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気圧光とは、水銀を充填した気圧計の管を振ったときにその管から発せられる光のことです。1675 年にこの現象が発見され、電気照明の可能性が明らかになりました。
この現象とその説明
最も初期の気圧計は、片側が閉じられ、水銀が満たされた単純なガラス管でした。次に、管を逆さまにして、その開いた端を水銀の入ったカップに沈めます。すると、水銀は管から排出され、カップ内の水銀の表面で測定された管内の水銀の圧力が、同じ表面の大気圧と等しくなります。
気圧光を生成するためには、ガラス管が非常に清潔で、水銀が純粋でなければなりません。[1] 気圧計を振ると、水銀が下方に移動するたびに、水銀のメニスカスのガラス上に光の帯が現れます。
水銀がガラスに接触すると、水銀は電子をガラスに伝達します。水銀がガラスから離れるたびに、これらの電子はガラスから周囲に放出され、ガス分子と衝突してガスを発光させます。これは、電子とネオン原子の衝突によってネオンランプが発光するのと同じです。[2] [3]
歴史
気圧光は、1675年にフランスの天文学者ジャン・ピカールによって初めて観測されました。[4]「1676年ごろ、ピカール氏は夜間に天文台からサン・ミシェル港に気圧計を運んでいたとき、水銀が動いている管の一部に光があるのに気づきました。この現象に驚いたピカール氏は、すぐに天文観測者に報告しました...」[5] [6] スイスの数学者ヨハン・ベルヌーイは、オランダのフローニンゲンで教鞭をとりながらこの現象を研究し、1700年にフランス科学アカデミーでこの現象を実証しました。[7] ベルヌーイからこの現象を学んだイギリス人のフランシス・ハウクスビーは、この主題を徹底的に調査しました。[8] ホークスビーは、この現象には完全な真空は必須ではないことを示した。水銀を部分的に希薄化した空気で振ると、同じ光が見られ、気圧計を使わなくても、低圧ガスを封入した電球を外部から静電気を流すことで光らせることができるからだ。この現象はホークスビーと同時代のフランス人ピエール・ポリニエール[9] [10]やフランスの数学者ガブリエル・フィリップ・ド・ラ・イール[11]などによっても研究され、その後も多くの人々によって研究された。[12]
参考文献
- ^ ガラス管がきれいで水銀が純粋であっても、ガラス上に水銀の薄い膜が形成されるため、最終的には光が出なくなります。気圧光を再び生成するには、ガラスを再度洗浄する必要があります。
- ^ Gay L. Dybwad および CE Mandeville (1967)「水銀とガラスの連続表面の相対運動による光の生成」、Physical Review、第 161 巻、527-532 ページ。
- ^ R. Budakian、K. Weninger、RA Hiller、SJ Putterman (1998) Letters to Nature ：「ガラス上の水銀の移動メニスカスにおけるピコ秒放電と滑り-粘着摩擦」、Nature、vol. 391、266-268 ページ。カリフォルニア大学ロサンゼルス校でオンラインで入手可能。記事には、水銀と低圧ネオンガスが部分的に充填されたガラスシリンダー内で発生する気圧光の写真が含まれています。
- ^ “Experience fait à l'Observatoire sur la Barometre simple touchant un nouveau Phenomene qu'on ya découvert” [[パリの] 天文台で発見された新しい現象に関する単純な気圧計で行われた実験], Le Journal des Sçavans [後: Journal des Savans ]、112 ページ (パリ版) または 126 ページ（アムステルダム版）（1676年5月25日）。
原文:簡単な気圧測定で、最高の安全性を確保し、バスの安全性を考慮して、安全な規則を確実に確立し、安全な環境を維持する必要があります。 。 M. Picard en a un à l'Observatoire qui dans l'obscurité, lors qu'on le remuë assez pour Faire Balancer le vif-argent, fait comme des éclairs & jette une確実な lumiere entrecouppée qui remplit toute la party du Tuyau oùse既成事実。安定したバランスを保つために到着し、安全な生活を送り、安全な生活を送ります。ミームの構成に関する、ダイバー オートル バロメトルのミーム体験について。アンコールは続きます。 Comme on est resolu d'examiner la selected en toute maniere, nous en donnerons plus au long toutes les colours qu'on y découvrïra.
