Роберт Вильямс Вуд. Современный чародей физической лаборатории

Полный список поездок семьи Вудов через океан, званых обедов, визитов в Э-ле-Бэн, Баден-Баден, Биарриц, Венецию и Лидо за двадцатые — тридцатые годы дал бы вам ложное впечатление, что Вуд сам сделался интернациональным кутилой и «глобтроттером». В действительности, в эти же годы он провел ряд важнейших своих исследований и внес ценнейшие вклады в науку. Он действительно сверхподвижный человек, но никогда не тратит свою энергию понапрасну.

Как только он вышел из армии и вернулся в Балтимору, он снова принялся за работу с парами натрия, которую прервала война. В 1919 году он открыл, что тонкие слои натрия и калия, осажденные на внутренней поверхности кварцевых колб при температуре жидкого воздуха, настолько непрозрачны, что сквозь них не видно солнца, но пропускают широкую область коротковолновых ультрафиолетовых лучей до длины волны в 2000 ангстрем. Эта работа была важна в связи с новой теорией оптических свойств металлов. В то же время Вуд заинтересовался тайной спектра водорода тем, что, в то время как все земные источники получения светящегося водорода давали спектр всего из восьми линий, так называемой серии Бальмера, в спектрах хромосферы солнца и многих звезд видны тридцать три члена серии. Результат этого исследования служит таким хорошим примером того, как данные чистой науки могут приобретать немедленное практическое значение, что я предоставляю рассказать об этом ему самому:

«Бор, великий датский физик, объяснение которым серии Бальмера в спектре водорода создало сенсацию на Бирмингамском собрании Британской Ассоциации, сказал мне, что он считает, что отсутствие серий высших номеров в разрядных трубках может быть обусловлено большой близостью друг к другу атомов в газе. Поэтому не могут осуществиться более вытянутые орбиты электронов, которые по его новой теории соответствуют короткому ультрафиолетовому излучению, в то время как на „водородных“ звездах могло быть достаточно места для этих орбит благодаря очень низкому давлению газа. Такое объяснение делало лабораторные опыты бесперспективными, так как свечение в вакуумной трубке сильно падает с падением давления, но я все же решил попробовать.

Чтобы восполнить потерю света, которую я ожидал от понижения давления, я сделал трубку более трех футов длины. Два конца ее оканчивались большими расширениями для электродов и была отогнуты под прямым углом, так что свет от всей трубки мог выходить сквозь тонкостенное стекло, выдутое на изгибе. Трубка возбуждалась высоковольтным трансформатором, но при очень малых давлениях показывала только две или три линии Бальмера и слабые признаки сотен линий, которые, как мы теперь знаем, объясняются присутствием молекулярного водорода. Идея была явно неверной, но при более высоких давлениях линии, которые я искал, становились, гораздо сильнее, а остальные линии слабели и условия наблюдения улучшались со дня на день. В трубку все время поступал влажный водород через длинную капиллярную трубочку толщиной в волос, а на другом конце работал откачивающий насос. На третий день центральная часть трубки светилась пурпурным светом почти невыносимой яркости, и спектроскоп показывал, что излучаются только линии серий Бальмера. Мне, наконец, удалось сфотографировать двадцать два члена серии, увеличив более чем вдвое число бальмеровских линий, наблюдавшихся в лабораториях до этого. Дальнейшее изучение показало, что причиной улучшения было то обстоятельство, что теперь в трубке оставались только атомы водорода. Они и излучали линии Бальмера, а молекулы, состоящие из двух связанных атомов, давали весьма сложный спектр из тысяч линий. Они и сплошной «фон», который их сопровождает, и были причиной скрывавшей коротковолновые линии Бальмера во всех предыдущих работах, Во время работы я нашел, что успех ее зависит от того, что атомный водород, создаваемый сильным разрядом, мог рекомбинироваться в молекулы только при соприкосновении со стенками трубки или алюминиевыми электродами. Центральная часть трубки была настолько удалена от них, что они на нее не действовали, а водяные пары, поступавшие вместе с водородом, создавали пленку на стенках, «отравлявшую» стенки, как показал Лэнгмюр, так, что рекомбинация атомов водорода на стенках прекращалась.