第二百九十四章 陰極,陰極

　　作為一名后世來人。

　　在看到面前這組放電管的時候，徐云的心中也不由產生了一股見證歷史的感慨。

　　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范的名稱。

　　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。

　　然后在1906年，德福雷斯特又發明了三極管。

　　再往后就是點接觸晶體管、半導體三極管、pn二極管、輝光管這些了.

　　等到了徐云穿越來的2022年。

　　氣體放電的實驗裝置在實驗室層面，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，還有代表浪涌吸收能力峰值的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，都能買到一臺還不錯的輝光鐘——不過下單之前得先看清楚是輝光還是擬輝光，有條件的買一臺其實還挺有意思的。

　　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。

　　但另一方面。

　　簡易，卻不等于寒酸。

　　很多時候。

　　歷史就是在這種后世所謂‘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。

　　一切都準備完畢后。

　　法拉第戴上手套，帶著徐云等人來到設備邊上，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，然后用軟管連接著外部。

　　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，這里推薦兩本，楊津基老師的《氣體放電》，還有嚴璋先生的《高電壓絕緣技術》）

　　隨后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。

　　然后.

　　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。

　　后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1012mbar左右的真空度。

　　但1850年的設備卻做不到后世那般全機械化，在1870年之前，抽取真空的方式只有兩種：

　　往復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復運動，通過人力引動泵腔將氣體吸入、壓縮并排出。

　　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，后者的效率要高一些。

　　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復，因此法拉第這次還是選擇了往復真空泵。

　　“嘿咻，嘿咻！”

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

　　大概過了五分鐘左右。

　　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，經過一系列碰撞產生了大量新的電子和正負離子。

　　由于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。

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

　　與此同時。

　　也有大量的離子發生了其他變化：

　　它們在管中復合為了正常氣體原子。

　　上輩子是離子的同學應該知道。

　　所謂離子復合，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。

　　這一方面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，使其復合作用增強。

　　電子與正離子的復合會產生大量的光子，而光子作用在后部的氣體上，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，最后連成一片。

　　直到..

　　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。

　　于是.

　　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。

　　這是獨屬于水銀的光線特效，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，還是在贊嘆蕭炎館的神奇，只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，轉頭看向徐云，問道：

　　“羅峰同學，一共有六塊光暗區域？”

　　徐云曾經說過‘肥魚’沒有做成這個實驗，于是干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。

　　隨后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，并且溫度不會太高，限制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，哪怕往后推移個一百年，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，后逐漸變弱.”

　　“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沖擊力。

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

　　在12年前，他真的以為輝光管中只有一塊法拉第暗區而已.

　　他就像一位魚汛期豐收的漁民，在某片灘涂抓到了一條鰻魚。

　　他大致能猜到那個方向的海里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，于是放棄了這里。

　　沒想到隨著精度的提高，別說光線之后的‘深海’了。

連法拉第暗區這塊原先被他以為‘僅此而已’的灘涂附近，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，徐云的表情則依舊相對淡定。

　　他在后世不止一次的做過輝光實驗，對于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，它是陰極前面的很薄的一層暗區。

　　在原本歷史中。

　　它要到1968年的時候，才會由F.W.阿斯頓于實驗中發現。

　　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。

　　由于電子通過阿斯頓暗區后已具有足以激發原子的能量，因此在陰極輝區恢復為基態時，這片區域就發光。

　　后面則分別是克魯克斯暗區、負輝區、法拉第區域以及正輝柱區。

至于最后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，只有在陽極支取的電流大于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1015～1016個/m3，且兩者的濃度相等，因此稱為等離子體。

　　實際上。

　　這部分區域對于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涂覆、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系.

　　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后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么，又讓這個時代一百多年后的高考難了多少分.

　　記錄好相關數據后。

　　法拉第、高斯和韋伯三人，便就地討論分析起了現象。

　　只見韋伯的目光緊緊盯著真空管，這位物理學史知名的倒霉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。”

　　“那么出現暗區的原因，恐怕就剩下了一個.”

　　說到這里。

　　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！”

　　一旁的徐云聞言，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么發生電離。

　　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里。

　　但以現如今的科學認知，韋伯等人能想到能量這個層面，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于小牛：

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

隨后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，沒幾秒鐘，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：

　　射線起源于陰極。

　　想到這里。

　　法拉第不由看向徐云，問道：

　　“羅峰同學，肥魚先生有沒有給這束光線命名？”

　　徐云搖了搖頭：

　　“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。”

　　徐云原先還擔心法拉第會說出什么騷名字呢，比如極光極霸啥的，聽到陰極射線后便放下了心。

至于這是歷史的慣性，還是法拉第恰好想到的名詞　　這就不是徐云有能力了解的事兒了。

　　總而言之。

　　確定好光線的源點是陰極后。

　　法拉第的表情忽然一正，表情瞬間凝重了不少。

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

　　隨后他面色嚴肅的轉過身子，對基爾霍夫說道：

　　“古斯塔夫，加外部場吧。”