17世纪后半叶,科学家们在为一个科学之谜烦恼:真空管中的水银为何会发光!
事情的简单经过是这样的。1675年的一天,法国天文学家让·皮卡尔(1620~1682)同往常一样,仍在巴黎天文台进行观测、研究。但当他挪动一台水银气压计要把它从天文台运走时,奇怪的事情发生了,在水银上方玻璃管的真空里,突然出现了微弱的闪光。他觉得很奇怪,又将水银气压计摇了摇,证实了他刚才没有看错。后来,人们就将这种闪光现象称为“托里拆利发光”?
为什么叫“托里拆利发光”呢?意大利物理学家托里拆利(1608~1647)是伽利略的学生。他闻名于世的成就是1643年和伽利略的另一位学生、物理学家维维亚尼(1622~1703)在佛罗伦萨作的“托里拆利实验”。这个著名的实验用一根长约1米的玻璃管灌满水银后倒立在小银槽内,结果发现管内水银面下降到高出槽内水银面76厘米时就不再下降了。这76厘米汞柱就是当时大气压的值,而管内水银面以上的“真空”就被称为“托里拆利真空”。由此可见,人们将前述水银闪光称为“托里拆利发光”就很自然了。
那么,为什么会产生这种闪光呢?许多科学家都想揭开这个谜。
最终揭开这个谜的是英国(一说德国)物理学家佛朗西斯·豪克斯比(1688~1763)。他在1703年前后,经过一系列的实验、观察、研究、终于发现,这种闪光是由于挪动气压计时,水银与玻璃管内壁摩擦生出的电激发水银蒸气产生的。
既然摩擦会生电,那么不就可以由此制成起电机吗?经过几年研制,豪克斯比终于制造出又一种起电机:一个抽空空气的玻璃球可绕轴转动——人用手柄摇,用布帛等物品与这个转动的玻璃球接触,就“摩擦起电”了。他曾用它起电,演示出许多静电现象。
不过,起电机最早却是由德国物理学家格里克(1602~1686)于1660年发明的。这种起电机与豪克斯比的起电机相比主要不同之处是,他用的是实心硫磺球,而不是空心玻璃球。在豪克斯比之后,又有许多科学家发明了各种各样的起电机,例如18世纪上半叶,英国戈登用玻璃圆筒、瑞士普兰达与英国詹斯登用圆玻璃板,分别代替玻璃球,使摩擦起电机更接近了现代形态。又如,德国特普勒(1836~1912)和霍尔兹(1836~1913)在1865年又发明了另一种形式的起电机——感应起电机。
既然水银气可以因电的激发而发光,那其他气体又会不会在电激发下发光呢?又可不可以由此制成一种灯具呢?
1910年,法国发明家克劳德(1870~1960)终于作出了这种灯具——霓虹灯。他在一根抽空的玻璃细长管内充入氖气,然后通电,灯管便发出美丽的红光。人们先后发现,充入不同气体,发光的颜色会不同。例如,充汞蒸气,光呈蓝绿色;充钠蒸气,光呈黄色;充氮气,光呈金黄色;充氢气,光呈粉红色;充二氧化碳气,光呈白色;充氩气,光呈淡紫色;等等。
1910年12月3日,巴黎大宫殿首先点上了克劳德的氖霓虹灯。1912年,巴黎蒙马特尔大街的一家理发馆首先用这种霓虹灯作广告,以招徕更多的顾客。当今世界,包括霓虹灯在内的各种灯具,已将一座座城镇变成五光十色的“不夜城”。