Istorija fizike. Pregled fizike gasnih praznjenja u 17,18,19 i 20. veku.

1. Синиша. Д. Ћулафић 1092/2017, Институт за физику ПМФ Крагујевац
Историја физике
Историја
гасних
пражњења
Синиша. Д. Ћулафић 1092/2017
мај 2018.

2. Приказ физике гасних пражњења кроз историју
• Физика гасних пражњења је део укупне
науке о електромагнетним појавама
• Доприноси великих физичара
• Теорија
• Ексерименти
• Практична примена
• Биографски подаци
• Посматрање природе
• Почетак науке о електрицитету 1600. год
.В. Гилберт „О магнету,магнетним телима
и о великом магнету Земљи“
Историја гасних пражњења
Тор производи муњу

3. Физика гасних пражњења у XVII веку
Историја гасних пражњења
• Еванђелиста Торичели
•1644. барометар ће послужити за прво опапажање гасног пражњења
• Ото фон Герике
• 1663. конструише прву фрикциону машину
• 1672. први приметио одбијање истоимених наелектрисања
• Експериментише примену електрицитета у добијању светлости
• Први физичар који је приметио електролуминисценцију
• Жан Фелик Пикар
• 1675. посматра пражњење слабог сјаја љубичасте боје на живином барометру
• Први снима барометријско светло
• Њутнове студије светлости
• Прве гасне лампе

4. Физика гасних пражњења у XVII веку
Еванђелиста Торичели
Торичелијев барометар
Ото фон Герике експериментише са електростатичко машином
Жан Пикар

5. Физика гасних пражњења у XVIII веку
Историја гасних пражњења
 Франсис Хуксби
 1705-1709. први систематски проучава светлуцава гасна пражњења и електролуминисценцију
 Унапређује електростатичку машину и гасне лампе као изворе светлости
 Евалд Џорџ фон Клајс
 1745. изумео кондензатор и уземљење
 Опажа варничење приликом пражњења кондензатора
 Питер Ван Мушенбрук
 Сматра се проналазачем првог кондензатора паралелно са Клајсом
 Усавршава Лајденску боцу
 Џозеф Пристли
 1774. открива је да је угљеник електрични проводник
 Проучава разелектрисавање тела
 Открива многе гасове

6. Физика гасних пражњења у XVIII веку
Франсис Хуксби
Хуксбијеве гасне светиљке
Џорџ фон Клајс
Хуксбијева електрична машина Откриће Лајденске боце
Лајденска боца
Питер Ван Мушенбрук

7. Физика гасних пражњења у XVIII веку
Батерија од 4 Лајденске
боце из Лајденског музеја
Џозеф Пристли
Пристлијева побољшана
електростатичка машина

8. Физика гасних пражњења у XVIII веку
Историја гасних пражњења
 Шарл Огистен де Кулон
 Истражује појаве машинског трења, торзије и еластичности
 Конструише Кулонову вагу
 Утврђује пропорционалности између силе трења и силе нормалног притиска
 1785. открива закон по коме сила између наелектрисаних тела зависи од величине наелектрисања и растојања
 Добија слободне електроне посрдством електричног поља
 Опажа појаву разелектрисавања проводника кроз ваздух
 Дејство шиљка
 Вероватно приметио појаву искре
 Јединица наелектрисања Кулон
 Готфрид Вилхелм Лајбниц
 1671. године ствара прву електричну искру помоћу Гериковог електростатичког генератора.
 Василиј Владимирович Петров
 Гради прву велику батерију
 1800. Открио је ефекат електричног лука
 Описује стабилно лучно пражњење и његове могуће примене
 Едмунд Халеј
 1716. први описује поларну светлост

