他金属具有更广泛的光谱。但这一解释被埃德最近的测量结果推翻了,他表明,大多数金属的光谱延伸到紫外线中大约相同的距离。因此,举例来说,最不活跃的金电极的火花光谱与活跃度最高的铝电极的光谱一样远(0.185微米)。

也不意味着在不同金属产生的火花所产生的光的影响下所观察到的效果的差异是由于光的强度的差异。我发现,用氯化银配制的相纸,放在关闭电花盒的石英窗前60秒,对除钢电极外的所有金属产生的印痕强度都是一样的,而铝电极产生的印痕强度要比铝电极产生的印痕强度大,这与它们的光的离解作用的力量正好相反。在这些短暂的曝光过程中,只有0.310微米以下的辐射才会作用在纸张上,事实证明,选择薄玻璃的插入来阻止0.310微米以下波长的辐射,也会阻止印模。

上述关于电极根据组成电极的金属而有很大差别的事实,似乎可以证明各种金属的光谱中除了光之外,还包含着我们所不熟悉的某种东西。

太阳光线成分的变化对其产生物体离解的适应性的影响。在紫外线的某些时刻消失

当使用太阳能工作时,很快就会注意到许多因素可能会产生巨大的差异,从物质分离产生的排放物的生产,从而放电的强度。在处理所谓的负泄漏时,我将回到这个主题。当我组织了一系列有规律的观察,包括对具有恒定运动的物体的实验后,我意识到,当连续几天在同一时间、在明显相同的天气下工作时,我突然发现验电器的运动有很大的不同。在先后排除了所有干扰因素之后,我面对的只有一个因素——阳光成分的变化。这只是一种假设,必须加以证实。由于这些变化很可能与光谱中不可见的部分有关,我可以使用一种验证方法——用分光镜拍摄不可见的区域。教科书中给出的唯一提示是,当太阳接近地平线时,紫外线就会消失,然而,验电器的作用应该已经充分说明了这一点。但我注意到,在每天相同的时间,在太阳非常高的时候,这种影响会发生变化,这个暗示解释不了什么。

经过几个月的重复拍摄的光谱照片显示,与我的预想一致,从一天到另一天,通常在同一天,在没有明显原因的情况下,太阳紫外线的大部分,从L射线或M射线开始,有时会突然消失(图43)。这种现象往往与验电器的放电速度慢相吻合。天空的明显状态与紫外线的消失没有关系,因为它有时在非常明亮的天气里很明显,而相反,我注意到在非常多云的天空下紫外线是恒定的。然而,以下是获得的一些结果:

1901年8月23日下午3:50天气很好,从M射线开始的紫外线消失了。
1901年8月30日上午11时。天气很好,以L开头的紫外线消失了。
1901年8月31日下午3时非常朦胧的天气,天空完全乌云密布,没有消失的紫外线。
1901年10月26日和11月12日下午2时。天气好,以M开头的紫外线消失。

fig43

从上面可以看出,如果我们的眼睛对从A射线到H射线的辐射不敏感,而只对从H射线到U射线敏感,我们就会发现自己虽然在充分的阳光下,却不时陷入黑暗之中。

根据我的实验,紫外线具有一种如此特殊和如此有力的作用,因此它必须被认为在自然界的各种现象中起着积极的作用。人们希望在天文台中对它在光中的存在和消失进行定期的研究。与此相结合的是,可以对红外线的变化进行研究,对此我已经证明有一种试剂——带绿色[铜]磷光的硫化锌——对可见光的灵敏度与明胶溴化银一样高。众所周知,不可见光谱的范围比可见光谱大得多。很可能,它确实很容易的研究可以使气象学从目前仍然处于完全初级的状态中摆脱出来。

fig44
fig45fig46

光解离物体的产物与放射性物质的产物的同一性

我一向主张把上述实验中所显示的游离物质的流出物与自发放射性物体所发出的流出物作类比。在我的研究之后,伦纳德和汤姆逊通过用磁场证明了它们的推导,并通过测量粒子的电荷与质量之间的比值e / m,使这个恒等式变得无可争议。这个比率已被发现与用阴极射线和放射性物体的粒子所观察到的相同。同样地,勒纳德也得到了受光的影响而分离的物质粒子所凝结的水蒸气,这产生了我们所知道的阴极射线。

光解离物体粒子的摄影作用

对这个摄影动作的研究在过去使我浪费了大量的时间;我放弃了它,因为实际上,由于它的不规则性,它不构成测量过程,而验电器提供了一个精确的测量过程。我只想说,当一个装在黑纸信封里、被某种物体或其他物体覆盖的敏化玻璃板,被太阳照射到金属的流出液中,充分地遮挡住所有光线时,经过15分钟的曝光,就会得到放在黑纸上的物体的轮廓。

当金属直接暴露在阳光下时,感光板上的印记有时很强烈,有时是零,总之,太不确定了,无法提供科学的调查手段。

此外,我一直观察到,金属在阳光下暴晒一定时间后,通常就失去了照相的效果,即使把感光板曝露在黑暗中,直接贴在暴晒的金属表面上,而不是放在金属下面,也是如此。这种现象的发生,我将在后面说明,通过金属的快速排气,在轻微的热的影响下,提供它所含的放射性辐射,这只是非常缓慢地再次形成。

光作用下分离物体的排放物扩散

我注意到,在这些流出物中最奇怪的特性之一是它们扩散的速度,这使它们能够立即绕过所有障碍。这种扩散是如此之大,以至于在上面的实验中,可以把验电器的平板放在金属镜子后面,完全被它遮住,因此不受所有光线的影响,放电也不会被抑制。用铝制的镜子,它只减少到原来的七分之一。如果将验电器横向放置在镜子旁边,使其极值边缘在其边缘垂直线内1厘米,则放电几乎不会减少十分之一。如果把验电器移到距镜子同一边缘10厘米处,放电只减少四分之三。因此,流出的液体完全绕过了镜子形成的障碍物。毫无疑问,这种传播部分受到了空气的影响,也受到了镜面本身的影响,游离的粒子似乎会粘附在镜面上,并沿着镜面滑动,除非它们被非金属表面阻止。下面的实验可以证明这一点,这个实验在阳光下非常成功:

铝条表面有意被充分氧化,使其失去活性,另一个表面用砂纸清洗过,放置在验电器的上方(图47),这样清洗过的表面将单独受到光的照射,并将渗出液投射到验电器的板上。在这些条件下,仪器的放电在15秒内对应到20°。然后将金属条转过来,使氧化面对着验电器,清洁面对着太阳。然后产生的排放物只能通过通过条对验电器起作用。现在,15秒内放电仍然是5度。在上面的实验中,不改变任何东西,将2厘米宽的黑纸粘在未氧化面面向太阳的边缘上。带阻止了粒子的移动,验电器的放电就停止了。

fig47

被光照射的金属大部分会保留少量残余电荷,这使它们在黑暗中轻微放电几分钟。因此,只要把一块清洗干净的金属暴露在阳光下,并把它放在验电器上方的黑暗处,就可以在几分钟内产生轻微的放电。

被解离物质粒子通电的物体放电机理

被解离物质的流出物、光、火焰的气体、放射性物体的辐射或阴极射线所激发的物体的放电机制总是相同的。它们的作用都是使空气成为导体。图44及其解释清楚了它们的作用机制。

物质对游离原子流出物的透明度

解离物质的粒子会穿过物质物体吗?我们知道镭的β射线是这样的,但α射线却不是这样,它形成了99%的发射,被一张薄薄的纸阻挡了。物质与被光分离的物体粒子是怎样的呢?

