物理学问题:第三册:磷光问题

第一章由光产生的磷光

1.不同形式的磷光

磷光的名称是指一些物体在受到各种影响,特别是太阳辐射的影响后所具有的发光特性。

磷光是物理学中最困难的问题之一,也是解释最复杂的问题之一,它意识到产生冷光的明显矛盾,也就是说,光的温度没有上升。在我们所有的普通光源中,光只有在产生光的物体首次被带入高温之后才会显现出来。

在很长一段时间里,磷光被认为在矿物中像在动物世界中一样罕见。最近对深海动物的研究证明,对于大量的生物来说,磷光是一种正常的照明方式,使它们能够在太阳无法穿透的黑暗深海中导航。今天人们可能会问,除了磷光以外,不知道其他光的动物是否不比那些知道太阳光的动物多。磷光现象以前因其特殊的性质而引起我们的注意,现在却因其频繁而引起我们的注意。

在研究过程中,我们经常遇到磷光的作用。已经发表的文献几乎完全局限于五十年前埃德蒙·贝克勒尔的研究,使我无法解释观察到的现象,这促使我重新从事这项研究。我所认识的新情况很快就讲出来了。

磷光的习惯划分是非常人为的,再进行这种划分是没有用的。我将把这种现象分为四类。前三种情况早已为人所知。第四是由于我的研究。

(1)光产生的磷光~(2)不受光影响的磷光,由不同的物理激发物如热、摩擦、电和x射线所决定~(3)化学反应产生的磷光。在这类中放置某些生物所表现出的发光现象~(4)看不见的磷光。这包括产生的光不能给眼睛留下深刻印象,但能给感光板留下深刻印象,并通过不同的方法使之可见。

在这一章中,我们只研究由光产生的磷光。

2.光谱的不同区域对有磷光能力的物体的作用

许多物体,无论是天然的,如钻石、磷灰石、萤石和银磷矿,还是人造的,如碱土金属的硫化物,在暴露在日光下片刻后,都具有在黑暗中发光的特性。

除了钻石的光度有时非常明亮外,矿物获得的磷光总是比人造物质的磷光差得多。就像贝克勒尔用他的磷光镜所显示的那样,很多物体在暴露在光线下后,都能获得一小部分秒的闪光特性。

在这最后一类短暂的磷光中,有一种叫做荧光的化合物。从前,人们认为这类光具有把看不见的紫外光转变成可见光的特性,所以把它们列为一类特殊的光。这种性质对于各种磷光体来说是非常普遍的。事实上,几乎所有的光都能被光谱的紫外端照射。

在磷光硫化物中,光谱各区域的作用能得到最好的观察。这些硫化物只有四种:钙、钡、锶和锌。在阳光下暴露几秒钟,它们就会发出磷光,这种磷光在日晒后持续几个小时,但在此期间会不断减弱。

这些身体对光线的巨大敏感性非常靠近甘氨酸 - 溴化物照相板的光。

钙、锶和钡的硫化物具有非常相似的性质;它们之间几乎没有什么不同,除了它们的磷光颜色和它们被光线所打动的速度。钙的硫化物反应最快,锶的硫化物反应最慢。最后需要几秒钟的日照才能达到最大照度,而钙的硫化物在阳光下只需1/30秒。

具有绿色磷光的锌硫化物——而不是具有黄色或橙色磷光的锌硫化物——在研究从绿色辐射到远红外线的辐射时,具有其他硫化物所缺乏的特殊敏感性。多亏了这一点,我才能展示出以前被认为非常不透明的物体在光线下的巨大透明度。一屏硫化锌暴露在日光下,当暴露在黄色、绿色、红色,特别是红外辐射下时,立即熄灭。通过膜片的精确测量,我曾用记时器测量过速度,我注意到,不到1/10秒,暴晒的硫化锌就在红外线中熄灭了。我利用这一特性在完全黑暗中获得瞬时照片,这将在另一章中看到。

根据各种光源中包含的红外线的比例,硫化锌的极端敏感性使其照明非常可变。虽然其他硫化物被石蜡灯的简单光照亮,但硫化锌不仅不仅不这样做,而且如果预先暴露于日光,则立即熄灭。

钙和锶的硫化物对红外线不太敏感,相反,在一盏灯甚至蜡烛的光下就能亮得很好。这样,我们就立刻获得了鉴别硫化锌的方法,如果它是欺骗性地代替硫化锌的话,尽管它的磷光具有同样的绿色。硫化锶的屏幕被蜡烛的光照亮;相反,先前暴露在阳光下的硫化锌屏会熄灭。我必须补充的是,绿色磷光的硫化锌是唯一可以用于这些实验的,但在商业上却很少见到。

如果说硫化锌对红外线是一种有价值的试剂,那么硫化钙对光谱的另一端的辐射——也就是说,对蓝光和紫外光——也同样有价值。十分之一秒的光照就足以开始产生它的印象。

为了研究光谱中不同光线对磷光的作用,我们只需要把一个适合投影的分光镜放在焦点上,并安装在暗箱上,即一个覆盖有磷光硫化物的平板。并在光照后在黑暗中打开载体。

我用的是一个三棱镜分光镜,前面是一个浓缩透镜,在很多实验中都需要它来增加落在平板上的光线的强度。在研究光对磷光体的作用时,磷光体应该被涂在玻璃或纸板上。制作荧光屏的过程是这样的,我尝试了好几种方法,最后采用的方法是:将硫化物在玛瑙臼中磨碎,然后用最细的丝筛过。然后,它完全混合在同一砂浆与清漆已知的颜色商人的青铜清漆;添加到清漆中的粉末的比例可以根据清漆的质量而变化,但不得少于30%。当混合物完全均匀时,它被倒在一块平铺的硬纸板上,不让它沉降,并以同样的方式像棉胶。要小心的是,在卡片的边缘要有一个半毫米厚,两到三毫米宽的小底座。

如果将混合物倒在一条玻璃上,我们就会得到一个透明的屏幕,其外观与细磨玻璃完全一样。如果把液体倒在纸板上,屏幕自然是不透明的,但由于涂层可以变得更厚,它就会更明亮。当过多的清漆没有加入混合物,屏幕是干燥的,并准备在15分钟内使用。

如果我们想要保存受各种射线影响的硫化物的象,所需要做的就是在感光板上放置几分钟的屏幕,然后再用普通的方法显影。

当操作上面描述的屏幕并放置在分光镜的焦点上时,没有什么比观察光谱的各个部分的作用更简单的了。然后我们注意到,太阳光谱中唯一能给磷光体留下深刻印象的部分,是从蓝色开始的,直到非常远的紫外线结束。其余的光谱——也就是说,所有的光线从绿色到远红外线,不仅没有行动磷光的生产,但摧毁它当导演磷光体发光的紫外线。

这些事实在很久以前就被粗略地观察到了,但是对它们的解释还很不完整,因为光的激发被认为是由于一种热量的激发,这种激发迫使硫化物在很短的时间内发出磷光。特别是就硫化锌而言,在屏幕上一个挨着另一个的对比实验告诉我,在灭绝的时期之前从来没有兴奋的时期。只有在硫化钙的情况下,磷光才会在它熄灭之前出现非常轻微的兴奋。

从其对磷光体的作用来看,太阳光谱因此包括两个非常不同的区域,因为它们的性质彼此完全相反:(1)相当于约一半可见光谱的照明区域,范围从蓝色到uv;(2) 消光区与光谱的另一部分相对应的消光区,远至红外线。

