«СВЕТОНОСНЫЕ» ЯВЛЕНИЯ
Удачные опыты по превращению электричества в свет состоялись намного раньше, чем открытие фотоэффекта. Если не считать природных явлений, таких, как молния или северное сияние, электрическое происхождение которых было раскрыто в XVIII веке Б. Франклином, М. В. Ломоносовым, Г. В. Рихманом и другими, то пальму первенства надо отдать Отто Герике, наблюдавшему искрение во время опытов с электростатической машиной. Если бы не успех тех экспериментов с электрическим освещением, но вероятно человечество не увидело бы не только светильников как таковых, но и таких привычных нам предметов, как люстры, лампы, торшеры, бра, или скажем парковые светильники и уличные фонари. То есть всех тох осветительных приборов, чкоторые освещают нашу жизнь, и делают ее немного теплее и радостнее.
Однако электрические искры, получаемые от подобных машин, как и от разряда лейденской банки, нельзя считать стабильным светильником вследствие невысоких энергетических характеристик генераторов.
Изобретение вольтова столба — достаточно мощного источника электрического тока — открывало новые возможности перед экспериментаторами.
Первым устойчивый свет от гальванических батарей в течение довольно продолжительного времени получил петербургский ученый Василий Владимирович Петров в мае 1802 года. В следующем году он опубликовал книгу под названием «Известие о гальвани-вольтовских опытах, которые производил профессор физики Василий Петров, посредством огромной наипаче батареи, состоявшей иногда из 4200 медных и цинковых кружков, и находящейся при Санкт-Петербургской медико-хирургической академии».
Как первопроходец, В. В. Петров должен был позаботиться и о терминологии, которая, естественно, для данной области науки отсутствовала. Немногие из введенных им терминов сохранились до наших дней, пожалуй, только «проводник» и «сопротивление». Электрический ток он называл «гальвани-вольтовской жидкостью», объясняя выбор данного термина «в честь как Гальвани, так совокупно и Вольты, усовершенствовавшего оный чрезвычайно важный физико-химический инструмент».
В. В. Петров четко разграничивает три способа превращения электрической энергии в свет, или, по его терминологии, три вида «светоносных явлений, происходящих от гальвани-вольтовской жидкости». В литературе обычно упоминается способ получения им электрической дуги, описанный самим Петровым следующим образом: «Если на стеклянную плитку или на скамеечку со стеклянными ножками будут положены два или три древесных угля, способные для произведения светоносных явлений посредством гальвани-вольтовской жидкости, и если потом металлическими изолированными направителями (directores), сообщенными с обоими полюсами огромной батареи, приближать оные один к другому на расстояние от одной до трех линий, то является между ними весьма яркий белого цвета свет или пламя, от которого оные угли скорее или медлительнее загораются и от которого темный покой довольно ясно освещен быть может». Здесь же В. В. Петров описывает опыты по расплавлению металлов в пламени дуги и сжиганию в ней различных материалов.
Реже в литературе комментируется другой способ превращения электричества в свет, описанный В. В. Петровым в заключительной главе его книги. Ученый задал себе вопрос, «может ли свет, которым часто сопровождается течение гальвани-вольтовской жидкости, оказываться в безвоздушном месте». К этому времени Петров накопил немалый опыт различных исследований в вакууме благодаря приобретенному им воздушному насосу Синтона. В одном из экспериментов он смонтировал два электрода: стальную иглу и загнутый на конце медный провод под прозрачным хрустальным колоколом воздушного насоса. Присоединив электроды к полюсам батареи и откачав воздух из-под колокола, В. В. Петров увидел «светоносное вещество в изобилии». Заменив медный провод древесным углем, ученый получил «сильнейший прежнего свет с тольким количеством теплотворного вещества, что от него вся иголка делалась раскаленною». Однако данный тип свечения отличался от дуги тем, что, как пишет Петров, «не мог я при сем случае усмотреть горения или искрения (ignefcentia) угля от оного света, который беспрерывно продолжался дотоле, пока воздух нарочно был впускаем в колокол малыми количествами».
