Необходимость увеличения напряжения (давления эфира) с углублением вакуума при создании темнового тока можно объяснить уменьшением числа столкновений молекул остаточного газа с поверхностями электродов, которое начинает меньше ослаблять связи между атомами в приповерхностных слоях электродов, что затрудняет течение эфира через эти слои.
23.9.2. Темновой ток в присутствии магнита
Детальное количественное изучение процесса выхода потокаэфираизкатода,теченияеговмежэлектродномпромежутке
ивтекания в анод требует развития эфирной модели микромира
иявляется направлением дальнейших исследований.
Однако уже сейчас можно найти скорость течения эфира по измеряемой плотности тока и оценить его геометрические параметры по свечению.
С этой целью изучался темновой ток в магнитном поле. Геометрический центр северного полюса постоянного магнита располагался на малом расстоянии от острия электрода так, чтобы магнитное поле было перпендикулярно отрезку, соединяющему острия электродов, см. рис. 18. Рассматривались как не изолиро-
ванная от тока поверхность магнита, так и изолированная. |
|
|
||||
0.15 [Т] = 0.15 ∙ 10 [Гаусс] |
|
|
~1 [кэВ] |
|
||
Магнитное поле около |
острия электрода составляло около |
|||||
такомполеимеютмалые4 |
|
Электроны с энергией |
|
|
в |
|
посравнению. |
сразмерамимагниталар- |
|||||
препятствует достижению, < 0.7 [мм] |
|
|
поле |
|||
моровские радиусы |
|
. Поэтому магнитное |
||||
электронами острия анода (см. также опыт в [171, с. 478–480]) и его ускорению постоянным электрическим полем в поперечном к магнитному полю направлении.
Однако из-за присутствия электрического поля полного запирания электрона в поперечном к магнитному полю направлении не происходит. В результате электрического дрейфа [28, с. 366] электрон выходит из области постоянного поля магнита за
505
1.7 |
|
д |
~ ( − 2 –, )/ д < 6.0 ∙ 10 [с] |
|
д |
= × / |
|
≈ |
|||||
∙ 10 |
7 |
– |
[см/с] |
|
|
|
|
|
= |
||||
время |
|
] |
|
|
−9 |
, где |
|
|
|
2 |
|
||
0.2 |
[см. |
|
|
скорость электрического |
|
≈ |
|
||||||
|
|
|
|
|
радиус зоны около центра магнита, где |
|
|
и |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Рис. 18. Схема расположения электродов, магнита и части сетки.
д/( /2 , ) ~ 25 |
|
электрон |
успевает совершить |
|||||||||
|
удержания |
|||||||||||
пункте 2 вычислена средняя длина |
|
25 2 , ~ 8 [см] |
кэВ |
|
||||||||
За время |
|
оборотовд |
по ларморовской окружности и |
|||||||||
пройти в общей сложности около |
|
|
|
|
. |
|
|
под- |
||||
этому имеющегося пробега |
|
свободного пробега |
|
|
ного |
|||||||
|
|
2 |
и |
2 |
: |
~ 16 [см] |
. По- |
|||||
электрона при ионизации молекул |
|
|
|
|
||||||||
электронов, даже с учётом времени удержания, недостаточно для существенной ионизации остаточного газа.
Таким образом, в эксперименте с магнитом нет рождения значительного числа дополнительных заряженных частиц, движение которых могло бы дать заметный вклад в темновой ток.
506
Данный вывод подтверждается в эксперименте отсутствием полосы свечения в направлении электрического дрейфа около плоскости магнита.