在这两个区域之间的中间部分,根据使用的硫化物略有变化,但围绕F线振荡,有一个区域根据情况同时熄灭和照明。在未暴露的硫化物的屏障下,它会激发一定程度的磷光,这种磷光总是非常微弱的。由于之前的日晒,屏幕变得非常明亮,它也恢复了轻微程度的磷光。

最后的这些实验,在装有分光镜的照相馆里很容易观察到,而用一块简单的黄色玻璃,虽然效果不那么精确,却更为方便。如果在摄影幻灯片关闭y淡黄色玻璃屏幕未曝光的硫化钙,和在它旁边,另一个屏幕之前曝晒,框架是在黑暗中打开后两个屏幕的接触阳光穿过黄色玻璃,可以看出他们都是微微发光。在未曝晒的一面上,既是灭火器又是照明灯的光线起到了后者的作用,并产生了轻微的磷光。在荧光屏之前,磷光是非常明亮的,他们已经作为灭火器,并大大减少了它。因此,存在的光线既能产生一定程度的磷光,又能在超过一定程度时熄灭磷光。

上述结果非常重要。在另一章中,它们将允许我们通过非常简单的实验来解决光谱两端是否存在对抗作用的问题。这一点已经讨论了50多年,迄今为止,摄影实验并没有对其给予太多的关注。

3.钻石的磷光

虽然钻石的磷光作用与我们刚刚研究过的物体相似,但它仍然具有特殊的和高度有趣的性质,这方面的研究耽误了我一些时间。正是出于这个原因,我专门用了一节来讨论它。

钻石不同于其他能发出磷光的天然矿物,因为在这些矿物中,在光的影响下发光的能力部分会被热破坏,而在钻石中则不会。

虽然钻石在暴露在光线下后,在黑暗中会发光的特性在古代就已经为人所知,但它的磷光并没有成为任何专门研究的对象。矿物学家甚至没有花力气去寻找磷光钻石的来源,也没有注意到,虽然某些矿的钻石总是磷光的,但其他矿的情况恰恰相反。

开普敦钻石,通常和巴西钻石一样无色,有时更大,总是比巴西钻石差得多,不仅因为硬度,而且因为亮度。和巴西人放在一起,他们显得很沉闷。

为了不把特殊钻石和一般钻石搞混,我研究了大约200颗大小不一的钻石,有些是开普钻石,有些是巴西钻石。后者大多来自巴伊亚矿,呈现出所有已知的颜色品种。

为了研究可见的磷光,钻石被置于一条15厘米长的镁带所产生的照明下,然后被酒精灯点燃。这一操作必须由一名助手完成,而观察者必须呆在黑暗中,以免被燃烧的镁的强光弄得眼花缭乱,这样他以后就看不到磷光了。

在一个由大约100颗不同颜色的钻石(一半是巴西钻石,另一半是开普钻石)组成的包裹上进行的第一次试验立刻让我看到了一个奇怪的事实。在开采过程中,几乎所有的巴西人和所有的巴伊亚矿都发出明亮的磷光,就像一个孤立的硫化锌碎片。开普敦钻石没有一颗是磷光的。

开普钻石的非磷光,然而,不是绝对的,后一个仍在黑暗中至少20分钟,为了休息眼睛——在此期间钻石应该由助理暴露于太阳——一种非常轻微的磷光将近一半的检测。这种磷光是在可察觉到的最小光的边缘,根本无法与巴西钻石的灿烂光相媲美。

同样的实验在其他已知来源的钻石上重复了许多次,总是得到同样的结果(1)。

[(1)这种区分巴西钻石和开普钻石的方法是非常精确的,这种矿石不止一次地使我能够使购买者了解他们的钻石的真正价值,这种价值总是被估价师发现是正确的。我立刻发现,在一个装有60颗开普敦钻石的包裹里,有一颗巴西钻石被放错了地方。每个人都可以得到这种诊断,并将使许多人能够观察到,他们有时为钻石支付几乎双倍的价格。一颗钻石因为是巴西人而卖了1万法郎,但如果它来自好景角,实际上只值6000法郎。)

作为第一个结论,我们可以看出,它的磷光不是由于钻石的颜色,而是由于它的地质来源。来自巴伊亚岛的白色或黄色钻石会发出磷光,而来自开普敦的钻石则不会发出磷光,不管它们是什么颜色。

与各种磷光体一样,粉碎明显地减少了钻石的磷光,但并不破坏它。

所有的钻石在光的作用下会磷化,当x射线对准它们时,它们也会磷化。

按照另一章中描述的方法进行电感应火花,所有钻石都会发出磷光。当它们暴露在镭的影响下,甚至通过一片薄薄的铝片,它们也会变得如此。

我们将在另一章中看到,钻石同样显示出看不见的磷光现象。

钻石在光的作用下发出磷光的特性不象许多矿物物质那样被热破坏。然而,在经过15小时的煅烧后,它在许多尸体的情况下被摧毁,如氟石,磷灰石等,但我已经能够加热钻石到1000°C 60小时,而不改变它们的磷光能力。然后,它们在玛瑙砂浆中被还原成难以捉摸的粉末,然后再次煅烧(1)。这并不妨碍它们在日晒后再次发光。

[(1)该操作是必要的为了发现如果不是因为磷光,紫水晶的,所以异物可破坏的热,不是很经济,商品价值的切割钻石的小尺寸大约是每克1300法郎。使用原钻可以大大降低成本,但在巴黎几乎找不到巴西的原钻,商人们切割进口它们可以获得更大的利润。)

这对磷光持久性的能力,尽管因此延长段烧,表明,如果钻石的磷光是由于异物的存在,这些机构不改变热量,或在所有事件的热量低于钻石被摧毁。

我们通常在教科书中被告知,未经加工的钻石是不会发出磷光的,只有经过抛光后才会发出磷光。兰德林在他的《矿物学词典》中这样描述自己:“萤石晶体只有在抛光时才会发出磷光。与之相反的是钻石,它只在经过抛光后才发光,而在它的自然晶体状态下并不显示这种能力。”

我几乎相信这种说法是不正确的,因为根据我的观察,金刚石粉末并没有失去它发出磷光的能力。不过,我很想用实验来证实矿物学家的这种信念;他们认为这颗经过打磨的钻石具有巨大的科学价值。正如我所料,这是一个经典的错误,在没有验证的情况下不断重复。我成功地从巴西买到了一些未经加工的钻石,黄色的、蓝色的、透明的——有些是结晶的,有些是圆形的——在光的作用下,我得以注意到它们的磷光。

钻石的磷光似乎同其他物体,特别是前面提到的硫化物的情况一样,同痕量外来物质的存在有联系。最透明的钻石在焚烧时,会留下不少于2%的少量灰,灰中含有各种各样的物质——氧化镁、石灰,尤其是铁。

4.磷光强度与曝晒物质温度的关系

被曝晒的物体所能达到的磷光程度,是否与该物体在曝晒期间的温度密切相关?实验本身就能决定这个问题。

在低于0°C的温度下,根据物质改变,暴露于光的体不会获得可见的磷光。在该温度之上,当加热到100℃的温度高于100℃时,通过暴露于光的身体获得的磷光的强度增加,它可以获得的磷光,并且朝向500℃下降。可以通过承认通过热量的沉淀来解释该高温的影响,然后作为吸收快。在吸收的同时发生的驱逐,磷光不会出现。