乍一看,要证实透明现象似乎很容易。由于我们有一种对某些辐射敏感的试剂,我们希望测试其主体的透明度。如果这种效果是通过物体产生的,我们就可以说物体被穿透了。没有什么比外表更简单,也没有什么比实际更错误。

事实上,有时会发生这样的情况,一个身体似乎被穿透了,但实际上根本没有。它可能只是翻了个身,这正是在非常易扩散的物体中所发生的情况,如上一段所述,或在波长很大的辐射中所发生的情况,例如赫茨波。以前正是这种明显的透明性欺骗了物理学家,使他们误以为物体对电磁波的传导和绝缘是透明的。这种透明是被承认的,直到我和布兰利一起进行的研究证明,山和房屋是绕着而不是穿过的,如果金属似乎被穿透了,那是因为赫茨波穿过了盒子的裂缝,而盒子似乎是密封的——事实上,是如此地对光。

表面上的透明也可能是这样一个事实的结果:当一个物体的一个面受到辐射时,通过一种感应,另一个面对应于被击中点的那部分会产生一种相同的辐射。j·j·汤姆逊坚持认为,这正是阴极射线的情况,而维拉德则认为,受镭辐射作用的金属也是如此。通过金属产生的照相印痕,很简单,就是金属条背面与被击点相对的二次发射的结果。

我们有一个粗略的例子来说明在这些不同的情况下会发生什么,例如,声音的传播。如果一个人被关在一个完全封闭的金属室里,他就能非常清楚地听到外面演奏的所有乐器。产生声音的空气振动似乎就这样通过了金属。然而,我们知道事实并非如此,撞击金属表面金属壁的空气会传播到另一个表面,这在运行中导致与它接触的空气振动。因此,振动似乎通过了金属,尽管它是绝对不透明的空气。

然而,一个类似的推理也许可以适用于物体的所有形式的透明性。我们甚至可以把光透明的情况包括在内,这个假设是否可以很容易地与像差现象相一致。

无论如何,要完全解决透明性问题是困难的。著名的物理学家们一直无法就阴极射线和放射性物体的辐射的透明性达成一致意见,这一事实足以说明这个问题的困难。对于一个明显透明的物体,我们所能说的就是,事情的发生就像它是透明的一样。

在被光分离的物质的流出物的情况下,这些流出物的极端扩散使问题进一步复杂化,正如我们所看到的,这使它们能够绕过物体。如果简单地在流出物和验电器之间插入一条金属条,就会导致错误的结果。它必须是非常大的尺寸,这是不太可行的。

为了证明透明度- -或者,如果愿意的话,相当于透明度- -你希望与之共事的机构必须被一个四面封闭的围场包围。这是我通过我的冷凝差示验电器得到的,多亏了它,我才得以研究光、放射性物体、火焰气体、化学反应等排放物的透明度。它的使用使我们能够验证透明性,但在进一步研究这一现象时,我认识到,正如后面将详细说明的那样,所有物体都含有一种类似于属于自发放射性物体的放射,这似乎是所观察到的活动的原因。

消除错误的原因。伴随产生紫外线的电火花的赫兹波的影响

上面所描述的所有实验都是用太阳做的,非常容易重复。在这种情况下,只有两个注意事项需要注意。第一种方法是每隔10分钟用砂布大力清洗被操作的金属,使用电火花产生的紫外线时不需要这样做;第二种方法是用一块直径约10厘米的铜板代替普通的电检旋钮,因为它的电荷很小。清洗后者是完全没有必要的。

一个大的接收面是至关重要的,因为许多观察者忽略了这一点,所以他们无法重复我以前的实验。

当我们必须处理非常可折射的辐射时,这种辐射在我们这个高度的太阳光谱中是不存在的,只能通过电火花产生,实验就变得精细得多;如果不采取某些预防措施,我们就会暴露在我现在所指出的错误的根源之下。最重要的是能够放电的电影响的作用。毫无疑问,用黑纸把火花的光隐藏起来就足够了,这样就能看到是否所有的放电都被抑制了,而当电的影响发生时,情况就不是这样了。但是,当人们注意到这些最后的产物产生时,要压制它们并不总是一件容易的事情。

通常采用的消除它们的方法是在火花盒的石英窗上盖上透明的细纱布,把纱布装入一个大金属条制成的框架中,并与地面相连,但这种方法并不总是足够的。每次实验结束后,我都要检查一下,当光线被黑纸遮住时,验电器上的作用是否会停止。有几次,由于电的影响,我发现有快速放电的现象。由于它们对给验电器充电的正电和负电的作用并不相同,而只作用于其中的一种电,所以我想把它们与泥土连接起来,而不改变其他的安排,也不根据观察到的放电方向更换莱顿罐的一种或另一种涂层,就把它们清除掉。这意味着总能成功。

电极火花周围形成的电影响的起源是什么?物理学家经常指出这种电影响的存在和影响,却从未试图确定它们的性质?在这个问题上,我找不到任何线索,就被引导去询问这些线索是什么。它们只是非常小的赫茨波。很难预料到这一点,因为它们不应该由点与点之间的放电产生。

它们的存在可以通过盖斯勒管的远距离照明(这需要在黑暗中工作)得到证明,或者更好的方法是在电路中使用一个具有容易工作的钟和电池的相干器。这种装置可以保持固定,通过铃的响,立即向耳朵显示任何可能干扰实验的赫兹波的形成。

记住我和布兰利一起做过的关于赫兹波的巨大绕射的研究,它使赫兹波可以绕过所有的障碍物,以及赫兹波通过最小的裂缝,就会明白,尽管有一切可能的预防措施,要避免赫兹波形成时的影响是非常困难的。因此,必须防止它们形成。以下是根据我的观察,它们产生的一些条件:

当火花盒不小心用石蜡涂层与它的支架绝缘时,就会出现赫茨波。当电极相距太远时,特别是当电极的尖端钝化时,也会出现这种情况,而钝化是在电极工作了一段时间后发生的。然后形成的赫茨波非常小,几乎不会被推进超过50到60厘米,但它们足以干扰实验。一旦电极的末端被磨成非常锋利的尖端,它们就会消失。