翻訳：
単純な気圧計は、上部が密閉され、下部が開いているガラス管に過ぎないことが知られています。その中には、通常、一定の高さに留まっている水銀があり、それより上の部分は空洞になっています。ピカード氏は天文台にそのような装置を 1 つ持っていますが、暗闇の中で、水銀が揺れる程度に動かすと、火花のように光り、管の空洞部分全体を照らす一定の明滅する光を放ちます。ただし、これは、空洞があるとき、および水銀が下降しているときのみ、各スイング中に発生します。同じ実験を、同じ構造の他のさまざまな気圧計で試みましたが、それでも成功したのは 1 つだけでした。あらゆる方法でこの問題を調査することに決めたので、これについて発見されたすべてのことをさらに詳しく説明します。
オンライン (フランス語) では、Le Journal des Sçavans から入手できます。再版: 「Experience fait a l'observatoire sur le baromètre, touchant un nouveau phenomene que M. Picard ya decouvert」 [ピカール氏がそこで発見した新しい現象に関して、気圧計の天文台で行われた実験]、Mémoires de l'パリ王立科学アカデミー、vol. 10、566ページ。
- ^ 「Sur la lumière du baromètre」[気圧計の光について]、Histoire de l'Académie Royale des Sciences、vol. 2、202～203ページ（1694年）。
- ^ 天文学者がなぜ気圧計を持っているのか不思議に思う人もいるかもしれない。天文学者として、ピカールは星や惑星などの位置を測定した。彼は、それらの見かけの位置が大気の屈折によって影響を受けることを知っていた。大気の屈折は、空気の温度と圧力によって影響を受ける。彼は気圧計で大気圧を測定した。参照 (ドイツ語): The Archimedes Project; Berlin, Germany Archived 2011-06-05 at the Wayback Machine。ページの半分までスクロールして、「Picard aber erkannte schon 1669 ...」で始まる段落まで移動します。(出典: JST Gehler, Physicalischer Wörterbuch [Dictionary of Physics] (5 巻、ライプツィヒ、1787-1795); 「Stralenbrechungen, astronomische」[天文屈折] の項目を参照。)
- ^ 参照:
- ヨハン・ベルヌーイ、「Nouvelle maniere de rendre les baromètres lumineux」（気圧計を光らせる新しい方法）、 1700 年のパリ王立科学アカデミーの回顧録。[注: この記事はベルヌーイが 1707 年に書いた手紙から引用したものですが、1700 年版のパリ王立科学アカデミーの回顧録に掲載されました。この回顧録自体は 1761 年に出版されました。] オンラインで閲覧可能 (フランス語)：Institute de France: Académie des sciences Archived 2011-07-20 at the Wayback Machine。この記事の概要と、アカデミー ロワイヤルが発表される前にベルヌーイがこの現象を実証した説明は、「Sur la lumière du baromètre」[気圧計の光について]、Histoire de l'Académie Royale des Sciences、5 ～ 8 ページ (1700 年) に記載されています。参照: Histoire de l'Académie Royale des Sciences、1 ～ 8 ページ (1701)。
- ヨハン・ベルヌーイ、「ヌーボー・フォスフォア」 (新しいリン [すなわち、暗闇で光る物質])、パリ王立科学アカデミー回想録、1 ～ 9 ページ (1701 年)。
- 「Lettre de M. Bernoulli Professor à Groningue, touchant Son nouveau Phosphore」（フローニンゲン大学教授 M. ベルヌーイからの手紙、彼の新しいリンに関する手紙）、Mémoires de l'Académie Royale des Sciences de Paris、137-146 ページ (1701 年) 。
- エドマンド・N・ハーヴェイ著『発光の歴史：最古の時代から1900年まで』（フィラデルフィア、ペンシルバニア州：アメリカ哲学協会、1957年）、120、271-277、284、291ページ。
- ヨハン・ベルヌーイは、その論文「Nouvelle maniere ...」の中で、ピカールの光気圧計について、ジョアキム・ダレンス著『気圧、温度、湿度計に関する論文』 （アムステルダム、オランダ：ヘンリー・ヴェトシュタイン、1688年）の50～52ページから学んだと述べています。
- ^ フランシス・ホークスビー、「グレシャム・カレッジで王立協会の前で行われた水銀リンに関するいくつかの実験」、ロンドン王立協会哲学論文集、第24巻、2129～2135ページ（1704～1705年）。オンラインで入手可能：ロンドン王立協会。
- ^ Pierre Polinière、Expériences de physique [物理学の実験] (パリ: J. de Laulne、1709 年)、第 1 巻、539-540 ページ。