上述事实可以通过把硫化钙放在分成两半的卡片上的筛子来验证。这两部分并排放置在黑暗中,置于不同温度下的受测人身上,一旦被镁带点亮,就会被检查。在大约-190°C的温度下,将硫化物的屏障放入液体空气中,在光的作用下没有观察到磷光,这是杜瓦首次发现的;但当把屏幕拿开,把它放在环境温度下的黑暗中一段时间后,它就会发光。从-190°C到环境温度的过程对硫化物来说意味着相当大的热量增加,这使它迅速排出在-190°C获得的不可见磷光。

但在0°C到100°C之间,这个实验最容易进行。屏幕的一半放在一块冰,另一个在砂浴加热到不同的温度,我们观察暴露在镁光灯,硫化物暴露后加热到100°C更聪明比暴露在0°C的硫化钙的差别是相当大的,但硫化锌的情况就不那么明显了。

如果把两个屏幕中的一个放在加热到200°C的板上,而另一个保持在周围空气的温度,即大约15°C,我们可以认识到,在用镁照明后,加热到200°C的屏幕比另一个要暗淡得多。用加热到500°C的荧光屏重复同样的实验,我们只得到极轻的磷光。我已经在上面给出了这些差异的可能原因。

5.通过时间作用失去磷光的丧失

关于光谱中各种射线的作用和暴露期间温度的作用已经证明,磷光的强度取决于几个因素。

我们还需要研究一个问题,那就是时间。所有的作者都认为它具有压倒性的影响力。

时间对磷光的损失有明显的影响,但不如温度的影响。由于太阳照射后的可见磷光几乎不超过最敏感物体几小时的持续时间,因此迄今为止,时间一直被认为是破坏磷光的主要因素。这种元素实际上没有根本的影响,因为通过适当的温度,我们可以完全消除它的作用。

磷光损耗随时间变化的曲线已多次发表,并计算了它们的方程。这些曲线只有在表示给定温度下的损耗时才有意义,因为损耗随温度而变化。那么曲线的数量就会非常多,因为每个温度都需要一个特殊的曲线。

此外,这样构造的曲线没有共同的特征。在每个物体温度都不同的很低的情况下,损失曲线作为时间的函数将用一条几乎是水平的线来表示,这意味着在那个温度下磷光减少得非常缓慢。在高温下,曲线几乎是垂直的,这表明磷光的损失恰恰相反,非常迅速。在中等温度下,这条曲线最初会用一条线表示,在日照后的最初几秒钟内几乎是垂直的,然后在相当短的时间内几乎是水平的。

如果对温度的影响进行更仔细的研究,人们早就会发现,这些磷光损失曲线作为时间的函数是不正确的,因为它们留出了一个比时间重要得多的因素。

在这种现象中,不仅时间是一个次要因素,而且当它对磷光的损失没有影响时,会出现一个时刻。事实上,我们将看到,在给定温度下发出一定的光之后,只要不重新提高温度,身体就会无限期地保留剩余的磷光。

这条定律很普遍。磷光日晒后的损失,这在某些身体似乎是自发的,如硫化物、是他们的结果不能保持在常温过多的磷光,对抗的敌对力量,稍后我将参考,声称。通过充分冷却它们,我们可以抑制所有的排放。它们与荧石或磷灰石等物体类似,它们只在50°C以上发出磷光,而且对它们的时间绝对没有影响。

因此,温度的作用比时间的作用重要得多。正是这个,而不是时间,调节了磷光的发射。

但是,如果在磷光发射的整个过程中保持温度恒定,那么从研究受时间影响的光的损失可以推断出一些有用的信息。

让我们拿一个隔热的硫化钙屏,保持在15°C,并检查其光的损失曲线。它将充分证明刚才所说的温度所起的作用是正确的。

如果这最后一个保持不变,则表示磷光损失随时间变化的曲线的下降在日照后的第一分钟几乎是垂直的。然后它慢慢地弯曲,变得越来越不倾斜,最后变得相当水平。在这一刻,身体不再辐射,时间不再影响它,它保持着一种看不见的光能的完整性,它将通过各种方式,或者更具体地说,通过温度的升高来分离这种光能。我们将在另一章中详细讨论这最后一点。

上述曲线的总体外观表明,事实上,事情的发生就好像激发磷光的反应使自身处于平衡状态,而相反的力作用于相反的方向。在日晒之后,屏幕上立即出现过多的磷光。在反作用力的影响下,这种多余的能量首先迅速消散,然后在磷光和反作用力之间建立平衡时,当力矩接近时,这种多余的能量会慢慢消散。当达到这种平衡时,产生磷光的反应完全停止。相反的力无法进一步作用于产生磷光的反应,身体将保留磷光的残余,直到温度升高再次破坏平衡。

我不知道这种相反的力量是什么。我只能说事情的发生就像它存在一样。这个解释也让我在以后的章节中发现了不可见磷光现象的发现。

第二章-由热产生的磷光

1.观察的方法

在自然界中,许多矿物在未经过光照的情况下,在低温下就能发出明亮的磷光。如果加热时间足够长,它们就会失去所有磷光,冷却后加热就不再发光。当我们把磷光加热殆尽后,把它们暴露在光照下,它们就会由于温度升高而重新发光,但这种发光的性质是轻微的。

这些事实已知很长时间,代表了关于由热量产生的磷光的物理学本发明的教科书中的所有这些。

令人惊讶的是,像由微热引起的磷光这样令人惊讶的现象,不久以前就引起了物理学家的注意。根据目前的理论,一个物体自其地质形成以来以什么形式保存了低温,我们可以通过将其置于一个通常低于100°C的温度来迫使它消耗这种发光能量,这一点并不明显。

下面要提到的实验证明,对这一现象的解释比上次给出的要简单得多。物体不是以光能的形式,在温度轻微上升时就能保持其磷光的能力。它们只是简单地保存了在普通温度下不能结合的化合物,而在提高温度时却能这样做,许多化学反应都是这样。磷光仅仅是由这些组合产生的。身体在彼此面前不会结合在一定温度下,显然可以无限期保留磷光的能力就像氯气和氢气无限期潜伏在黑暗里,并结合只有当我们介绍一些激动剂如光。

如果我不认为修改已被接受的分类是无用的,那么我确实应该在专门讨论化学反应产生的磷光的那一段中插入关于热产生的磷光的那一段。

要系统地研究热对磷光的作用,需要一种易于构造的小型仪器。它不仅可以帮助我们研究热的作用,还可以帮助我们研究红外线和看不见的磷光,这些我们将在其他章节中研究。

在热致磷光现象的研究中,观察方法起着重要的作用。矿物学家所采用的观察方法,包括把尸体放在金属板或坩埚中,在红热下进行检查,是相当原始的,因为他们的观察方法很粗糙,所以许多现象没有被他们发现。

无论热源是由一盏简单的酒精灯产生的,还是由一个有蓝色火焰的煤气灯产生的,一旦可见,人们的眼睛就会眼花缭乱,所有微弱的磷光都看不见了。

为了研究红光区域附近产生的磷光,我简单地使用了一个大金属盒,没有盖,倒在一个小酒精灯上。它的侧面底部要有锯齿形,以便空气通过,在灯的上方要有一个小孔,在小孔里放一个十分之一毫米厚的小铜杯,以便加热身体。由于它的壁很薄,这个杯子几乎可以在瞬间加热和冷却。只要有必要,它就可以非常容易地变得炽热。