在这些实验中,还存在着产生赫茨波的其他原因,但是列举这些原因就太过了。有了我在盘子上描述和标记的排列,操作人员总是会被警告它们的存在。

在我必须指出的错误的原因中,有一个据我所知从未在任何地方提到过,而且相当重要。我指的是将石英条暴露在电极火花下不到一刻钟的表面变化。它被一层几乎看不见的尘埃颗粒覆盖,这足以使它对低于0.250微米的紫外线不透明。当使用经过这种改变的石英时,就好像使用了一条薄玻璃,正如我们所知,在极紫外线下是不透明的,所有观察到的效果都是伪造的。这个导致我浪费了很多时间的错误很容易避免,因为每10到15分钟用细麻布衣服擦一下石英就足够了。

所有这些误差的原因也可能对我们即将研究的所谓负泄漏产生影响。

对前面实验的解释

我们已经解释了本章所述的实验,只需要回顾一个事实:物体在光的作用下解离所产生的所有产物都与从放射性物质中得到的产物相同。粒子受磁场影响的偏差是相同的,质量与电荷的比值e / m也是相同的,等等。

但我们该如何解释微弱的光线在刚性金属上的分离作用呢?要解释这个问题并不容易。我将局限于复制de Heen教授在他的回忆录《Les Phenomenes dits catholic diques et Radio-actifs》中所说的话:

“当一束发光的光线落在金属镜子的表面上时,离子会与照射到它的部分或全部辐射一致振动。因此,在这种辐射的作用下,一个极小厚度的表面膜会随着源本身某些振荡的频率而振动。在光辐射和紫外线辐射的情况下,这一表面实际上对应着一种触摸不到的过高的温度,因为它的厚度很薄,在这一薄层中所限制的热量是完全可以忽略不计的。

"如果是这样的话,金属表面受到光,特别是紫外线的照射,就会被电流从四面八方流过,我们称之为高频电流。

“离子会受到如此排斥的作用,以至于它们会跳起来。此后,周围的空间将受到离子投影或辐射的影响,类似于在真空管中观察到的辐射。

这就是古斯塔夫·勒邦首次发现的基本事实的解释,它将成为物理学新篇章的基础。从此以后,这位物理学家认为这种表现属于一种绝对普遍的自然现象的秩序。正是这个想法,而不是伦琴令人钦佩的实验,决定了我从事电现象的研究。”

第四章:使没有放射性的物体具有放射性的可能性的实验;自发放射性与激发放射性的比较。

自赫兹的实验以来,人们已经证明,带电的导电体如果受到电火花产生的紫外线的作用,就会失去电荷,这一点在最近的研究中得到了承认:

(1)这种泄漏只能在紫外线的影响下发生;
(2)对所有金属都是一样的;
(3)只有当金属的电荷是负电荷而不是正电荷时,放电才会加快。

埃尔斯特、盖特尔和布兰利,确实在不久以前提到过两三种金属在普通阳光下会释放出来,最后一个提到的人还举出了几具金属的尸体,证明有明显的泄漏;但是这些现象被认为是例外的,并不具有普遍的性质。

在我看来,这个问题似乎还没有谈得精疲力竭,所以我认为还是重新讨论为好。尽管如前一章所述,带电物体的放电现象与未带电物体产生的能作用于带电物体的废气现象有一定的区别,但这两种现象的原因是相同的,即物质被光分解。在我的研究之前,没有实验者怀疑过这个原因。

我将要阐述的实验证明:(1)所谓的负泄漏也可以是正泄漏,尽管通常程度较小;(2)放电发生在光谱的各个区域的影响下,尽管最大发生在紫外;(3)在不同的物体中,尤其是金属中,放电是非常不同的。下面我们将会看到,这三个命题与上面普遍接受和概括的命题完全相反。现在来证明它们。

观察方法

要研究太阳光中的负漏,观察方法是相当简单的,因为我们只需要把要观察放电的物体放在验电器的板上,它和验电器同时给自己充电。根据所需电荷的符号,这种电荷是由玻璃或硬质橡胶棒的影响而产生的。必须注意的是,在所有情况下,金叶子之间的距离都是相同的。

当想要研究太阳光谱以外的紫外线产生的放电时,必须求助于图46所示的特殊安排。

要研究的物体被固定在一个钳中,取代了验电器的球。它们与后者同时充电。光由铝电极提供,电极与电容器的涂层相连,由感应线圈充电,产生约20厘米的火花。电极被放置在一个盒子里,盒子上有一个石英窗,上面覆盖着金属丝纱框,并接地。

带电物体与光源之间的距离起着至关重要的作用,至少对于极易折射的光线来说是这样。像我这样把验电器安装在一根刻度棒上是很有用的,这样就可以调节它与光源之间的距离。

当人们想要分离光谱中的各种射线时,就像我前面说过的,通过在光源和验电器之间插入各种屏,屏的透明度由摄谱仪决定。

当实验在阳光下进行时,金属板必须非常频繁地用砂布清洁(至少每10分钟一次),但随着进入紫外线环境,这种清洁就变得不那么重要了。每两三天只需清洗一次。在阳光下工作的时间间隔如此之长,放电不会完全被抑制,反而会减少一百倍。对于来自电火花的光,不清洗只会减少一半或三分之二的放电。

然而,我成功地制造出了一种合金,在阳光下进行实验时,不需要清洗,只需要将它们的性能保存大约两周,只需不时用一根手指轻抚它们的表面,以清除灰尘或可能形成的轻微氧化层。最好的是按照前一段的指示制备的混合锡条。

负泄漏在阳光下

下表显示了放置在验电器板上的10平方厘米的金属片的放电速率。这个速度是从产生10°流量所需的时间计算出来的,最大的速度用1000表示。

太阳光中负泄漏的速度:

混合锡= 1000
混合锌= 980
铝(清洁)= 800
混合银= 770
镁(清洁)= 600
锌(干净)= 240
混合铅= 240
镉= 14
钴= 12
金、钢、铜、镍、汞、铅、银、磷光硫化物、碳、大理石、木材、沙子等=最大2

所有这些物体在带正电时都能放电,但在阳光下,泄漏始终非常微弱(1或2分钟内最多1度)。当太阳的光被电火花的光所取代时,它会大大增加,但它的最大值绝不是通过光谱末端的辐射产生的,就像负泄漏的情况一样。这个事实被这个非常简单的实验证明了。十分之一毫米厚的薄玻璃片放在光源前时,在许多情况下能大大抑制负性漏光,但对正性漏光却只有非常微弱的减弱作用。因此,产生负泄漏的辐射与产生正泄漏的辐射是不一样的。

在电子紫外线灯下,带有任何标志的身体泄漏

条状物质像以前一样排列,或者,得到相同的东西,用夹子垂直固定在验电器上,如图46所示。光源(电火花)被放置在距离身体20厘米处,它在那里起作用。下表给出了这个距离下,在电火花的光下带负电或正电的物体的放电强度。最大的负泄漏对应于6°/秒(360°/分钟);最慢到1/2°/秒(30°/分钟)。对于正放电,它要弱得多,因为它在7°和16°/分钟之间变化。以1000为最大泄漏速度,可得如下图:

(1)电火花紫外线照射下的负泄漏:
铝= 1000
混合锡= 680
锌= 610
红铜= 390
镉= 340
钴= 270
锡= 270
镍= 240
铅= 210
银= 200
钢(抛光)= 80

(2)同一光线下正泄漏
在镍、锌和银的情况下,验电器的放电从16°/分钟到钢的7°/分钟不等。因此,这不是一个微不足道的问题,而是一个真正非常重要的问题。

上述数字表示由铝电极产生的火花发出的发光辐射的总和所产生的泄漏。

由上述我们可以得出结论,所有暴露在紫外线下的带电物体都受负或正泄漏的影响,除了强度之外没有任何其他差异。

到目前为止,人们一直断言,这种漏洞在所有机构中都是完全相同的,相反,根据所用机构的不同,这种漏洞差别很大。

不同人体对不同区域紫外线的敏感性。消除错误的原因

潜水者的尸体排出的速度随光谱的几个区域而有很大的差别,这可以从上一段的提示中得到。有些,如铝、锌等,对可见的太阳光谱区域很敏感;另一些则达到了光谱中紫外线的极值区域;这就是为什么在火花盒的石英窗口前面放置一块十分之一厘米厚的简单玻璃板,可以阻止镍系列的所有放电,但只能阻止另一种产生的部分放电。

上面给出的数字表明,对于良好的建设预兆——也就是说,金属来说,负面的泄漏比正面的泄漏更占优势。如木材、硬纸板、纸张等不良导体。对于后者,正如布兰利所指出的,正放电可能等于负放电,甚至超过负放电。但是,我们在这里必须考虑到两个错误的来源,这似乎是以前的观察家没有注意到的。

首先,我们已经提到过,是石英的状态。如果不每10分钟清洗一次,它会吸收紫外线的极值区域,由于这种吸收并不能防止可折射率较低的区域产生正泄漏,负极放电就会减少,因此可能出现与正泄漏相同或更少的情况。这种情况可能发生在金属被严重氧化或被只对紫外线的极端区域敏感的油腻体所覆盖的情况下。

第二个造成错误的原因是距离的巨大影响。光谱中最极端的区域对负极放电最为活跃,而对正极放电的作用则相当弱。随着空气密度的增加,它们被空气吸收的程度增加,因此,随着与光源距离的增加,它们对负极放电的影响变慢。因此,在距离火花25厘米处,木材的正放电将是负放电的两倍;在8厘米处,情况则相反:负极泄漏量将是正极泄漏量的四倍。因此,在这些实验中,距离的重要性是显而易见的。除此之外,还应补充一点,即在很短的距离内,空气中气体的分解开始显现出来——这个问题我将在后面讨论。

在做了这些保留之后,我在这里给出在25厘米距离内进行实验的一些物体中观察到的正放电和负放电:

物质-阴性。1分钟放电- Pos放电。在1分钟内。

木材(柚木,松木,扁木)- 6°- 10°
黄色纸板- 1°- 16°
油灯黑- 61°- 7°

我们可以看到,在进行实验的几个物体上,正放电明显优于负放电。在这些不同的物体上产生负电荷的射线的波长在0.252微米以下,这足以把它们从光谱中压制下来,以同样地压制负电荷。

黑体的灵敏度是相当高的,尤其是涂在纸板上的灯黑。在距离火花25厘米处,我得到了61°/分钟的负放电,但在10厘米处,它上升到300°/分钟的数字,在同样的时间内(数字接近最敏感的金属的灵敏度)。在相同的距离变化下,正泄漏仅从7°增加到12°。

电极性质的影响

如前所述,用于产生电火花的电极的性质有相当大的影响,而且这种影响对正极放电和负极放电是不一样的。下表给出了每分钟的泄漏量,计算方法是用各种金属的电极在与验电器相连的带电锌条上产生的光作用下,产生10°放电所需的秒数:

电极物质-阴性。1分钟放电- Pos放电。在1分钟内。

铝- 246°- 18°
钢- 140°- 10°
黄金- 112°- 4°
铜- 110°- 3°
银- 108°- 6°

根据所使用电极的不同,负极放电从单极到双极不等,正极放电从单极到三极不等。我已经证明,这种现象不是由于金属的光谱长度,因为金的光谱与铝的光谱一样长。

通过比较本著作中发表的各种表格可以看出,由太阳能光产生的泄漏与由电灯作用产生的泄漏有很大的不同。这完全是因为电火花发出的光的光谱比太阳光的光谱要延伸到紫外线的范围。

很容易给出与太阳光谱相同的电光谱性质,y在前者的情况下拦截在后者不存在的射线。所需要做的就是用0.8米厚的玻璃板代替火花前的石英。这可以阻止所有不存在于太阳光谱中的辐射——那些超过0.295微米的辐射。接着,人们注意到,像铜这样在电灯下迅速放电而在阳光下几乎不放电的金属,会对电灯不敏感;而像铝这样在阳光下放电的金属,在电灯下会继续放电。

在光的作用下能改变电流泄漏的各种影响

除了前面提到的原因外,还有几个原因也使漏出的电在光的作用下发生变化,特别是在太阳的作用下。为了研究这些变化,需要一个具有恒定灵敏度的物体,我使用了前面提到的混合锡板。这种物质极具活性,但要在光照几分钟后才达到其强度的最大值,这一事实与在各种金属,特别是铝和锌中观察到的恰恰相反。

在所有具有恒定灵敏度的物质中,如果操作起来不那么不便的话,最好的是含有少量锡的汞。1/1000 [1/5000 ?正如我说过的,它只对太阳紫外线的高级区域敏感,超过m射线。把锡的比例增加到1%,它就对光谱的更广泛的区域敏感。

对混合锡板持续18个月的研究向我证明,金属对光的敏感性——它们失去吸收的电荷所需的时间——不仅随一天中的时间变化,也随季节变化。我在几年前第一次给出的数据是在冬天和非常寒冷的天气下得到的,太低了。

冬季的流量总是比夏季慢,但在同一天,流量可能以1比4的比例变化。随着时间的推移,它会迅速减少。例如,1901年8月9日下午4时30分的流量是每分钟50度,到5时50分下降到16度。1901年8月24日,下午3点25分的流量是每分钟80°,下午4点30分下降到40°。几天来,我一个小时一个小时地观察渗漏情况的变化,并将其绘制成表格。他们没有兴趣公布这些数据,因为这些差异并不取决于时间,而主要取决于太阳紫外线的变化,正如我已经说过的,紫外线经常在完全未知的原因的影响下部分消失(来自M,甚至来自L)。

云层并没有明显地减少排放,排放量与阴凉处差不多。它们的存在也没有明显减少太阳紫外线,我能够透过相当厚的云层拍摄到紫外线。

气体原子在紫外极值区的解离

我们刚才已经看到,所有的物体,无论是简单的还是复合的,导体还是绝缘体,只要受到光的作用,就会发生解离。但到目前为止,没有一具被检查过的尸体出现气体。难道我们认为他们逃脱了普通法吗?