9. Физика гасних пражњења у XVIII веку
Историја гасних пражњења
 Бенџамин Френклин
 1750. развија теорију електричних појава - једнофлуидна теорија
 Посматра неутрализацију у тами и опажа светлуцање
 Експериментише са муњама - муња представља електрично пражњење супротних врста елек
трицитета између два облака.
 Конструише громобран и описује тињаво пражњење
 Конструише плочасти кондензатор
 Први користи појмове „позитивно“ и „негативно“ за описивање стат.електрицитета
 Михаил Васиљевич Ломоносов
 Истражује електричне појаве у атмосфери и варничење
 Предвиђа постојање наелектрисања и унутар облака
 Конструише "Машину грома" и објашњава поларну светлост
 Георг Кристоф Лихтенберг
 Лихтенбергове фигуре
 Први примећује зависност дужине гранања фигура од примењеног напона или околног прит
иска ваздуха

10. Физика гасних пражњења у XVIII веку
Шарл Огистен Кулон
Кулонова торзиона вага
Василиј Владимирович Петров
Петрова велика батерија
Едмунд Халеј
Поларна светлост
Готфрид Вилхелм Лајбниц

11. Физика гасних пражњења у XVIII веку
Франклинов громобран
Франклинов експеримент са змајем
Михаил Васиљевич
Ломоносов
Машина грома
Лихтенбергове фигуре

12. Физика гасних пражњења у XIX веку
Историја гасних пражњења
 Хамфри Дејви
 Прави батерију велике волтаже
 Проучава континуалне електричне лукове (Волтин лук)
 1815. добија јаку светлост одржавањем лука
 1821. Конструише рударску светиљку - Дејвијева светиљка
 Мајкл Фарадеј
 1831. откриће електромагнетне индукције
 1833-34. закони електролизе и Фарадејева константа
 Истражује диелектрике и дијамагнетизам
 1838. истражује пролаз струје кроз гасове ниског притиска и открива тамни простор
 1845. уводи појам поља у физику, као и појмове анода, катода...
 Фарад је јединица електричног капацитета
 Карл Фридрих Гаус
 Магнетометар
 Примењује математику на електрицитет и магнетизам
 Објашњава флуктуације електричним пражњењима у проводним слојевима атмосфере

13. Физика гасних пражњења у XIX веку
Историја гасних пражњења
 Јохан Гајслер
 Гајслерове цеви
 Јулиус Пликер
 Открива катодне зраке и електролуминисценцију
 Експериментише са цевима мењајући размак измеђе електорда и притисак
 Еуген Голдштајн
 Именује Катодне зраке
 1886. Открива Каналске зраке
 Открива флуоресценцију
 Врши низ истраживања која ће довести до открића електрона
 Јохан Вилхелм Хиторф
 1853-1859. Проучава кретање јона
 Његов рад довео до развоја катодних цеви и открића Икс-зрака
 Први мерио струју у вакумској цеви - корак ка стварању вакуумске диоде
Немачка школа – Гајслерове цеви и Румкорфов индуктор. Проучава самостално пражњење у гасу при ниском притиску.

14. Физика гасних пражњења у XIX веку
Историја гасних пражњења
 Вернер фон Сименс
 Конструише озонизатор и описује појаве сјајних пражњења у њему
 Користи лучне светиљке у расвети
 Вилијам Крукс
 Низ доприноса на разумевању катодних зрака
 Доказује механичко и термално дејство зрака
 Круксов радиометар!
 Варира разне параметре у цевима
 Снима струјно напонску к-ку цеви
 Открива тзв. Круксов тамни простор
 Конструисао је први апарат за бројење нуклеарних честица (спинтарископ)
 Немачка школа заступа таласну природу зрака

15. Физика гасних пражњења у XIX веку
Историја гасних пражњења
 Џозеф Џон Томсон
 Проучава тињава пражњења у гасовима
 Кулминира расправа: честица - талас
 Опажа да електрично поље скреће електорне
 Одређује брзину катодних зрака ~ |E⁄B|
 Одређује угаоно скретање зрака ~ eEd/mv2
 Одређује однос наелектрисања и масе електрона е/m
 Нобелова награда 1906. године за: “истраживање проласка наелектрисања кроз
гасове”
 Његов син добио Нобелову награду 1937. показавши да је електрон талас!
 Ко их је помирио?