本公司向摄影器材商求购一种用于点灯的带金属灯罩的三燃灯。在烟囱的上端,我们水平放置了一个饼干盒的盖子,这是为了完全阻挡光线,并有一个平面来接收需要加热的物体。灯通过的玻璃或云母板在凹槽中滑动,被金属板取代,这样就掩盖了所有的可见光。由于仪器的下部仍然发出一点光,后者被硬纸板包围,完全包裹住了它。

图22 / 23
图22 / 23

这样组成的装置,是研究只需要热发挥作用所需要的全部。但在许多不可见磷光的实验中,我们需要丰富的确定波长的红外变化源。为了获得这些,只需在灯前用一条约0.5毫米厚的硬橡胶条代替金属板,固定在两条玻璃条之间,以防止其形状因热而改变。可以用黑色玻璃代替硬橡胶,但这种玻璃的质量必须很好,这样就不能透过它看到太阳的圆盘,同时也可以对红外线是透明的。这东西很难弄到,我就不细说它的用处了。

在这些条件下,灯给出以下温度:-

(1)三个燃烧器全部点燃时,温度约为225°C;(2)有两个燃烧器,约130°C;(3)一个燃烧器,约65°C;(4)灯具金属灯罩垂直侧的温度,约105°c;(5)距离烟囱垂直侧1cm处温度,约50℃。

前面的硬橡胶或黑色玻璃,表面的温度在2毫米只有30°C,但通过这些机构通过大量无形的红外辐射,其中很大一部分是由该地区的频谱从0.3微米到约3微米。正是这些物质作用于磷光物质,并具有穿过不透明物体的特性,我们将在另一章中看到。

当然,灯的所有金属面也会发射红外线,就像所有受热的物体一样,但这些波长在5微米到10微米之间的辐射对磷光体不起作用。

以这种方式构成了热源和暗辐射源,我称之为“暗灯”。

仪器应放在绝对黑暗的房间里。最好在晚上做实验,因为那样眼睛对昏暗的光线更敏感。如果操作是在白天进行的,应在黑暗中停留15分钟,并让助手进行照明,无论是用镁还是用太阳,而观察者则呆在黑暗中。这最后一项预防措施是十分必要的。在我开始试验的时候,由于缺乏这种预防措施,许多现象都逃过了我的眼睛。

2.热磷光体的性质

由于热而发出磷光的物体的名单很长,尽管在矿物学的专著中只给出了少数几个:萤石、萤石、黄玉、几种磷酸钙、萤石、钻石,这些都是在其中很明显的。现在必须在这些不同的机构中加入大量其他机构。在我研究过的宝石中,我将特别提到西伯利亚和波哥大的祖母绿、奥弗涅的紫水晶(但不包括马达加斯加的紫水晶)、绿尖晶石、蛋白石、冰晶石、白钨矿、瓦格涅石、英辉石、花瓣石、脚轮石、污染石、滑石、重晶石等。

这些化合物大多数是水的来源。在光下发出磷光的物体——即碱土的硫化物——恰恰相反,只有在制造过程中经受高温之后才会发出磷光。

许多物体因受热而发出磷光,特别是澳大利亚的蛋白石、白磷石和埃斯特拉杜拉的磷灰石,以及几乎所有不同种类的萤石,也同样因受光而发出磷光;但它们发出的磷光非常微弱,只有在黑暗中停留15分钟后,观察者才能感知到。

由于上面的天体具有相同的性质,而彼此之间的区别仅在于它们磷光的强度、持续时间和所显示的温度,因此我将在这里只局限于研究那些发出最明亮磷光的天体特别是埃斯特雷马杜拉磷灰石和绿色萤石。

Estremadura的磷灰石是一种容易大量获得的物质,它的磷光是在最低温度下开始的。将其还原成粉末,放入置于砂浴或在黑暗中缓慢加热的水中的试管中,在51°C时开始发出微弱的光。加热到200°C时,它会发出明亮的磷光,持续约一小时,条件是,应理解为不超过该温度。如果加热到红色,它的亮度会更高,但不到一分钟就会消失。

我注意到不同种类的萤石——数量非常多——表现得很像磷灰石,但总是不那么发光。

萤石发出磷光的温度随样品的不同而有很大的不同。我检查了大约30个不同的产地,并注意到大多数是在200°c以下的温度下发光的品种,在最低温度下发光的品种是来自摩根(Saone和卢瓦尔),来自比利牛斯山脉,来自萨克森的萧绅伯根。它们在62°C左右开始发光。

有人说,透明萤石不会因受热而产生磷光,这种错误的说法只能归因于不完善的观察方法。我检查过的所有萤石,包括一些无色透明的玻璃,用于制造棱镜和透镜,在高温下都会发出磷光。此外,我只发现了一种萤石样品,这种萤石在高温下不会发出磷光,即来自Herbray的小晶体中的黄色立方体。

所有的萤石在光下都是轻微的磷光,除了上面提到的黄色品种和来自达勒姆的绿色结晶萤石。

当所有磷光被热排出后,上面所检查的身体被暴露在太阳下并重新加热,它们再次发光,但比第一次发光要少得多。

一个世纪以来,所有关于矿物学的论文中都有这样一个错误,包括贝克勒尔在内的许多作者都在宗教上反复强调,萤石这样的多个物体的性质,即通过热和光同时发出磷光,他们从来没有费心去核实它的理由。根据他们的说法,某些被称为氯仿的绿色萤石在30°C的温度下在黑暗中无限期发光——也就是说,在我们的气候中,它们几乎整个夏天都在黑暗中发光,在炎热的国家全年都在黑暗中发光。这是Boudant就此事表达自己的方式:-

“有一些品种被命名为氯芬,其中一些在我们气候的平均温度下发出磷光,因此它们在黑暗中不断发光,而另一些则仅仅需要手的温度”(矿物学,第二版,第一卷。, p . 203)。

最近也是最重要的德国矿物学论文,诺曼和Zirkel,表达了同样的观点:“许多黄玉、钻石和萤石在手的温度下会发出磷光。”绿色萤石(氯氟烃)在曝晒后通常能保持数周的明亮。

虽然矿物学家提出的这一事实,在理论上似乎是不大可能的,但由于其后果,我还是希望证实一下。因此,我从欧洲最重要的矿物学家的公司里,检查了无数被称为氯氟烃的各种萤石的样品。没有一个在30°C的温度下发光,也没有手的温度。

显然,这是必然的。假设,事实上,他们可以从30°照在37°c已经多次接触到这个温度,因为他们的地质形成,他们必须已经失去了很久以前提供的磷光,除非我们类放射性身体自发的类别和永远磷光。

在发现像贝克勒尔这样的物理学家和像布当这样的矿物学家提出的事实是错误的之后,我们必须确定错误的原因。它的解释很简单。

这些萤石在日晒下会发出很微弱的磷光,眼睛除非事先休息过,否则在黑暗中是看不见的。如果随后把它们拿在手里加热,就会发生,就像所有磷光体的情况一样,它们的光度变得更加鲜明。然后很容易看到,观察者得出结论,是手的热产生了磷光。我们只需要将样品置于黑暗中48小时,就可以确信它不是那种东西。然后,把它放在手心,就会发现它不再发光了。如果把它暴露在光线下,然后放在手上,它会立刻发光。因此,光显然是这种现象的起源。