这个例外似乎不太可能。然而,直到勒纳德最后的研究,还没有观察到光作用下气体的解离。毫无疑问,人们认为带电物体在受到光的照射时,放电可能是由于空气中发光射线的作用,但这个假设在这两个事实面前落空了:第一,放电根据金属的不同而不同,如果是空气而不是金属在起作用,这一事实就不会成立;第二,在真空中放电比在空气中要快得多。

气体,特别是空气,对照射在它们身上的光显然漠不关心,其原因很简单。有些金属只能在紫外线的非常高级的区域内解离。如果气体碰巧只在更高级的区域是可解离的,观察它们的解离一定是困难的,因为在极紫外线的辐射下,密度小的空气就像铅一样不透明。

现在,正如莱纳德所示(物理学年鉴(Bd. 1, 1900),只有在这个紫外线的极端区域,才有可能发生当时被称为气体的电离,也就是气体的解离。他发现,只要把被实验的物体与光源——电火花——的距离缩小到一露厘米以内,所有物体的放电都是一样的,这说明这时空气就成了导体,起作用了。它是轻的,没有其他的原因,干涉,因为薄玻璃的插入阻止了所有的效果。

通过一种特殊的安排,勒纳德测量了产生空气电离的辐射的波长,这种安排在这里描述没有什么好处。它们从0.180微米开始,就在以前所知的电子光谱的极限(0.185微米),并延伸到0.140微米。众所周知,这些短辐射的发现是舒曼的功劳。通过在摄谱仪中制造一个真空,他证明了紫外线光谱——根据科努和马斯卡特的错误测量,紫外线光谱被认为是有限的0.185微米——实际上延伸得远得多。他成功地拍摄了高达0.100微米的光线。这很可能是感光板的明胶造成的吸收作用,毫无疑问也可能是棱镜的材料造成的,阻碍了进一步的进展。

当我们进入紫外线光谱时,所有的物体,特别是空气,对辐射变得越来越不透明。因此,如果像一些物理学家所坚持的那样,穿过所有物体的x射线是由极端紫外线构成的,那将是非常令人惊讶的。

事实上,大多数物体,包括2厘米厚的空气和1毫米厚的水,对于这些波长很短的辐射是绝对不透明的。除了石英、萤石、石膏和岩盐以外,几乎没有什么东西是透明的,即使是这些东西,也只有在表面没有变粗的情况下才透明。纯氢同样透明。

因此,光的极可折射辐射不仅会使所有的固体分离,而且还会使它们所经过的空气微粒分离,而可折射性较差的辐射对气体没有作用,只会使它们所击中的固体表面分离。这是两种可以相互叠加的截然不同的影响,但只要记住,当分解的是空气时,所击打的金属的性质和表面的状态都是无关紧要的,就不会混淆;而当金属被解离时,泄漏量随金属的不同而有很大差别。此外,只要把光源移到稍远的地方,就几乎可以完全避免极端紫外线的影响,因为2厘米的空气层就足以阻挡光谱的这一区域。因此,如果电极产生的火花距离电火花箱的石英窗几厘米,就不会产生由于空气分解而产生的影响。

在比较迄今为止所作的一些实验时,我们会注意到,那些吸收最多光的物体恰恰是那些最易解离的物体。例如,空气吸收0.185微米以下的辐射,被这些辐射分解。完全吸收光的灯黑,在能量上被光分解,大量地排出废气。乍一看,这种解释似乎完全不符合这样一个事实,即最近接受镜面抛光的金属同样是极其丰富的流出物的来源。然而,当考虑到对可见光反射非常好的抛光金属对光谱中不可见的紫外线极端的反射非常差,并吸收了其中的大部分时,这个异议就消失了。现在,正是这些可吸收的和不可见的辐射产生了最大的影响。

为了清楚地说明紫外光谱的各个谱段的性质,我将把它们列成表格。它表明,随着进入紫外线的每一步,光分解物体的适应力都在增加。

紫外光谱各部分所具有的解离物质的性质:

0.400 - 0.344微米-这些辐射穿过普通玻璃。它们只能解离少量的金属,而且只有在最近清洗过的情况下才能解离。

0.344 - 0.295微米-这一区域的紫外线只穿过厚度不超过0.8毫米的玻璃。在0.295之后,它完全被大气吸收,因此在太阳光谱中没有任何作用。这个区域虽然比前一个区域活跃得多,但在大多数人体上仍然只有相当弱的解离活性。

0.295 - 0.252微米-这一区域的紫外线在太阳能中看不到,而只在电光谱中看到。它只能通过厚度不超过0.1毫米的玻璃板。它的解离作用比光谱上的前一个区域强烈和普遍得多,但比下面的区域小得多。它能解离所有的固体,但对气体没有作用。

0.252 - 0.100微米-这一区域的紫外线穿透力非常小,一旦达到0.185的辐射,空气在2厘米厚的地方就像金属一样不透明。0.1毫米厚的玻璃板绝对阻挡这种极端紫外线。

这个区域的解离力比光谱的其他部分大得多。从0.185微米开始,它不仅解离所有固体,金属,木材等,而且解离空气中的气体,这些气体在光谱的前一个区域没有作用。

综上所述,我们越深入紫外线,辐射的波长越短,这些辐射的穿透性就越小;但是它们对物质的分离作用越来越活跃地表现出来。在光谱的极端,所有的物体都是游离的,包括气体,光谱的其他部分对气体没有作用。因此,各种光辐射的解离作用与它们的穿透成反比(1)。

(1)见Ramsay和Spencer博士,哲学杂志1906年10月。

这样制定的法律在我研究之前是完全没有预料到的。所有早期的观测似乎都表明,光谱中紫外光端的能量非常微弱,即使是最精密的温度计也几乎察觉不到。然而,正是这些辐射使最坚硬的物体,例如钢铁,迅速地分解。

放射性是由化学反应引起的这一想法促使我寻找渲染人工放射性物体的方法,而实际上并非如此。在这种情况下,我们十分肯定镭、铀或其他类似物质的存在在放射性中不算什么。

稍后我们将看到,各种化学反应,如水合作用,可以产生这种放射性。我现在要说明的是,在光的影响下,只有放射性痕迹的物体,例如汞,在另一方面会变得极具放射性。在这种金属上加上1/1000 [1/5000 ??锡的重量,在普通光的作用下,它的放射性并不比水银强。有了这种比例的锡,汞只对0.360微米到0.296微米的太阳紫外线敏感;但是如果锡的比例增加到1%,汞就会被大部分可见光谱的射线所分离。