Скорость течения эфира между электродами |
|
связана с |
|||||||||
плотностью тока , которую можно измерить в |
эксперименте, по |
||||||||||
|
|
|
|
||||||||
формуле (127) |
|
|
|
|
,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обозначимбуквой скоростьтеченияэфира,вызваннуюпо- |
|||||||||||
стоянным магнитом. |
Создание скорости |
в этом течении приво- |
|||||||||
|
|
|
эфира |
|
|
|
|||||
дит к воздействию на элемент объёма |
|
обобщённой |
|||||||||
циальных сил, |
|
|
, которая в отсутствие |
внешних непотен- |
|||||||
силы Жуковского |
|
|
|
|
|
|
|
||||
= |
согласно формуле (121), есть |
|
|
|
|
|
|||||
× × ( ) + 2 × ( × ) . |
|
||||||||||
Для объёмной плотности силы с учётом определения магнитного поля (20) и преобразований, использованных при выводе формулы (128), имеем
|
|
= × |
|
+ 2 × |
|
× |
= |
|
|||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
× + 2 ,0 |
× |
+ |
2 ,0 |
× , |
|||||||||
где – плотность тока между электродами, |
|
– магнитное поле, |
|||||||||||
создаваемое |
этим током, |
|
– поле |
постоянного магнита. |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
промежутке времени ∆ для случая = / |
|||||||||||||
Проинтегрируем |
уравнение движения эфира (5) на малом |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
507 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
− . |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Предполагая, что за |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
чим приращение плотности∆потока эфира ∆( ) |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
время |
|
|
правая часть меняется слабо, полу- |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
∆( ) ≈ |
|
|
|
− ∆. |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
∆ |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
Если и плотность эфира |
слабо меняется за |
, то для при- |
||||||||||||||||||||||||||||
ращения скорости имеем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
1 |
|
|
|
∆ |
≈ |
|
|
− ∆ |
= |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
× + 2 |
,0 |
× |
|
|
+ |
2 ,0 |
× − ∆. |
|
|
||||||||||||||||||||
Интегрируя по , получаем приращение радиус-вектора по- |
||||||||||||||||||||||||||||||
ложения элемента |
|
объёма |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
∆ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
∆ ≈ |
|
× |
|
|
+ |
|
|
|
,0 × |
|
+ |
|
2 |
|
× − |
|
. |
|||||||||||||
|
|
2 |
|
2 |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
,0 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
При малом градиенте плотности эфира ≈ 0 имеем |
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
∆ ≈ |
× |
|
+ 2 ,0 × |
|
− |
2 |
. |
|
|
(316) |
|||||||||||||||||||
практически нет вертикальной компоненты (см. |
рис. 18). |
|
||||||||||||||||||||||||||||
В условиях эксперимента у градиента давления эфира
По-
этому
508
|
|
|
|
|
|
∆ ≈ |
× |
|
+ 2 ,0 × |
|
|
2 |
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
Первый член в (316) не имеет горизонтальной компоненты. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Тогда |
|
|
|
|
∆ ≈ |
2 ,0 × |
|
|
− |
2 |
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
,0 × |
|
− |
∆ |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
∆ ≈ |
2 |
|
|
2 |
|
|
|
, , (см. |
||||||||||||||||||||||||||||
рис. 18). |
|
|
|
, , – |
единичные векторы вдоль осей |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Здесь |
|
|
|
∆ |
|
∆ |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
к |
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
,0 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Оценим |
|
|
|
в нашем эксперименте при условии близо- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
сти |
|
|
|
|
невозмущённой плотности эфира |
|
|
|
(222) и сравним |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
речного |
|
|
|
|
= / |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
результат с наблюдаемым отклонением свечения. |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Имеем |
|
|
|
|
|
|
, где |
|
– измеряемый ток, |
|
, |
– площадь попе- |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
. Для |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|||||||