在所有矿物学专著中,错误都如实地重现,其原因是,操作人员在把萤石标本放在手中之前,把它暴露在光线下。萤石根本不会在整个夏天都发光,事实上,它在日晒后并不能比普通磷光体保持更长时间的这种特性——也就是说,几个小时。

在热量的影响下,某些机构表现出的磷光的起源是什么?磷光硫化物可以无限期地通过暴露于光线储存的一部分能量。如果不能在热量的影响下发出的磷光是由于在达到观察者手中之前展示它的身体经常被操纵的事实因此,它们的磷光将是最近的起源,并且类似于硫化物在不存在后通过硫化物保存的多年来,这可以通过加热出现。

为了解决这个问题,有必要对那些自其地质形成以来一直未被发现的机构进行检查。

为此目的,它足以在绝对的黑暗,大块磷灰石和萤石块中分解,以从这些块的中心提取碎片,并将它们受到热量的影响。这些碎片像从块表面取出的那些一样生动地闪耀。因此,它不是源自近期光的磷光到期的剩余光源。

在研究磷光产生的原因时,我们会发现,物体在温度影响下所表现出来的光是由热引起的化学反应的结果。在常温下,在光下发出磷光的物体中,这些组合在分解后很容易重新组合,这就是为什么当它们变黑时,把它们重新暴露在光下,所有的磷光就会恢复到它们身上。对于只有在较高或较低的温度下才会发出磷光的物体,并且只有在日晒后通过加热才能非常微弱地恢复重新发出磷光的能力,很可能被温度破坏的化合物,在光的作用下才会非常不完全地重新形成。然而,我们将看到,在电的影响下,它们可以完全再生,失去电的身体也可以恢复,在热的影响下重新发光,就像它们第一次被加热时那样生动。

此外,人体在受热后在光线下再次发出磷光的能力是很难丧失的。所有我做过实验的材料——萤光石、萤光石、磷灰石等等——都必须在红热下煅烧15个小时,然后才能完全失去。十个小时的煅烧是不够的。

温度的长期上升是如何作用的?为什么它会剥夺身体发出磷光的能力?

人们想到的第一个想法是,煅烧破坏了磷光所必需的某些异物。

这一假设乍看之下似乎被少数经过这种煅烧的物体所发生的外观变化所证实。紫水晶经煅烧后,完全失去颜色,变得像玻璃一样透明。因此,它显然失去了某些产生磷光的东西,因为磷光以后不能再通过光或热的作用恢复到磷光。

但对于紫水晶,也许还有其他身体,对于绝大多数磷光物质而言,完全停止如此。经过15个小时的煅烧,我已经使它们完全失去了它们的特性,在日晒后再次通过加热变成磷光。但是,通过这个操作,我没有消除任何外来因素。我只是破坏了身体进行化学结合的能力。证明这一点的事实是,通过适当的处理,可以恢复到煅烧前的磷光体。

要使一个煅烧过的身体恢复其磷光的能力,只要把电火花穿过它一段时间就足够了。电火花的这种性质早在上世纪初就已被粗略地观察到。然而,由于当时感应线圈还不为人所知,我想,重新开始研究这种现象可能是有用的。

受感应火花影响的物体被放置在一根两端用软木塞封闭的玻璃管中,通过软木塞的铜棒连接到一个强线圈。通过接近和抽出这两根杆子,火花从1到15厘米可以随意获得。

火花的长度有明显的作用。例如,如果碳酸钙被2厘米长的火花通电,它在200°c下的发光非常微弱。相反,如果火花长15厘米,它的发光非常清晰。

电气化的持续时间也有显著影响。如果玻璃粉末只通电5秒,它在200°c下的发光很微弱,相反,如果火花的作用延长5分钟,它在那个温度下的发光很明显。

一般说来,电只是使磷光活跃起来,如果没有电的影响,磷光是非常微弱的,但据我所知,它从来没有把磷光传递给没有任何痕迹的身体。此外,它通过热的作用降低了它们开始发光的程度。角钻石在200°C时几乎不发出磷光,但在这个温度下通电后会发出明亮的光。博洛尼亚石,在没有通电的情况下只能在500°C下发光,通电后在200°C下就会发光。

确实有极少数的物体在500°C下没有磷光的痕迹,在通电后在那个温度下有非常轻微的磷光。例如,溴化钡的例子。但是,我们也可以认为,在通电之前,它们发出的磷光太微弱了,根本看不见。我在这个普遍的事实上发现了这个结论-带电只会使轻微的磷光更加生动。即使是不纯的磷光物质,例如钙、钡、锶和锌的硫化物,电火花也不会使它们在纯的时候发出磷光。

只有那些磷光不能通过电恢复的身体,是那些煅烧真正造成损失的身体。紫水晶的情况就是如此,它在煅烧时就失去了色素。对于所有其他因加热而磷光的物体,通电可恢复因煅烧而失去的磷光。我特别注意到它在萤石、萤光石和磷灰石中,这些磷灰石经过15小时的煅烧后,在日晒后由于加热而失去了恢复磷光的特性。

在最后一个情况下,加热到500°C的主体首先发射它在所有较低温度下可能损失,因此将不再能够在不到500℃下发光,以使其返回其磷光,它将必须再次加热至500°C以上。

在上一章中已经指出的磷光作为温度函数发射的一般定律,使我们能够把某些由光和热发出磷光的物体归为一类,直到现在它们是分离的。事实上,我们可以很容易地,将发光的光转化为发光的热。钙、锌和锶的硫化物,在日晒后放置在黑暗中数天或数年,与因热发出磷光的物体,如紫水晶、萤石、萤石和磷灰石,是相同的。这也足以将它们加热到大约70摄氏度,使我们能够看到它们发光。

然而,这种类比可以进行得更深入。根据观察到的物体,我们称为热磷光的物质只在特定的温度下发光,温度从300°C不等。发光的硫化物,在正常温度下曝晒时发光,与前面的物体不同,仅仅是因为它们停止发光的温度要低得多。如前所述,杜瓦已经表明,在液态空气中,曝晒的物体不会获得磷光,但当它们被允许回到环境温度时,它们很快就会表现出磷光。为了将尸体冷藏到-190°C左右,使其恢复到周围空气的温度,仅仅意味着我们热量超过200°C(1)。硫化物的黑暗在-190°C,照耀在0°C成为磷光的类似于身体热量的温度+ 200°C两种只是磷光当他们被充分加热。磷光硫化物在-190°C的温度下无限期地保持黑暗,磷灰石在+50°C的温度下无限期地保持黑暗。我重复一遍,这两个物体只是随着磷光的结合发生的温度不同而不同。

然而,这些变化太大了。这些磷光硫化物在-190°C之前很久就不再发光,在0°C之前很久就会恢复磷光。此外,温度随硫化物种类的不同而不同。

当因热发出磷光的物体被加热到磷光熄灭的温度时,如前所述,它们暴露在光中的一小部分就无法恢复。这可能是由于产生磷光的化学反应在某些物体中只能通过光部分地再生,而在另一些物体中则完全再生,特别是磷光的硫化物和钻石。光磷光体和热磷光体之间并没有真正的屏障。