把人为施加给一个物体的放射性与钍和铀等自发放射性物体的放射性进行比较是很有趣的。这个实验很重要,我将把它简化到在课堂上可以很容易重复的程度。

首先要确定物体被光分解的程度,然后将其与自发放射性物质的解离程度进行比较,例如铀盐。我们将看到由光引起的解离更重要。

取一块10平方厘米,2厘米厚的锡条。它的边缘是用四根胶纸的窄带固定在一个同样大小的纸板屏幕上,然后把整个屏幕浸入水银浴中24小时,不时擦掉表面形成的氧化层。只要用手指不时轻轻擦拭表面,纸板就能防止这样制作的板条在光的作用下无限期地保持其放射性。

完成这些后,实验被安排如图45所示。该电磁仪由硬质橡胶棒进行感应充电;因此,它的电荷是正电荷。

把锡纸条排列好,让阳光照射到它的表面,你就会注意到金叶子在几秒钟内就会聚在一起。在漫射光下,放电仍然发生,但速度变慢了。

在记录了给定时间内的放电程度之后,在一个覆盖有铀盐的屏幕上重新开始实验,铀盐按下列方法制备:

硝酸铀在一些古铜色清漆中捣碎,并铺在一个纸板屏上,纸板屏的大小与前面实验中使用的纸板屏完全相同(10厘米× 10厘米)。如果设置这个屏幕,并按前面所示的方式给验电器充电(图45),则会注意到60秒内约有6度放电。通过在阳光下与一个与验电器距离完全相同的位置放置一个由混合锡制成的镜子进行操作,结果表明,验电器在10秒内以40°的速率放电。由此可见,光给予金属的人工放射性可能比铀盐所具有的自发放射性大40倍。用氧化钍,可以得到近似的数字。如果我们根据卢瑟福的假设,假设1克铀每秒钟发射70,000个粒子,那么,在光解离作用下具有四倍活性的金属,在表面相等的情况下,每秒钟将发射3,000,000个粒子。

第五章:带电体中所谓光负泄漏的实验

自赫兹的实验以来,人们已经证明,带电的导电体如果受到电火花产生的紫外线的作用,就会失去电荷,这一点在最近的研究中得到了承认:

(1)这种泄漏只能在紫外线的影响下发生;
(2)对所有金属都是一样的;
(3)只有当金属的电荷是负电荷而不是正电荷时,放电才会加快。

埃尔斯特、盖特尔和布兰利,确实在不久以前提到过两三种金属在普通阳光下会释放出来,最后一个提到的人还举出了几具金属的尸体,证明有明显的泄漏;但是这些现象被认为是例外的,并不具有普遍的性质。

在我看来,这个问题似乎还没有谈得精疲力竭,所以我认为还是重新讨论为好。尽管如前一章所述,带电物体的放电现象与未带电物体产生的能作用于带电物体的废气现象有一定的区别,但这两种现象的原因是相同的,即物质被光分解。在我的研究之前,没有实验者怀疑过这个原因。

我将要阐述的实验证明:(1)所谓的负泄漏也可以是正泄漏,尽管通常程度较小;(2)放电发生在光谱的各个区域的影响下,尽管最大发生在紫外;(3)在不同的物体中,尤其是金属中,放电是非常不同的。下面我们将会看到,这三个命题与上面普遍接受和概括的命题完全相反。现在来证明它们。

观察方法

要研究太阳光中的负漏,观察方法是相当简单的,因为我们只需要把要观察放电的物体放在验电器的板上,它和验电器同时给自己充电。根据所需电荷的符号,这种电荷是由玻璃或硬质橡胶棒的影响而产生的。必须注意的是,在所有情况下,金叶子之间的距离都是相同的。

当想要研究太阳光谱以外的紫外线产生的放电时,必须求助于图46所示的特殊安排。

要研究的物体被固定在一个钳中,取代了验电器的球。它们与后者同时充电。光由铝电极提供,电极与电容器的涂层相连,由感应线圈充电,产生约20厘米的火花。电极被放置在一个盒子里,盒子上有一个石英窗,上面覆盖着金属丝纱框,并接地。

带电物体与光源之间的距离起着至关重要的作用,至少对于极易折射的光线来说是这样。像我这样把验电器安装在一根刻度棒上是很有用的,这样就可以调节它与光源之间的距离。

当人们想要分离光谱中的各种射线时,就像我前面说过的,通过在光源和验电器之间插入各种屏,屏的透明度由摄谱仪决定。

当实验在阳光下进行时,金属板必须非常频繁地用砂布清洁(至少每10分钟一次),但随着进入紫外线环境,这种清洁就变得不那么重要了。每两三天只需清洗一次。在阳光下工作的时间间隔如此之长,放电不会完全被抑制,反而会减少一百倍。对于来自电火花的光,不清洗只会减少一半或三分之二的放电。

然而,我成功地制造出了一种合金,在阳光下进行实验时,不需要清洗,只需要将它们的性能保存大约两周,只需不时用一根手指轻抚它们的表面,以清除灰尘或可能形成的轻微氧化层。最好的是按照前一段的指示制备的混合锡条。

负泄漏在阳光下

下表显示了放置在验电器板上的10平方厘米的金属片的放电速率。这个速度是从产生10°流量所需的时间计算出来的,最大的速度用1000表示。

太阳光中负泄漏的速度:

混合锡= 1000
混合锌= 980
铝(清洁)= 800
混合银= 770
镁(清洁)= 600
锌(干净)= 240
混合铅= 240
镉= 14
钴= 12
金、钢、铜、镍、汞、铅、银、磷光硫化物、碳、大理石、木材、沙子等=最大2

所有这些物体在带正电时都能放电,但在阳光下,泄漏始终非常微弱(1或2分钟内最多1度)。当太阳的光被电火花的光所取代时,它会大大增加,但它的最大值绝不是通过光谱末端的辐射产生的,就像负泄漏的情况一样。这个事实被这个非常简单的实验证明了。十分之一毫米厚的薄玻璃片放在光源前时,在许多情况下能大大抑制负性漏光,但对正性漏光却只有非常微弱的减弱作用。因此,产生负泄漏的辐射与产生正泄漏的辐射是不一样的。

在电子紫外线灯下,带有任何标志的身体泄漏

条状物质像以前一样排列,或者,得到相同的东西,用夹子垂直固定在验电器上,如图46所示。光源(电火花)被放置在距离身体20厘米处,它在那里起作用。下表给出了这个距离下,在电火花的光下带负电或正电的物体的放电强度。最大的负泄漏对应于6°/秒(360°/分钟);最慢到1/2°/秒(30°/分钟)。对于正放电,它要弱得多,因为它在7°和16°/分钟之间变化。以1000为最大泄漏速度,可得如下图:

(1)电火花紫外线照射下的负泄漏:
铝= 1000
混合锡= 680
锌= 610
红铜= 390
镉= 340
钴= 270
锡= 270
镍= 240
铅= 210
银= 200
钢(抛光)= 80

