§ 87. Различные стадии разряда через газы при малых
давлениях.
В случаях, когда стадия „тихого разряда" (см. § 81) имеет место в газообразной среде при достаточной степени разряжения (порядка 0,1 мм ртутного столба), с большой отчетливостью выявляются характерные особенности этого разряда на различных участках вдоль его пути (рис. 147).
Катод С окружен очень слабо светящимся тонким слоем, обволакивающим его поверхность.
Далее наблюдается сравнительно темная область СK, так называемое круксово темное пространство, размеры которого зависят, главным образом, от давления газа, возрастая по мере уменьшения давления. За круксовым темным пространством расположен светящийся участок КF — катодное свечение, за которым следует вторая темная область FB — фарадеево темное пространство. Наконец, область АВ, вплоть до самого анода А, занята анодным свечением, которое при надлежащей степени разрежения явно делится на ряд нерезко очерченных слоев, разделенных более темными промежутками. Чем выше давление, тем тоньше слоя анодного свечения и тем тоньше темные промежутки между ними, становящиеся совершенно незаметными при достаточно повышенном давлении, когда анодное свечение представляется в виде сплошной светящейся колонны, распространяющейся почти по всей длине пути разряда. В этом последнем случае, т. е. при достаточно повышенном давлении, области круксова темного пространства СК, катодного свечения КF и фарадеева темного пространства FВ сильно сокращаются по длине и превращаются в едва различимые слои, непосредственно прилегающие к поверхности катода С и обволакивающие его. В очень
296
длинных трубках при некотором определенном невысоком разрежении положительное свечение занимает весьма значительную часть длины трубки, так как круксово темное пространство, катодное свечение и фарадеево темное пространство по своей протяженности не зависят заметным образом от длины трубки. Таким образом, если при прочих равных условиях длина трубки возрастает, та практически возрастает только область, занятая анодным свечением. В одном из опытов Дж. Дж. Томсона, например, в трубке длиною около 15 метров анодное свечение занимало всю трубку за исключением двух или трех сантиметров вблизи катода. В подобной стадии разряда, когда анодное свечение заполняет почти весь объем трубки и слоистость совершенно не заметна, т. е. при сравнительно повышенном давлении, газ светится довольно ярко, причем окраска свечения зависит от природы газа. Подобного типа разряды через разреженные газы используются для осветительных целей. Слоистость, наблюдаемая при известных условиях в области анодного свечения, объясняется попеременным расщеплением газовые молекул на ионы и их восстановлением, т. е. рекомбинацией.
Если от условий разряда через газ, схематически характеризуемого рис. 147, переходить в сторону понижения давления, то область анодного свечения сокращается, а темные пространства развиваются, причем все более и более отчетливо начинает выявляться едва заметное излучение с поверхности катода С, вообще говоря, перпендикулярное этой поверхности. Это излучение, наблюдаемое по весьма слабому свечению газа на пути его, пронизывает оба темных пространства и заходит в область исчезающего анодного свечения. Принято называть данное излучение катодными лучами. Они были открыты Круксом, Мы теперь знаем (см. § 79), что катодные лучи представляют собою поток электронов, отделяющихся с поверхности катода С. По мере дальнейшего понижения давления анодное свечение, стягиваясь к аноду А, совершенно исчезает, затем исчезают фарадеево темное пространство и катодное свечение, отодвинувшееся от катода до предела, определяемого расстоянием между электродами С и А, а вся область между ними занимается круксовым темным пространством, в котором распространяются катодные лучи, идущие по прямому направлению, не искривляясь в сторону анода А, если бы даже он был расположен не на пути этих лучей, а где-либо в отростке трубки сбоку. Описываемая стадия разряда через разреженное пространство развивается полностью при давлениях, не превышающих 0,001 мм ртутного столба.
Как показывает исследование, возникновение катодных лучей» идущих от поверхности отрицательного электрода, является результатом бомбардирования его поверхности положительными ионами. которые образуются в объеме трубки в связи с наличием остатков газа (см. § 78, п. 12). Выше, в § 79, мы уже говорили о том, как Дж. Дж. Томсон подошел к решению вопроса об основных свойствах газовых ионов, начав с обследования отрицательно заряженных частиц, входящих в состав катодного излучения и называемых теперь обычно электронами.
297