ПРОТОКОЛЬНАЯ ЗАПИСЬ О ДОКЛАДЕ ПОПОВА «О ВОЛНОМЕРАХ»
Журнал Русского физико-химического общества, 1905, т. XXXVII, часть физ., отдел. 1, вып. 8, стр. 235—239 [70].
…8) А. С. Попов делает доклад о «волномерах», служащих для измерения длины электромагнитных волн или для определения периода электрических колебаний. Докладчик показывает приборы и явления, встречающиеся в практике беспроволочного телеграфа, но имеющие ценность и для физиков во всех вопросах, касающихся опытного изучения электрических колебаний и электромагнитных волн.
Прежде всего обращается внимание на особенности явлений при возбуждении электрических колебаний помощью обыкновенного индуктора (спираль Румкорфа), питаемого обыкновенным переменным током. Переменный ток, приблизительно синусоидальный, проходя по первичной обмотке индуктора, доставляет во вторичной его обмотке ток высокого напряжения, служащий для заряда лейденских банок — конденсаторов, в свою очередь разряжающихся через искру в контуре малого сопротивления.
При этом наибольшая разность потенциалов на обкладках конденсатора, или, что то же, наибольшая искра в колебательном разряде, может быть достигнута, если полный период переменного тока, питающего индуктор, совпадает с периодом собственного колебания системы, состоящей из вторичной обмотки индуктора и присоединенной к ней батареи лейденских банок. В опыте, который тут же показывается, индуктор, с длиной искры примерно 35 см, имеет столь значительную самоиндукцию во вторичной обмотке, что вместе с шестью лейденскими банками дает период колебания по формуле Томсона Т=2 (корень квадратный) LC приблизительно 1 / 50 секунды.
При таком соотношении, в особенности если последовательно с первичной обмоткой индуктора соединена еще какая-нибудь катушка самоиндукции, можно достигнуть того, что 5—6 толчков соответствующих периодам переменного тока, так сказать, раскачивают систему и разность потенциалов на обкладках конденсатора достигает значительной величины по сравнению с разностью потенциалов, возбуждаемой одним отдельным периодом переменного тока. Опыт дает, что при изменении числа банок длинная искра уже не получается.
Второй опыт был сделан так: два одинаковых индуктора соединяются последовательно, при этом самоиндукция увеличивается вдвое и для резонанса приходится уменьшить емкость батареи тоже вдвое. В этих же опытах показывается новый искровый разрядник (искрообразователь) Броуна, употребляемый теперь с большой пользой в беспроволочном телеграфе. Разрядник Броуна состоит из многих искрообразователей (показан разрядник с пятью искрами, соединенными последовательно).
При этом параллельно каждой искре введен маленький конденсатор — лейденская банка емкостью 100 см. Вследствие этой добавки перед моментом разряда, несмотря на некоторое неравенство искровых промежутков, благодаря их малой емкости потенциал все-таки разбивается на пять равных частей. Такой разрядник в силу закона, связывающего длину искры с необходимым для разряда потенциалом, например при пяти искрах длиною 5 мм, т. е. при полной длине 25 мм, действует только от разности потенциалов, дающей между шариками обыкновенного разрядника длину одиночной искры 70 мм.
Пользуясь установленными источниками электрического разряда, докладчик показывает далее жезловой волномер Слаби. Этот прибор по устройству и действию сходен с давно уже известным в электротерапии резонатором Удена. Жезловой резонатор представляет собой длинную стеклянную трубку, обмотанную тонкой медной проволокой, изолированной одиночной шелковой обмоткой. Один свободный конец этой проволоки лежит на кусочке бумажного экрана, сделанного из платиново-бариевой синеродистой соли (рентгеновский экран), помещенном внутри трубки; другой конец проволоки укреплен к металлической оправе на противоположном конце трубки.
Если мы поднесем свободный конец, лежащий на экране в конце трубки, к системе, в которой происходят электрические колебания, и будем при этом менять длину проволоки, выключая часть этой длины помощью короткого замыкания от оправы в проволоке (слабая изолировка проволоки этому не мешает), то легко добьемся резонанса; свободный конец и экран начинают ярко светиться.
Резонанс найдется по наибольшему световому эффекту, и при этой длине жезловой резонатор имеет тот же собственный период колебания, как и исследуемая система,— они колеблются в унисон. На трубке по ее длине нанесены деления и надписи длины волн, принимая равенство л= vT; л — длина волны, v — скорость света, Т — период колебания (здесь и далее «л» — греческая буква «лямбда» — прим. авторов сайта). Жезловой резонатор можно возбудить и помощью электромагнитной индукции, окружая резонатор вблизи оправы одним оборотом изолированной проволоки, входящей в цепь исследуемого электрического колебания, тогда проволока резонатора действует как вторичная обмотка трансформатора Тесла.