(2)同一光线下正泄漏
在镍、锌和银的情况下,验电器的放电从16°/分钟到钢的7°/分钟不等。因此,这不是一个微不足道的问题,而是一个真正非常重要的问题。

上述数字表示由铝电极产生的火花发出的发光辐射的总和所产生的泄漏。

由上述我们可以得出结论,所有暴露在紫外线下的带电物体都受负或正泄漏的影响,除了强度之外没有任何其他差异。

到目前为止,人们一直断言,这种漏洞在所有机构中都是完全相同的,相反,根据所用机构的不同,这种漏洞差别很大。

不同人体对不同区域紫外线的敏感性。消除错误的原因

潜水者的尸体排出的速度随光谱的几个区域而有很大的差别,这可以从上一段的提示中得到。有些,如铝、锌等,对可见的太阳光谱区域很敏感;另一些则达到了光谱中紫外线的极值区域;这就是为什么在火花盒的石英窗口前面放置一块十分之一厘米厚的简单玻璃板,可以阻止镍系列的所有放电,但只能阻止另一种产生的部分放电。

上面给出的数字表明,对于良好的建设预兆——也就是说,金属来说,负面的泄漏比正面的泄漏更占优势。如木材、硬纸板、纸张等不良导体。对于后者,正如布兰利所指出的,正放电可能等于负放电,甚至超过负放电。但是,我们在这里必须考虑到两个错误的来源,这似乎是以前的观察家没有注意到的。

首先,我们已经提到过,是石英的状态。如果不每10分钟清洗一次,它会吸收紫外线的极值区域,由于这种吸收并不能防止可折射率较低的区域产生正泄漏,负极放电就会减少,因此可能出现与正泄漏相同或更少的情况。这种情况可能发生在金属被严重氧化或被只对紫外线的极端区域敏感的油腻体所覆盖的情况下。

第二个造成错误的原因是距离的巨大影响。光谱中最极端的区域对负极放电最为活跃,而对正极放电的作用则相当弱。随着空气密度的增加,它们被空气吸收的程度增加,因此,随着与光源距离的增加,它们对负极放电的影响变慢。因此,在距离火花25厘米处,木材的正放电将是负放电的两倍;在8厘米处,情况则相反:负极泄漏量将是正极泄漏量的四倍。因此,在这些实验中,距离的重要性是显而易见的。除此之外,还应补充一点,即在很短的距离内,空气中气体的分解开始显现出来——这个问题我将在后面讨论。

在做了这些保留之后,我在这里给出在25厘米距离内进行实验的一些物体中观察到的正放电和负放电:

物质-阴性。1分钟放电- Pos放电。在1分钟内。

木材(柚木,松木,扁木)- 6°- 10°
黄色纸板- 1°- 16°
油灯黑- 61°- 7°

我们可以看到,在进行实验的几个物体上,正放电明显优于负放电。在这些不同的物体上产生负电荷的射线的波长在0.252微米以下,这足以把它们从光谱中压制下来,以同样地压制负电荷。

黑体的灵敏度是相当高的,尤其是涂在纸板上的灯黑。在距离火花25厘米处,我得到了61°/分钟的负放电,但在10厘米处,它上升到300°/分钟的数字,在同样的时间内(数字接近最敏感的金属的灵敏度)。在相同的距离变化下,正泄漏仅从7°增加到12°。

电极性质的影响

如前所述,用于产生电火花的电极的性质有相当大的影响,而且这种影响对正极放电和负极放电是不一样的。下表给出了每分钟的泄漏量,计算方法是用各种金属的电极在与验电器相连的带电锌条上产生的光作用下,产生10°放电所需的秒数:

电极物质-阴性。1分钟放电- Pos放电。在1分钟内。

铝- 246°- 18°
钢- 140°- 10°
黄金- 112°- 4°
铜- 110°- 3°
银- 108°- 6°

根据所使用电极的不同,负极放电从单极到双极不等,正极放电从单极到三极不等。我已经证明,这种现象不是由于金属的光谱长度,因为金的光谱与铝的光谱一样长。

通过比较本著作中发表的各种表格可以看出,由太阳能光产生的泄漏与由电灯作用产生的泄漏有很大的不同。这完全是因为电火花发出的光的光谱比太阳光的光谱要延伸到紫外线的范围。

很容易给出与太阳光谱相同的电光谱性质,y在前者的情况下拦截在后者不存在的射线。所需要做的就是用0.8米厚的玻璃板代替火花前的石英。这可以阻止所有不存在于太阳光谱中的辐射——那些超过0.295微米的辐射。接着,人们注意到,像铜这样在电灯下迅速放电而在阳光下几乎不放电的金属,会对电灯不敏感;而像铝这样在阳光下放电的金属,在电灯下会继续放电。

在光的作用下能改变电流泄漏的各种影响

除了前面提到的原因外,还有几个原因也使漏出的电在光的作用下发生变化,特别是在太阳的作用下。为了研究这些变化,需要一个具有恒定灵敏度的物体,我使用了前面提到的混合锡板。这种物质极具活性,但要在光照几分钟后才达到其强度的最大值,这一事实与在各种金属,特别是铝和锌中观察到的恰恰相反。

在所有具有恒定灵敏度的物质中,如果操作起来不那么不便的话,最好的是含有少量锡的汞。1/1000 [1/5000 ?正如我说过的,它只对太阳紫外线的高级区域敏感,超过m射线。把锡的比例增加到1%,它就对光谱的更广泛的区域敏感。

对混合锡板持续18个月的研究向我证明,金属对光的敏感性——它们失去吸收的电荷所需的时间——不仅随一天中的时间变化,也随季节变化。我在几年前第一次给出的数据是在冬天和非常寒冷的天气下得到的,太低了。

冬季的流量总是比夏季慢,但在同一天,流量可能以1比4的比例变化。随着时间的推移,它会迅速减少。例如,1901年8月9日下午4时30分的流量是每分钟50度,到5时50分下降到16度。1901年8月24日,下午3点25分的流量是每分钟80°,下午4点30分下降到40°。几天来,我一个小时一个小时地观察渗漏情况的变化,并将其绘制成表格。他们没有兴趣公布这些数据,因为这些差异并不取决于时间,而主要取决于太阳紫外线的变化,正如我已经说过的,紫外线经常在完全未知的原因的影响下部分消失(来自M,甚至来自L)。

云层并没有明显地减少排放,排放量与阴凉处差不多。它们的存在也没有明显减少太阳紫外线,我能够透过相当厚的云层拍摄到紫外线。

气体原子在紫外极值区的解离

我们刚才已经看到,所有的物体,无论是简单的还是复合的,导体还是绝缘体,只要受到光的作用,就会发生解离。但到目前为止,没有一具被检查过的尸体出现气体。难道我们认为他们逃脱了普通法吗?