- ^ David Corson、「Pierre Polinière、Francis Hauksbee、およびエレクトロルミネセンス：同時発見の事例」、Isis、第59巻第4号、402-413ページ（1968年冬）。
- ^ Gabriel-Philippe de la Hire、「Remarque sur quelques experience faites avec plusieurs barometres, et sur la lumiere que fait un de ceux dont on s'est servi en l'agitantverticalement」 (いくつかの気圧計で行われたいくつかの実験についてのコメント、およびそのうちの 1 つが発し、それを垂直に振ることで得られる光について）、Mémoires de l'Académie Royale des Sciences de Paris、226-228ページ（1705年7月12日）。 (オンラインで入手可能: Institute de France: Académie des Sciences アーカイブ 2011-07-20 at the Wayback Machine )
- ^ 気圧光を研究した他の研究者には以下の人々がいる:
- Du Tal、「Pièce justificative pour M. Bernoulli contra Messieurs de l'Académie Royale des Sciences en faveur duphore, qu'il a proposé à cette Académie」（賛成派の王立科学アカデミーの紳士たちに対してベルヌーイ氏を支持する証拠）彼がそのアカデミーに提供した蛍光体の)、Nouvelles de la République des Lettres、vol. 7、243-255ページ（1706年9月）。
- Johann Michael Heusinger、Dissertatio de noctiluca mercuriali sive de luce quam argentum virum in tenebris funit ... (水銀の夜光、または暗闇で水銀が発する光に関する論文) (ギーセン、ドイツ: ミュラー、1716)。
- Jean-Jacques Dortous de Mairan、「蛍光と光の理由」（フランス、ボルドー：1717）。
- Wilhelm Bernard Nebel、「Dissertatio physica de mercurio lucente in vacuo sub praesidio J. Bernoulli」[J. Bernoulli の後援による真空中の水銀光の物理学に関する論文] (スイス、バジル: 1719 年)。
- Charles François de Cisternay du Fay、「Sur les barometres lumineux」（光度気圧計について）、パリ王立科学アカデミー史、13 ページ以降。パリ王立科学アカデミー Mémoires de l'Académie des Sciences de Paris、295 ～ 306 ページ (1723 年)にも印刷されています。
- アンダース・セルシウス(1724) 「気圧の光の観測」、Acta Literaria Sueciae、1 : 601。
- Johann Heinrich Winkler、Gedanken von den Eigenschaften、Wirkungen und Ursachen der Electricität、nebst einer Beschreibung zwo neuer electrischen Maschinen [電気の特性、影響、および原因に関する考察と、2 つの新しい電気機械の説明] (ライプツィヒ、ドイツ:ベルンハルト・クリストフ・ブライトコフス1744）。
- Christian Friedrich Ludolff、le jeune、「Sur l'electricité des barometres」、Mémoires de l'Académie Royale des Sciences et des Belles-Lettres de Berlin (Class physique)、vol. Ib、3-13ページ（1745年）。
- アブラハム・トレンブリー (1746)「ガラス管内で振られた水銀が電気によって発する光に関する、FRS トレンブリー氏から RS 会長マーティン・フォルクス氏への手紙の一部」ロンドン王立協会哲学論文集、44 : 58-60。
- Giovanni Battista Beccaria、Dell'Elettricismo Artificale、e Naturale (トリノ、イタリア: Filippo Antonio Campana、1753)、p. 182.
- Franciscus Ulricus Theodorus Aepinus (1768) 「De electricitate barometrorum disquisitio」、Novi Commentarii Academiae Scientiarum Imperialis Petropolitanae [サンクトペテルブルク帝国科学アカデミーの新しい回想録]、12 : 303-324。
外部リンク
- 電荷の概念の発展の歴史