§ 20.4. Электрический разряд в разреженных газах. Газосветные трубки и лампы дневного света.
Из сравнения формул (20.2) и (20.3) видно, что при самостоятельной проводимости газа должно выполняться соотношение
т. е. при увеличении длины свободного пробега электронов можно
получить самостоятельную проводимость газа при меньшей напряженности поля Е, т. е. при более низком напряжении. Таким образом, при разрежении газа его проводимость должна возрастать. Этот вывод подтверждается следующим опытом.
Берут стеклянную трубку с двумя впаянными электродами и отверстием А для откачивания воздуха (рис. 20.5). Затем электроды присоединяют к источнику напряжения в несколько тысяч вольт. Если теперь через отверстие А откачивать из трубки воздух насосом, то при достаточно маленьком давлении воздух в трубке начинает светиться. Это означает, что в воздухе возник самостоятельный разряд. Свободные электроны в трубке появляются вследствие вторичной эмиссии на катоде, о поверхность которого ударяются ионы.
Характер свечения воздуха меняется в зависимости от степени разрежения. Сначала между электродами появляются лиловые шнуры, а затем начинает светиться весь воздух в трубке розоватым светом. Заполняя трубку различными газами и пропуская через них ток, можно увидеть, что каждый газ (разреженный) имеет свой собственный цвет свечения. Например, аргон светится синим светом, неон — красным и т. д.
Рис. 20.6.
Разряд в разреженном газе, сопровождающийся свечением, называют тлеющим. Тлеющий разряд испускает не особенно яркое свечение. Выделение тепловой энергии в газовом промежутке при тлеющем разряде невелико, и светящийся газ остается холодным. Тлеющий разряд используется для устройства газосветных трубок, которые широко применяются в световых рекламах.
Для освещения помещений часто используют лампы дневного света, представляющие собой газосветные трубки, стенки которых покрыты специальным составом — люминофором. Люминофор светится под действием излучения разреженного газа, возникающего при прохождении тока в лампе. Люминофор поглощает главным образом невидимое излучение, а сам испускает световое излучение, по составу близкое видимому излучению Солнца, Внутри ламп дневного света находятся разреженный инертный газ и пары ртути. Схема включения лампы показана на рис. 20.6.
Если замкнуть цепь, то ток идет через стартер и накаливает электроды внутри лампы, с которых возникает термоэлектронная эмиссия. При этом в лампе начинается самостоятельный разряд и высокая температура электродов поддерживается током в лампе, а стартер автоматически размыкается.