这个例外似乎不太可能。然而,直到勒纳德最后的研究,还没有观察到光作用下气体的解离。毫无疑问,人们认为带电物体在受到光的照射时,放电可能是由于空气中发光射线的作用,但这个假设在这两个事实面前落空了:第一,放电根据金属的不同而不同,如果是空气而不是金属在起作用,这一事实就不会成立;第二,在真空中放电比在空气中要快得多。

气体,特别是空气,对照射在它们身上的光显然漠不关心,其原因很简单。有些金属只能在紫外线的非常高级的区域内解离。如果气体碰巧只在更高级的区域是可解离的,观察它们的解离一定是困难的,因为在极紫外线的辐射下,密度小的空气就像铅一样不透明。

现在,正如莱纳德所示(物理学年鉴(Bd. 1, 1900),只有在这个紫外线的极端区域,才有可能发生当时被称为气体的电离,也就是气体的解离。他发现,只要把被实验的物体与光源——电火花——的距离缩小到一露厘米以内,所有物体的放电都是一样的,这说明这时空气就成了导体,起作用了。它是轻的,没有其他的原因,干涉,因为薄玻璃的插入阻止了所有的效果。

通过一种特殊的安排,勒纳德测量了产生空气电离的辐射的波长,这种安排在这里描述没有什么好处。它们从0.180微米开始,就在以前所知的电子光谱的极限(0.185微米),并延伸到0.140微米。众所周知,这些短辐射的发现是舒曼的功劳。通过在摄谱仪中制造一个真空,他证明了紫外线光谱——根据科努和马斯卡特的错误测量,紫外线光谱被认为是有限的0.185微米——实际上延伸得远得多。他成功地拍摄了高达0.100微米的光线。这很可能是感光板的明胶造成的吸收作用,毫无疑问也可能是棱镜的材料造成的,阻碍了进一步的进展。

当我们进入紫外线光谱时,所有的物体,特别是空气,对辐射变得越来越不透明。因此,如果像一些物理学家所坚持的那样,穿过所有物体的x射线是由极端紫外线构成的,那将是非常令人惊讶的。

事实上,大多数物体,包括2厘米厚的空气和1毫米厚的水,对于这些波长很短的辐射是绝对不透明的。除了石英、萤石、石膏和岩盐以外,几乎没有什么东西是透明的,即使是这些东西,也只有在表面没有变粗的情况下才透明。纯氢同样透明。

因此,光的极可折射辐射不仅会使所有的固体分离,而且还会使它们所经过的空气微粒分离,而可折射性较差的辐射对气体没有作用,只会使它们所击中的固体表面分离。这是两种可以相互叠加的截然不同的影响,但只要记住,当分解的是空气时,所击打的金属的性质和表面的状态都是无关紧要的,就不会混淆;而当金属被解离时,泄漏量随金属的不同而有很大差别。此外,只要把光源移到稍远的地方,就几乎可以完全避免极端紫外线的影响,因为2厘米的空气层就足以阻挡光谱的这一区域。因此,如果电极产生的火花距离电火花箱的石英窗几厘米,就不会产生由于空气分解而产生的影响。

在比较迄今为止所作的一些实验时,我们会注意到,那些吸收最多光的物体恰恰是那些最易解离的物体。例如,空气吸收0.185微米以下的辐射,被这些辐射分解。完全吸收光的灯黑,在能量上被光分解,大量地排出废气。乍一看,这种解释似乎完全不符合这样一个事实,即最近接受镜面抛光的金属同样是极其丰富的流出物的来源。然而,当考虑到对可见光反射非常好的抛光金属对光谱中不可见的紫外线极端的反射非常差,并吸收了其中的大部分时,这个异议就消失了。现在,正是这些可吸收的和不可见的辐射产生了最大的影响。

为了清楚地说明紫外光谱的各个谱段的性质,我将把它们列成表格。它表明,随着进入紫外线的每一步,光分解物体的适应力都在增加。

紫外光谱各部分所具有的解离物质的性质:

0.400 - 0.344微米-这些辐射穿过普通玻璃。它们只能解离少量的金属,而且只有在最近清洗过的情况下才能解离。

0.344 - 0.295微米-这一区域的紫外线只穿过厚度不超过0.8毫米的玻璃。在0.295之后,它完全被大气吸收,因此在太阳光谱中没有任何作用。这个区域虽然比前一个区域活跃得多,但在大多数人体上仍然只有相当弱的解离活性。

0.295 - 0.252微米-这一区域的紫外线在太阳能中看不到,而只在电光谱中看到。它只能通过厚度不超过0.1毫米的玻璃板。它的解离作用比光谱上的前一个区域强烈和普遍得多,但比下面的区域小得多。它能解离所有的固体,但对气体没有作用。

0.252 - 0.100微米-这一区域的紫外线穿透力非常小,一旦达到0.185的辐射,空气在2厘米厚的地方就像金属一样不透明。0.1毫米厚的玻璃板绝对阻挡这种极端紫外线。

这个区域的解离力比光谱的其他部分大得多。从0.185微米开始,它不仅解离所有固体,金属,木材等,而且解离空气中的气体,这些气体在光谱的前一个区域没有作用。

综上所述,我们越深入紫外线,辐射的波长越短,这些辐射的穿透性就越小;但是它们对物质的分离作用越来越活跃地表现出来。在光谱的极端,所有的物体都是游离的,包括气体,光谱的其他部分对气体没有作用。因此,各种光辐射的解离作用与它们的穿透成反比(1)。

(1)见Ramsay和Spencer博士,哲学杂志1906年10月。

这样制定的法律在我研究之前是完全没有预料到的。所有早期的观测似乎都表明,光谱中紫外光端的能量非常微弱,即使是最精密的温度计也几乎察觉不到。然而,正是这些辐射使最坚硬的物体,例如钢铁,迅速地分解。

第六章:燃烧现象中物质解离的实验

火焰气体对带电物体的一般作用

如果微弱的化学反应,如简单的水合作用,能引起物质的解离,正如我们稍后将看到的那样,可想而知,构成强烈化学反应的燃烧现象一定能实现最大程度的解离。事实上,这就是在火焰气体中所观察到的,这就导致了一种假设,即白炽体向空气中发射的射线与阴极射线是同一族的。

至少在一个世纪以前,人们就知道火焰会把带电的物体释放出来,但没有人花力气去寻找这一现象的原因,尽管这是最重要的原因之一。

对这一课题的第一次精确研究是由布兰利完成的。是他指出火焰的活性部分是火焰所释放的气体。他还研究了温度对放电性质的影响。他用一根被电流或多或少染成红色的铂丝作为辐射源,他注意到,在暗红色时,负极放电比正极放电高得多,而在鲜红色时,两种放电平衡,这似乎证明了在不同温度下形成的离子带有不同的电。图47和48显示了很容易证明燃烧过程中粒子排放的模式,粒子的力量使空气成为电的导体。将火焰放置在距离检电器10厘米处(图47),一个非常快速的放电(60度在30″)。在离检电器13cm处放置一个带肘形烟囱的封闭灯笼中的普通蜡烛(图48),放电在30°″给出18度。在20厘米处下降到4度。离子在空气中的极端扩散解释了这些差异。

fig48