16. Физика гасних пражњења у XIX веку
Дејвијев апарат за гасну анализу
Хамфри Дејвији
Дејвијеве сигурносне
светиљке
Мајкл Фарадеј у својој лабораторији

17. Физика гасних пражњења у XIX веку
Јохан Гајслер
Гајслерове цеви
Еуген Голдштајн Каналски зраци
Хитрофова цев

18. Физика гасних пражњења у XIX веку
Вилијам Крукс
Круксове цеви Светлосни слојеви у Круксовим цевима Џозеф Џон Томсон
Томсонова апаратура

19. Физика гасних пражњења у XX веку
Историја гасних пражњења
 Никола Тесла
 Откриће обртног магнетног поља, асинхроног мотораи полифазних струја
 Конструише Теслин трансформатор и открива Теслине струје
 Добија неправилне осцилације врло високих учестаности
 1891. Конструише прве лампе на принципу луминисценције
 Проучава фосфоросценцију и флуоросценцију
 Укључује себе у коло ВФ струје као отпорник
 Демонстрира паљење лампе безичним преносом енергије
 Зачетник у истраживањима РФ пражњења и ВФ пробоја гасова
 Највише се бавио тињајућим и лучним РФ пражњењима при ниским притисцима
 Проучава плазму под атмосферским притиском
 Импресионира председника САД светлећим сијалицама без контакта са изворм
 Патентира вакуумску сијалицу и озонизатор
 1918. Теслин громобран
 Производи лоптасте муње у својој лабораторији
 Тесла као физичар!

20. Физика гасних пражњења у XX веку
Историја гасних пражњења
 Џон Сили Таунсенд
 1901. открива ударну јонизацију и зависност средњег слободног пута електрона у гасовима о
д њихове енергије
 Проучавао је проводљивост гасова јонизованих рентгенским зрачењем
 Главна дела:
 Теорија о јонизацији гасова сударом 1910.
 Кретање електрона у гасовима 1925.
 Електрицитет и радио пренос 1943.
 Електромагнетни таласи 1951.
 Теоријски објаснио механизам пробоја гасова
 Увео коефицијенте α,β и γ
 Таунзенд: 1Td=10-21 Vm2 јединица за Е/N
 Таузенд Хаксли експеримантална медода

21. Физика гасних пражњења у XX веку
Историја гасних пражњења
• Карл Фердинанд Браун
• Направио први осцилоскоп заснован на катодној цеви
• Петер Дебај
• Велика постигнућа у електрохемији на добијању плазме
• Дебајева таласна дужина
• Ханс Гајгер
• Један од проналазача Гајгер-Милеровог бројача
• Ирвинг Лангмјур
• испитивао је ефикасност сијалице што је резултовало проналаском високовакуумске цеви
– На крају XX века истакли су се још и Клемен Чајлд, Леуи Тонкс, Мегнад Саха, Ли
ман Спицер, Лев Артсимович, Игор Там, Андреј Сахаров и други.

22. Физика гасних пражњења у XX веку
Теслина инкадесцентна лампа
Теслин осцилатор
Тесле са својим намотајима
који производе велики број
варница
Светљење одвојене
вакуумске сијалице
Џон Сили Таунсенд
Таузенд Хаксли
апаратура

23. Физика гасних пражњења у XX веку
Карл Фердинанд Браун
Браунова цев
Петер Дебај у лабораторији
Ханс Гајгер
Ирвинг Лангмјур

24. Закључак
Историја гасних пражњења
• Доприноси на фундаментално теоријском плану
• Прилози биографијама великих физичара
• Теорија о електричним појавама
• Светлосне појаве
• Нове гране физике – атомска и субатомска физика
• Допринси на плану екесперименталних меотда
• Одређивање односа e/m
• Анализатори гасних смеша
• Доприноси на плану практичне примене
• Електрично осветљење
• Осцилоскопи, електронске цеви,...
• Медицинске примене
• Технологија заваривања
• Обрада површина
• Катодна заштита
• ...