В первом способе возбуждения резонатора необходимо избегать близости к металлическим частям и к телу наблюдателя свободного конца резонатора, так как при этом меняется заметно и емкость.
Чтобы показать действие волномера Слаби, докладчиком был приведен в действие от упомянутых ранее шести лейденских банок большой резонатор Удена. Резонатор представляет собою деревянный цилиндр около метра высотой и 1/2 метра диаметром с намотанной на него голой медной проволокой. Соединяя нижний конец резонатора с тон обкладкой лейденских банок, к которой примыкает переменная самоиндукция, соединенная вблизи искры с землей, при всяком разряде получаем в проволоке резонатора толчки, соответствующие периоду колебаний системы банок.
Изменяя самоиндукцию, можем привести период колебаний системы лейденских банок к совпадению с естественным периодом колебаний резонатора. В таком случае колебания резонатора достигают наибольшей силы, причем в свободном конце получаются наибольшие величины потенциала, в чем можно убедиться по световым истечениям и по длине искры, поднося к резонатору металлический предмет. В нижнем конце резонатора амплитуда потенциала незначительна.
Надевая на резонатор обруч с одним оборотом проволоки, замкнутой через лампочку, убедимся, что вследствие индукции лампочка будет ярко гореть при нижнем положении обруча и тухнуть вверху. Этот опыт дает представление о распределении потенциала в проволоке, одним концом соединенной с землей, при происходящих в ней электрических колебаниях.
Жезловой волномер Слаби был показан в действии в 2—3 метрах расстояния от резонатора. Точность измерения длины волны около 2%.
В заключение докладчиком был показан волномер Доница; этот прибор значительно сложнее, но зато даст возможность большей точности определения длины электромагнитных волн. Прибор в существенной своей части состоит из непрерывно переменной емкости, замыкающей через цепь известной самоиндукции. Эта цепь составляется из кольца, самоиндукция которого может быть вычислена. Небольшого медного кольца, входящего в эту же цепь последовательно, и необходимых соединительных проводников.
Поставив этот прибор вблизи проводников, в которых происходят колебания, длину волн которых мы желаем знать, мы можем, меняя емкость системы, составляющей волномер, подвести его к равенству периода колебаний с соседними проводниками; для того чтобы иметь это совпадение, нужно наблюдать наибольший эффект возникших в волномере колебаний. Для этой цели внутри маленького медного кольца волномера помещено шесть оборотов изолированной проволоки, замкнутых тонкой платиновой проволокой.
Платиновая проволока нагревается вследствие индукции от колебания волномера. Эта платиновая проволока помещена в резервуаре термоскопа — манометра. Таким образом, совпадения колебания волномера с колебаниями соседней системы указываются наибольшим поднятием жидкости в манометре. Показание переменного конденсатора прямо дает длину волны возникшего колебания.
Волномер Доница докладчиком был показан на следующем опыте. Батарея в шесть лейденских банок, замкнутая небольшим контуром, давала при разряде некоторую определенную длину волны L0. Взяв еще одну такую же банку и замкнув ее через самоиндукцию, приблизительно в шесть раз большую, можно было по наблюдениям волномера достигнуть той же длины волны L0 с одной банкой. Затем были соединены две системы в шесть банок и в одну банку так, что часть разрядной цепи у них была общая. При этом в контуре шести банок была искра, а в контуре одной банки перерыва не было.
Возбуждая в системе электрические колебания действием индуктора, можно получать в отдельной банке столь интенсивные амплитуды потенциала, что разряды следуют непрерывно через край банки; можно сказать, что в этом случае тяжелая система с небольшой амплитудой сильно раскачивает легкую систему, что можно осуществить в маятниках. Измеряя длину волны в такой соединенной двойной системе при помощи волномера, мы находили два максимума показаний манометра, которые дают две волны, соседние с L0, но так, что L0 < L1 < L2. Этот результат предвидится математической теорией колебания двойной системы.
Показанные докладчиком приборы изготовлены фирмой «Telefunken» в Берлине, а употреблявшиеся при этом индукторы построены в Кронштадтской казенной мастерской.
70) (к стр. 172). Доклад был прочитан 20 сентября 1905 г. на 235 (285) заседании Физического отделения Русского физико-химического общества. Заседание происходило в Электротехническом институте; председательствовал А. С. Попов, бывший тогда председателем Физического отделения. Текст доклада не сохранился.