Покоренная плазма

Если изучается материал, являющийся хорошим проводником, то можно поступить проще: сделать из него электроды и зажечь между ними дуговой разряд. Молекулы раскаленного электрода обязательно попадут в плазму и дадут свои линии в спектре. И если в металле-электроде есть хотя бы ничтожная доля посторонних примесей, они тотчас просигналят о своем присутствии.

Там, где отступают самые точные методы химического анализа, спектроскоп выходит победителем. Он обнаруживает примеси веществ даже тогда, когда их ничтожно мало — миллиардные доли грамма!

А теперь поприсутствуем на спектральных испытаниях ламп и светящихся трубок.

В любой современной лаборатории есть немало приборов, которые занимаются расшифровкой световых лучей. Вот, например, прибор, названный составным словом: «спектрофотометр». Он позволяет не только рассмотреть, какие лучи испускает плазма, но и измерить, с какой силой светит каждый из них.

На рисунке показан внешний вид этого прибора: по сути дела в спектрофотометре совмещены два спектроскопа. Один из них создает цветные линии от испытуемой газосветной трубки или лампы, другой — от эталона — стандартного источника света, с которым сравнивается наш источник света. Лучи попадают в прибор слева — через две щели в пластинке «а», прикрывающей вход в спектрофотометр. Наблюдают спектр через окуляр «в».

В лаборатории есть целый набор стандартных ламп. Их называют спектральными. Когда их подключают к электрической сети, то заключенные внутри них газы или пары металлов начинают светиться. Чаще всего наполнителями служат инертные газы или хорошо очищенные металлы — натрий, цинк, ртуть, кадмий и др.

Лучи света от спектральной лампы и от исследуемого источника идут через одни и те же стекла — линзы и стекла — призмы. Но эти стекла так устроены и так размещены внутри прибора, что световые сигналы не смешиваются: в окуляр спектрофотометра видны два спектра, расположенных один над другим.

Хорошему специалисту достаточно взглянуть в окуляр спектрофотометра, чтобы сразу оценить достоинства и недостатки испытуемой трубки. А это — прямой путь к доводке и совершенствованию источника света.

Приборы спектрального анализа помогли ученым и конструкторам ответить на тысячи «как» и «почему». Благодаря этим приборам удалось узнать, из чего состоят солнце, звезды, туманности. Они позволили разобраться в кажущемся хаосе микромира плазмы. Температура плазмы разных видов разряда, число заряженных и незаряженных частиц, число возбужденных атомов и молекул, излучающих свет, переход одних стадий разряда в другие — вот далеко не полный перечень вопросов и проблем, разрешенных с помощью спектрального анализа.

Спектры во времена Бунзена и Кирхгофа были только пробой веществ на их качественный состав. Усилия ученых превратили их в наше время в незаменимое средство точного количественного анализа.

Солнце на мгновение

Если среди вас есть фотолюбители, то они знают, как трудно получить хороший снимок в сумерках или при съемке в плохо освещенной комнате. Ночью снимать невозможно.

Долгое время фотографы-профессионалы пользовались магнием. Но это было неудобное средство освещения, требовавшее к тому же известного навыка.

А сейчас можно прийти в магазин, купить прибор с понятным для всех названием «фотовспышка» и фотографировать в любое время. Нажать на кнопку затвора фотоаппарата, яркая вспышка света — и снимок готов. Теперь уже не нужно заботиться о запасах магния: после сотни снимков достаточно вынуть старые батарейки от карманного фонаря, вставить новые — и все можно начинать сначала. А если снимать приходится в комнате, то и батарейки не нужны. Достаточно вставить штепсельную вилку прибора в обычную электрическую розетку, и «фотовспышка» начнет работать от сети.

Что можно назвать главным «действующим лицом» в этом небольшом приборе, позволяющем фотографировать в любое время суток и в любом месте, даже во взрывоопасных помещениях?

Вы наверное угадали? Плазму. Она на мгновение рождается в маленькой подковообразной трубочке, укрепленной в центре пристроенного к фотоаппарату рефлектора.

Как это происходит?

Чтобы плазма возникла, нужна энергия. Вы уже знаете, что для фотовспышки энергия берется от батарей или из электрической сети. Кроме того, есть и кладовая электрических зарядов — накопительный конденсатор. Емкость его изрядная — восемьсот микрофарад. Когда конденсатор зарядится до трехсот вольт — для этого нужно всего несколько секунд, — можно делать снимок.

Конденсатор подключен напрямую к подковообразной стеклянной трубочке, наполненной ксеноном. Это место рождения плазмы. Но пока мы не захотим, плазма в трубочке не возникает. Триста вольт — напряжение немалое, но «пробить» разрядный промежуток без посторонней помощи оно не может: малы электрические силы.