根据上述考虑,可以推导出下列适用于所有发光或发光的物体的定律:-

没有不发热的磷光体。能被光染成磷光的物体只有在一定的温度下才会显现磷光。

(2)对于每个磷光体来说,都有一个最低温度,低于该温度的磷光照射不能产生可见的磷光。

(3)每个温度对应着不能超过的一定的磷光发射。

发光的物体在光的作用下也会发光,但只是轻微的发光。磷光的不同之处在于,在最后的磷光中,光的光辉不是只使一部分磷光重新产生,而是使全部被破坏的磷光重新产生。

第三章-由光和热以外的原因产生的磷光

(1) 通过碰撞和摩擦产生的磷光

许多物体由于摩擦或碰撞而发出磷光。对于某些磷灰石、白云母、钻石、糖和铀,影响或移动可能很小;对于其他矿物,如萤石和硅石,摩擦或冲击必须有一定的能量。

无论是剧烈的还是轻微的,它们只产生非常微弱的温度上升,完全不足以使它们白炽。因此,在上述这些物质中观察到的磷光不可能是热产生的。

冲击和摩擦也不能决定产生点到点的反应所必需的初始操作,例如氮碘化物的分解。事实上,由于震动或摩擦而产生的磷光,在其原因消失后并不会继续存在,就像由于光而产生的磷光一样。

空气中的氧对磷光的冲击没有作用,相反,完全没有氧,即真空,对磷光有利。排气管中装有少量汞,只要金属被轻微移动而移位,就会发光。

由于光和热的作用,一些物体的摩擦也会发出磷光。然而,也有少量的物质,如金属铀,它们完全通过摩擦而发出磷光。

如果经过很长时间的煅烧,我们在热的影响下破坏了可能的磷光体——白榴石、磷灰石和白榴石——的性质,这些物质通过摩擦重新获得发光的能力。另一方面,我们将注意到,几乎不因热而发出磷光的物体,如角钻石,由于摩擦而变得生动起来。

这些实验的结果似乎是,使物体具有发光和发热磷光的能力的反应,与使物体在摩擦或冲击后发光的反应不同。然而,它很可能是由不同的原因产生相同的效果。

2.x射线、阴极射线和高频射流的磷光

由上述原因引起的磷光现象是众所周知的,而且几乎没有什么可补充的了。

我们知道,在克鲁克斯管中,大量的物体,以及其中没有通过其他过程发出磷光的化合物,如红宝石,在受到稀薄气体的轰击时,会变得极其明亮。那些在强光下变得灿烂的磷光,如钻石和某些硫化物,会大大增加。这是足够的,把他们放在一个盖斯勒管,以感应火花。在这样的一个管中放入一些硫化钙,我能够获得磷光,其亮度,表面对表面,达到了蜡烛功率的7/10。

克鲁克斯管发出的x射线只能产生非常微弱的磷光,而且只在少数物体中产生,这与人们通常的想法相反。即使是在普通光或紫外光下发出磷光,其照明也很微弱/ x射线使硫化钙发光的程度极其轻微,比简单的蜡烛要小得多。它们也能适度地照射硫化锌,也就是说,比普通的日光照射要少得多,因此与长期以来试图吸收它们的紫外线辐射完全不同。

在荧光物质上——也就是说,那些磷光在产生荧光的原因下无法存活的物质——x射线的作用,恰恰相反,非常生动,在其中表现得像紫外线,但能量更大。正如大家所知,正是这种特性导致了他们的发现,并使他们可以利用。钡中的铂氰化物是射线照相屏的组成部分,它不是唯一一种在其作用下发光强烈的盐。磷灰石、淡色磷矿、萤石,以及最重要的巴西钻石也被照亮,尽管亮度更弱。

许多物体,如钻石、硫化锌等,在x射线的作用下会发光,在镭的盐的作用下也会发光。角钻石在光下不会发出磷光,但在溴化镭的存在下就会发出磷光,即使溴化镭被封在一根薄金属管里也是如此。

克鲁克斯爵士曾说过,钻石与镭接触几个月后,会产生一种放射性,当它们被加热到暗红色时不会消失。

总的来说,前面的现象告诉我们,某些物体发出磷光的原因非常不同——光、冲击、阴极射线、x射线等等;如上所述,这些原因也许通过产生反应而起作用,这些反应即使不是相同的,也至少具有相同的顺序。

(3)化学反应磷光

很长一段时间以来,已知的唯一产生磷光的化学反应是磷的缓慢氧化。根据最近的研究,人们知道磷光伴随着相当多的反应。

然而,其中大多数是定义不清的,是由一些复杂的混合物造成的。例如,将某些有机物(如碱或各种香精)与碳酸钾的酒精溶液混合而产生的化合物,或将硫酸铝或氯化金倒入邻苯三酚的碱性溶液中而得到的化合物(1)。

[(1)为了产生相当活泼的磷光,最近提到了一种混合物:10 cc 10%焦性没食子酸溶液、20 cc 40%碳酸钾溶液、10 cc 30%甲醛溶液。上述混合物应通过添加30%的浓缩含氧水而发出磷光。]

为了通过化学反应确定对磷光原因的精确知识,必须通过比前面的氧化或水合的氧化或水合的反应更简单地产生。这就是我努力实现的。

氧化产生的磷光是例外的。磷的氧化很可能不仅仅是由于简单的氧化,就像我在其他地方展示的那样。

我已经通过氧化获得了其他的磷光,但它们既接近白炽,也接近磷光,也许构成了两者之间的过渡。铀就是一个明显的例子。

让我们取一条约1毫米厚的金属条,将其放在加热到600°C左右的板上。它会变得非常明亮。用钳子把它拔出来,它继续正弦运动两三分钟,如果这是一个简单的白炽现象,这是不可能发生的。同样的操作可能重复几次,但金属发光的持续时间每次都变短,最后——毫无疑问,当金属完全氧化时——热不再对其产生任何影响。

唯一能让我获得磷光的明确反应是水合作用。最明确的病例是奎宁和辛可宁的硫酸盐。加热到150°C时,这些盐会失去一部分水分,在发光一瞬间后,再次变得完全黑暗。当它们失去了所有的磷光时,它们被允许冷却;它们与空气接触后立即水合,再次发出磷光,同时具有放射性。我将不详细讨论这个实验,我已经在物质的进化中给出了它的细节。从放射性成因的角度来看,由于其相当重要的理论重要性,它一直是国外重要论文的研究对象。因此,我的观察结果的准确性得到了明确的证实。

在前面的实验中,有可能使热的使用完全无用。把奎宁和少量无水磷酸混合在瓶子里就足够了,它会立即使奎宁脱水。只要在它的表面上呼吸,它就会重新水化。以前没有听说过这种操作理论的人,当看到一具在呼吸时变成磷光的尸体时,总是感到非常惊讶。

当然,硫酸奎宁并不是唯一一种通过水合作用产生磷光的化合物。我发现了一系列具有相同现象的尸体。特别是普通氧化镁、商用硫酸钙和水合氧化铝。

它们与硫酸奎宁的不同之处在于仅仅通过脱水而磷光,而不是像第一种那样通过水合和脱水而磷光。此外,由于这些身体缓慢而困难地脱水,它们必须被加热到近500摄氏度,这种现象才会很明显。