Всесторонне изучив данное явление, В. В. Петров установил, что характеристики свечения зависят от степени вакуума, формы и материала электродов, расстояния между ними, мощности источника тока.
Заслуживает внимания и третий способ образования светового излучения, описанный в книге В. В. Петрова, в основе которого лежит явление возбуждения свечения особых веществ, обладающих фосфоресценцией. Явления фосфоресценции (люминесценции) давно привлекали В. В. Петрова, который, впрочем, не принял ни греческой, ни латинской основ термина, найдя выразительный эквивалент в русском языке: светоносные явления.
Открытие искусственной люминесценции приписывают башмачнику Винченцо Каскариола из Болоньи, который в начале XVII века обнаружил слабое свечение в темноте предварительо нагретого полевого шпата. Свечение болонского камня привлекало внимание многих ученых. Не прошел мимо этого явления и В. В. Петров. Еще в 1799 году он заинтересовался свечением гнилых деревьев, насекомых, рыб, минералов. В своей первой монографии, напечатанной в 1801 году, В. В. Петров различает типы люминесценции. В частности, по выражению академика С. И. Вавилова, ему удалось отделить хемилюминесценцию (свечение в результате химических процессов) от фотолюминесценции (в результате предварительного освещения).
В. В. Петров в качестве светоносителя взял так называемый «кункелев фосфор», полученный по рецепту немецкого алхимика И. Кункеля. Мысль проверить поведение фосфора в электрическом поле пришла В. В. Петрову во время опытов по электролизу воды. Не откладывая, он провел очередную серию экспериментов. Сначала он сделал электроды из «осургученной» (т. е. изолированной) проволоки, зачистив от сургуча только самые кончики, на которые весьма плотно надел кусочки фосфора массой около 0,4 грамма. Поместив электроды в воду и подав на них напряжение от небольшой батареи, состоявшей всего из 170 кружков, он не обнаружил разложения воды, из чего заключил, что фосфор, «сие чрезвычайно горючее тело есть худой проводник». Когда же экспериментатор передвинул кусочки фосфора так, чтобы из него была видна часть оголенного провода, то при пропускании тока на электродах стали появляться пузырьки газа. А на кусочках фосфора, там, где осаждались эти пузырьки, он замечал «более или менее явственный свет в виде сверкавших звездочек, и притом часто в трех или четырех различных местах около поверхности которого-нибудь кусочка фосфора.
Свет сей продолжался иногда около получаса с кратковременными перемежками, иногда становился скоро опять неприметен, потом, снова появившись, продолжался короче или долее. Когда я подогревал моими руками стеклянную трубку с фосфором или когда вместо холодноватой воды наливал в оную теплой, имевшей около 45 градусов, то угасший свет иногда снова появлялся и с перемежками продолжался долее десяти минут».
Чтобы убедиться в том, что эффект свечения в данном случае связан именно с фосфором, В. В. Петров заменяет его другими веществами. Результат такой замены изложен у Петрова следующим образом: «Мне также не удалось ни однажды приметить света при употреблении для опыта двух медных проволок, к концу коих приспособлено было по восковому и сургучному шарику, так что их кончик не был покрыт сими худыми проводниками гальвани-вольтовской жидкости. И сие не происходило от ослабления действия баттереи: поелику от фосфора и после сих опытов оказывались весьма приметные явления света в виде сверкавших звездочек».
В. В. Петров указывает причину свечения фосфора — его соединение с образованным при электролизе некоторым количеством «кислотворного газа». Таким образом, помимо вольтовой дуги и светящегося электрического разряда в газе, он добивался и свечения специального светоносителя («кункелева фосфора») путем воздействия на него электрического тока. Правда, это свечение возникало по сложному процессу: проходящий ток вызывал разложение воды на кислород и водород, а затем образовавшийся атомарный кислород (химически более активный, чем кислород, содержащийся в атмосферном воздухе) создавал условия для лемилюминесцентного эффекта. Тем не менее следует подчеркнуть, что В. В. Петров был первым экспериментатором, соединившим в одном опыте электрические и люминесцентные явления