± |
|
|
сечения области свечения между электродами, |
|
– еди- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
≈ 1.5 ∙ 10 |
−3 |
[А] = 4.5 ∙ |
10 |
6 |
[статА] |
|
|
≈ 0.023 [см |
2 |
] |
||||||||||||||||||||||||||
ничный вектор в направлении скорости |
|
ечения эфира |
, |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
4 |
|
= 2 ∙10 |
8 |
|
[статА/см |
2 |
] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
≈ 0.15 [Т] = |
||||||||||||||||||
0.15 ∙ 10 |
|
|
[Гаусс] |
× / ≈ ±10.0 |
|
Тогда при |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
получаем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Величину поля , создаваемого током между электродами, |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
оценим по формуле (105) при |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
соответствующем |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
≈ |
|
0.0015 [Гаусс] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
электрода |
и |
|
магнитом: |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
расстоянию |
|
между |
|
остриём |
|
≈ 0.2 [см] |
|
|
|
≈ | |
× | |
≈ |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| | =4 | |
× ( )| |
|||||||||||||||||||||
|
Модуль скорости |
|
|
|
течения эфира, |
вызванного магнитом, |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0| |/ |
|
| | ≈ |
| | |
/( 0) ≈ |
3 ∙ |
10 |
|
|
[см/с] |
|
|
|
|
~ |
0.2 |
[см] |
|
|
||||||||||||||||||||||||
оценим |
|
|
|
по |
|
формуле |
(20): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
при |
|
|
|
. |
|
|
|||||||||||||||
второго |
| × / | |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
≈ 10.0 ,0 × /(2 ) ≈∆6 ∙ 10−6. |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Такимобразом,первыйчленвформуледля |
|
многобольше |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
509 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
−5 |
для |
|
|
|
|
|
4 |
|
. |
∆ ≈ 2 / ≈ 1.4 ∙ |
|
10 |
Время, за которое поток эфира проходит зону постоянного |
|
||||||||||
Тогда[с] |
|
= / ,0 |
≈ 3 ∙ 10 |
|
[см/с] |
|
|
|||||
с |
учётом |
обтекания |
острия |
|
электрода: |
|
||||||
вдоль оси ∆: |
≈ −0.5. [см] |
|
|
|
|
|
|
|||||
тока эфира |
|
= |
|
|
при течении эфира со скоростью |
|
||||||
|
|
|
|
|
Это значение и направление отклонения по- |
|||||||
около магнита соответствуют наблюдаемому в эксперименте отклонению светящейся области от горизонтали, когда
на сетку подаётся отрицательное напряжение. При смене поляр- |
|||||||||||||
|
|
∆ ≈ 0.5 [см] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ностиэлектродовсвечениеотклоняетсявпротивоположнуюсто- |
|||||||||||||
Теперь оценим |
|
∆ |
|
|
|
|
|
|
− |
|
|||
рону |
|
, что также соответствует полученной анали- |
|||||||||||
направлении имеем |
|
|
∆ |
2 |
|
|
|
при |
|
. |
|||
тической формуле для |
|
, так как при этом |
|
меняется на |
|
||||||||
|
. |
Знак плюс |
|
≈ ,0( + ) / |
≈ 40 |
|
~ 0.2 |
||||||
[см] |
|
|
|
отклонение |
. Для |
в поперечном к току |
|||||||
|
|
здесь |
соответствует уменьшению давления |
||||||||||
|
|
|
|||||||||||
эфира в зазоре между электродом и магнитом по сравнению с давлением на внешней к зазору стороне электрода. Уменьшение
согласно (15), вызвано увеличением скорости, возникающим |
||||||||
первого, получаем |
|
|
. То есть |
|
∆ |
|
||
при, |
сужении области течения эфира. |
|
|
|
||||
сдвигаться к |
|
∆ ≈ −1.8 [см] |
|
|
|
много больше |
||
|
Учитывая, что второй член в формуле для |
|
||||||
ситуации0.2 [см] |
|
|
|
поток эфира должен |
||||
|
|
магниту, который находится от электрода на рас- |
||||||
стоянии |
, и отражаться от него. Соответствующее такой |
|||||||
|
свечение |
и наблюдается в эксперименте. Эффект |
||||||
сдвига течения в сторону зазора между электродом и магнитом аналогичен притяжению объектов при продувании между ними воздуха в соответствии с законом Бернулли (см., например: [26,
с. 494]).
Подчеркнём, что ускоренные электрическим полем электроны и ионы при столкновениях могут давать вклад в свечение, но, как показано выше, в рассматриваемом эксперименте не они являютсяосновнымивозбудителямисвеченияиносителямитемнового тока, а завихренное течение эфира.
510