磷光很容易观察到与硫酸钙,特别是与普通氧化镁,它变得非常发光时,脱水。这在氧化铝中不那么明显。

如果将这些化合物加热几分钟,直到磷光熄灭,让它们在黑暗中冷却,然后再次加热,它们就会再次发光。但是,如果在加热之前用一点水润湿它们,使它们的水化作用更彻底,那么光度就会大得多。一旦热量足够产生脱水,它们就会变得非常磷光。

这样获得的磷光可以在同一物体上无限重复,只要在它被加热干燥的瞬间简单地湿润它。但是,我们已经看到,由于温度上升而发出磷光的物体,却完全不是这样。冷却,然后再加热,这些最后不再成为磷光,除非在此期间,他们已经暴露在光。

正如我在早期的工作中所指出的,镭的盐在水化时会失去磷光。非常活跃的一种在受热脱水后立即恢复,而那些稍微活跃的一种在干燥几天后才恢复。

4.生物磷光

长期以来,生物的磷光被认为是一种相当罕见的现象,只表现在极少数的动物和蔬菜上。

然而,从遥远的古代就有人观察到它。除了所有航海家因滴虫的存在而必然知道的“火海”之外,古代作者还提到某些海洋动物的磷光。普林尼指出,食用这种软体动物的人,他们的嘴唇和手在黑暗中会发光。Fisher在他的《Conchologie手册》中提到,Reaumur“注意到这些生物的碎片在与身体分离后仍然发光,当它们干燥时,它们在湿润时能够重新发光”。

直到最近几年,已知的磷光动物的数量还有些有限。谁也没有想到,在长期无法到达的广阔的海洋深处,有无数发光的生命居住着。由于有了适当的仪器,可以研究几千米深处海洋中的居民,一个完全崭新的世界展现在我们面前。

后来才知道海底是真正的磷光珊瑚虫森林;居住在这些黑暗深处的最小的和最庞大的生物,往往拥有器官,使他们能够照亮自己,通过他们所生活的深渊。

海洋动物的磷光器官显示出非常不同的性情。有些被放置在身体的不同部位;其他人在眼睛本身,或以上它,它是相当正确的,后者已比较自行车灯。理查博士是摩纳哥亲王的藏品管理员,他给我看了一整套磷光的海洋动物,其中最引人注目的是大型鱼类,它们身体的两侧各有一盏真正的灯,它们可以随意遮住灯。所有这些生物都是无数研究的对象,几乎完全是解剖学性质的。

除了人们在深海中发现的磷光生物外,还应该提到在鱼死后和腐烂之前出现在鱼身上的发光细菌。这些细菌可以很容易地通过传统的方法培养出来。用含有3%海盐和1%天冬酰胺的普通水可以制成优良的培养物。它与1900年巴黎展览会上以“活光”的名义出售的瓶子获得的类似产品。我已经准备了一些类似的方法,简单地用刀锋刮去鲱鱼的鳞,然后把刮下来的东西放入装有上述液体的瓶子里。在24小时结束时,它们拥有持续3或4天的光度。

尽管进行了各种各样的研究,我们还没有成功地确定产生这种磷光的化学物质。我们只知道这是一种动物死后仍能存活的现象。卡尔斯已经看到,意大利七鳃鳗的发光器官,在晒干和磨成粉之后,只要稍稍湿润一下,就会恢复它们失去的磷光。

生物的这些磷光现象肯定是由于需要空气和水存在的化学作用。当这两个元素被抑制时,它就消失了。上面已经表明,对于某些明确的物体,水化总是伴随着磷光。

生物的磷光光谱似乎呈现出与动物不同的一些变化。它能很快地印在感光板上。我以鱼为光源,在两分钟的曝光下复制出了底片,这些鱼死后会发光,因为发光细菌的生长而发出磷光。

生物的磷光在其效果上与我们已经研究过的各种身体产生的磷光非常相似。它与它们的不同之处在于,它既不是由光产生的,也不是由热产生的。从其影响和原因来看,它几乎类似于上述化学反应产生的磷光。

5.气体的磷光

对气体放电的研究表明,电在磷光的产生中起到了一定的作用。上述关于这一现象的各种原因研究,如光和热,可能通过间接激发能够产生磷光的电表现来起作用。

在气体的磷光中,电的作用是完全清楚的,因为光靠电就能使气体发光。在最高的温度下,即使有整整一米的气体被加热,它们的光度也难以察觉;然而,如果它们以一种稀薄的状态被引入电流通过的管中,它们就会变得非常明亮。甚至把含有稀薄气体的管放在高频谐振器附近就足够了,或者,再一次,让它受到电波的作用。用氦管,其亮度足够明亮,可以用来探测最后的氦。

气体带电产生的磷光相对明亮,但直到最近几年,似乎还没有希望使磷光强度达到照明的目的。

水银灯的非凡发现表明,磷光照明是可行的,并再次证明白炽灯在多大程度上与磷光无关。

人们会记得,这盏灯由一个长的玻璃灯泡组成,上面装有电极——一个是铁电极,另一个是水银电极。如果在真空管中形成真空后,这两个电极连接到电源,则其中所含的微量气体和汞蒸汽会发出明亮的磷光。在这种亮度中,显然没有白炽现象,因为温度仅为135°C左右——也就是说,比使物体变为白炽所需的温度低得多。我们知道,简单蜡烛的火焰温度约为1700℃。

气体磷光的光谱,例如由汞管给出的,含有非常少量的红色和红外线,尽管它具有远高于普通白炽灯的输出。为了获得最后,必须首先产生巨大的看不见的无形,因此无用的热线。我们的人工照明过程是野蛮的,因为已经在某个时间被认可。虽然理想的方法是仅生产的可见光,而不是光谱的看不见的部分,但气体火焰或电弧仅含有1%的有用光线,99%的能量以深热的形式表现出来。随着汞灯的磷光,约40%似乎为照明服务。磷光动物的输出仍然更高,因为几乎整个消耗的整个能量被转化为可见光。磷光可能是未来的人造光线。

并非只有这个原因才需要对气体的磷光进行研究。我一直认为,对于我的有限的研究来说,它的成本太高了,因为我相信,它的全面知识将为物理学和天文学的重大问题开辟新的前景。

因此,电作用发出的磷光使原子具有与热相同的辐射特性。原子内部的能量应该在这种现象的产生中起一定的作用,因为所描述的管子中的气体是强电离的——也就是说,通过电流被解离。

正如光谱所显示的那样,某些恒星是由气体构成的,因而具有明亮的亮度,这很可能是由于受到与上述效应类似的电作用的影响。正如我们所见,由于气态物体不能因白炽而发光,许多恒星的光必须寻找除热以外的其他原因。

但是,如果有些恒星仅仅是通过与研究对象相似的电活动而发光的话,那么就会得出这样的结论:那些具有巨大热量的恒星,在温度相对较低的情况下,可能恰恰相反。也许只有在它们存在的某个阶段,它们才会发出白炽的光。

第四章磷光的成因

1.作为原子内部能量表现的磷光

磷光是指各种能量转化为光的过程,目前所知的能量很少。就气体而言,我们已经知道,电能是产生磷光的唯一可能原因。在这个过程中,由于光、热和化学反应的作用,有其他能量的介入,其作用方式仍未确定。

由于在同一物质中产生磷光的原因截然不同——光、冲击或冲击、x射线,因此有理由相信这些截然不同的刺激剂通过激发反应的表现来起作用,这些反应即使不完全相同,至少也是同样的顺序。旧的理论认为磷光体只是恢复吸收的光,就像海绵恢复它吸收的水一样,现在已经站不住脚了。

磷光现象似乎与物质的游离现象有关,并与伴随这种游离的能量的释放有关。这种联系在气体的磷光方面是明显的,因为后者只有在电作用的影响下才会发出磷光,而电作用总是伴随着电离,也就是说,伴随着原子的衰变。

至于其他形式的磷光,与离解的联系就不那么明显了。然而,这似乎,至少在磷光的例子中是可能的,当我们记得光在能量上离解物质,而正是产生这种离解的辐射最容易产生磷光。

把磷光看作是原子离解的结果之一的倾向,在物理学家中已开始形成。德·希恩和他的后继者莱纳德最近得出结论,光的作用是通过激发原子发出的负离子的发射,并且能够通过振荡返回到原子。

由于这些游离原子元素的运动,应该是由于产生磷光的醚中的辐射。它的光和白炽物体的光具有同样的性质,它与白炽物体的不同之处在于它的温度不升高,这就充分证明有时人们把它叫做冷光是正确的。光、电和磷光的不同原因可能使原子内部的能量立即发挥作用,而不必首先通过分子的运动,如在热的情况下。

此外,冷光实际上并不像白炽光那样热,这一点并没有得到严格的证明。如果磷光是一个非常肤浅的原子现象,这可能是因为这不是明显的,附带的高温克鲁克斯已经观察到通过公开钻石阴极轰击,表面转化为石墨——这意味着,莫桑,温度3600 C -然而,钻石的深层地层没有明显的温度升高。装它的管子加热得很少。同样的作者也观察到银板的表面可以因此被带到红色的热,而整个金属的温度几乎没有提高,尽管银对热的高导电性。但是,我必须指出,某些硫化物的大块块,在磷光照耀下,铺开到只有百分之一毫米的厚度,然后把它集中在烧瓶里,它的温度并没有明显地提高。

上述对磷光的原子内起源的考虑仅仅构成一种解释的建议;要彻底解决这个问题还很遥远。

首先彻底确定产生磷光的反应是重要的。它们是一个特殊的订单,其中早期化学的法律没有服务。事实上,可以构思如何发挥显着量的能量,例如,奎宁盐的少量水合可以采用如此稳定的结构作为原子,同时产生放射性和磷光均。

我们虽不能完全阐明这种现象,但只要记住书中反复提到的一个概念,即原子虽然是稳定的,但当我们给它加一种适当的试剂时,它也可能变得不稳定,至少可以把握它的可能性。然后它的行为有点像一个音叉,最强烈的噪音是无力动摇,而轻微的声音,适当的时期会使它振动。因此,一束细细的紫外光就可以毫不费力地将一块能承受最猛烈冲击的钢铁的原子分解。当一种奎宁盐,只要在水蒸气中加入它重量的千分之一,就会发出非常磷光和具有放射性的光,我们只是——然而并不清楚是怎样——引起反应,使这个物体的原子产生离解前的不稳定性。

2.化学反应的特殊性质使人体具有磷光的能力

一直所说将使我们能够瞥见的原因身体,从不磷光的影响下光纯时,获取该属性时,我们添加一些hundred-thousandth部分体重——也就是说,几乎无法计算的痕迹——的异物。

碱土和天然矿物的硫化物在纯净状态下不会发出磷光。某些被认为是非常纯的物体,如用于制作透镜的萤石、结晶磷灰石等,然而,也会发出磷光,但它们的纯态只是明显的。它们总是含有异物的痕迹。化学分析显示,钻石也是如此。

正是由于这些异物的存在而形成的特殊组合,使某些化合物具有发出磷光的能力。一旦形成,这些组合就呈现出一些奇怪的特征。活动,作为证明的速度不同的光线导致磷光出现或消失,他们不过承受精力充沛的原因破坏,因为它需要15小时段烧的红热磷光剥夺某些物质的能力。这种煅烧决不是通过消除任何东西来进行的,因为组合的再生和磷光的能力是通过通过煅烧体的感应火花来获得的。因此,热并没有消除任何异物,而只是简单地破坏了能够伴随磷光的化学组合,磷光在电火花的影响下重新形成。

能够引起磷光的异物必须始终存在于无穷大的比例中。不同的物质可以彼此替换,以在所有类似事件中产生效果,如果没有相同的事件。M. Mourelo表明,为了给予硫化锶,通过热量成为磷光的性质,它只用锰或铋盐的十分千部分煅烧。已经对其他硫化物进行了类似的观察结果。

贝克勒尔的早期实验证明,混合物中物体组成的最微小变化都会对其磷光产生影响。大理石,白垩,冰洲石,它们的化学成分完全相同,因为它们是由碳酸钙组成的,当它们溶解在硝酸中,就会产生我们可能认为是相同的碳酸钙。然而,事实并非如此;因为,通过与硫煅烧各种来源的碳酸钙,我们得到钙的硫化物,其磷光可能是黄色、绿色或紫色的。因此,所使用的石灰碳酸盐保留了极小的异物痕迹,这些异物随其来源而变化。

最奇异的特征的化学组合能够给身体能力磷光的光,如上面说的,一个极端流动性——也就是说,形成的教员,无限期地遭到破坏,在一个几乎同时时尚。某些辐射会在十分之一秒内在硫化锌中产生磷光,而另一些辐射则会在相同的时间间隔内破坏硫化锌。不同的动物,例如萤火虫,同样具有这种特性,能使它们的磷光瞬间出现和消失。

这种化学反应能够在完美固体(如钻石、萤石和碱土的硫化物)的中心产生的概念,显然仍然超出了经典观点的范围。

根据早期化学家的格言,这些人几乎不承认,身体除了在溶液状态外,还可以相互作用;他们也不承认比例的组合既不简单也不确定。此外,化学科学还不知道那些几乎能在一束光这样的微小影响下立即产生、分解和无限地重新产生的组合。

当其中一个元素相对于另一个元素的比例是无限小时,这些组合是由什么组成的?

根据前面所说的一切,我们知道,使磷光成为可能的组合实现下列条件:(1)物体的加入,在光或热激发下产生磷光的组合,应当以非常小的比例加入;(2)所形成的组合是可移动的,并且能够再生,因为它们可以在极短的时间内被摧毁和重塑;这些组合破坏得如此之快,又恢复得如此之快,它们与温度的作用密切相关。温度升高时,它们破坏得非常快,而当温度足够低时,它们破坏得非常慢。磷光体能连续数月发出看不见的辐射。在更低的温度下,这种结合的恢复到原始状态的过程会完全停止,身体会无限期地保存磷光,直到它的温度升高。

除了磷光体,我们不知道有任何化学组合能够实现这些不同的条件,简单的混合物当然不能。因此,我们不得不承认,我们必须研究一种完全未知的化学反应顺序。它们很可能在很长一段时间内都不为人知,因为它们极不稳定,而且很容易被破坏和再生,这使它们不受目前使用的所有化学分析过程的影响。确定存在的物体是没有用的,因为我们要掌握的是它们形成的组合。

这个问题更加复杂,因为那些引起磷光倾向的异物的组合,似乎只是通过使原子不稳定,以便让它释放它所包含的能量而起作用。

我们很难在现实中开始怀疑磷光的原因,但我们瞥见使我们感到期待,它将构成化学最重要的一个章节,并肯定是与历史,至今几乎没有了,物质的分离。