BREVE CENNO STORICO SUI BAGLIORI JEAN FELIX PICARD ( )

Transcript

1 BREVE CENNO STORICO SUI BAGLIORI JEAN FELIX PICARD ( ) L Abate e Astronomo francese J. F. Picard vissuto nel 1600 dedicò una parte importante delle sue ricerche nell eseguire un accurata misura dell arco di meridiano passante per Paris -Amiens (130 Km) e di conseguenza dedurre il valore del raggio terrestre. Comunicò nel giugno del 1682 alla Royal Society di Londra, di cui era membro dal 1666, il risultato da lui ottenuto. L aggiornata misura del raggio terrestre fornita da Picard, più precisa rispetto a quelle ottenute da Norwood, Snell e da altri e che erano state utilizzate da Newton per i calcoli relativi alla sua Teoria Gravitazionale. inducendolo ad abbandonare temporaneamente le sue idee poiché i risultati non erano rispondenti alle sue aspettative, consentì allo scienziato inglese di verificare invece la correttezza della sua Teoria. Per la determinazione delle quote altimetriche delle diverse località l Astronomo francese che insegnava all Università di Parigi fece uso di un barometro a mercurio. Durante uno spostamento notturno nel 1676 dello strumento, osservò che, movendo bruscamente il barometro, nella zona sovrastante il mercurio si manifestava uno strano bagliore (luce bluastra) che denominò Fosforo Mercuriale ritenendo che il mercurio ne fosse la causa. Fu questa, probabilmente, la prima osservazione di un bagliore generato in un tubo di vetro.

2 1705 FRANCIS HAUKSBEE Senior ( ) Realizzatore di una macchina elettrostatica. Proseguì lo studio di questi bagliori e, dopo aver praticato il vuoto in una sfera di vetro, poté constatare che, strofinando la superficie esterna della sfera con la mano, al suo interno compariva una luminosità rossastra. Osservò anche che, man mano che si inseriva dell aria nella sfera, la luminosità andava gradualmente affievolendosi. Come conseguenza delle sue osservazioni, Hauksbee dedusse che il mercurio non poteva essere la causa della luminosità osservata da J. Picard nella zona vuota del barometro.

3 Macchina di Francis Hauksbee

4 MICHAEL FARADAY ( ) Nel 1838, M. Faraday introdusse due elettrodi metallici nel tubo a vuoto e li collegò a un generatore. Egli ebbe modo di notare che intorno all elettrodo positivo (anodo) si generava una luminescenza rossastra mentre attorno all elettrodo negativo (catodo) la luminescenza era violacea, notò anche che le due zone luminose erano separate, nelle vicinanze del catodo, da una zona oscura che venne chiamata spazio oscuro di Faraday. Faraday non condusse ulteriori osservazioni in questa direzione per vari motivi : La Tecnologia di quel tempo non consentiva di portare la pressione dell aria residua nel tubo a valori inferiori a 1 mm di Hg. L apparato sperimentale presentava varie perdite in diversi punti. Il generatore elettrostatico era poco efficiente, ingombrante, complicato e soprattutto costoso.

5 HEINRICH DANIEL RUHMKORFF ( ) Esemplare di rocchetto di induzione Superò uno dei problemi suddetti realizzando un nuovo dispositivo : il Rocchetto d induzione. Questo apparecchio risultava più economico e più efficiente sia dei generatori elettrostatici che delle batterie di Volta che venivano utilizzate per gli esperimenti. ( Ricordiamo che nel 1799 A. Volta aveva realizzato il primo prototipo di pila ) Il rocchetto che generava una d.d.p. di alcune migliaia di volt si rivelò strumento ideale per lo studio della conduzione della corrente elettrica nei gas rarefatti.

6 JOHANN WILHELM HEINRICH GEISSLER ( ) Un Prototipo di tubo Geissler Realizzò la prima pompa a mercurio, con questo dispositivo riuscì a ridurre di molto la pressione interna al tubo e migliorò anche la tenuta dell apparato riducendo le perdite soprattutto nei punti di saldatura dei fili di platino al vetro. Egli riempì di volta in volta il tubo con gas diversi e studiò il loro comportamento sotto l azione di scariche elettriche generate dalle elevate tensioni fornite dal rocchetto di Ruhmkorff. Osservò che : lo spazio oscuro rimaneva sempre lo stesso, il colore della luminescenza variava a seconda del gas usato. ROSA (per l aria atmosferica normale) AZZURRO (per l Idrogeno) - BIANCO ( per la CO 2 ) Poiché il gas analizzato dava luogo anche a uno spettro a righe oltre a quello a bande, i Tubi Geissler vennero utilizzati per effettuare analisi spettrali.

7 1858 JULIUS PLUKER ( ) Notò che per pressioni inferiori a un millesimo di atmosfera [p < 10-3 atm ], la luminosità si manifestava come una radiazione propagatesi linearmente dal catodo all anodo. Notò anche che al diminuire della pressione lo spazio oscuro si estendeva e che la parete di vetro retrostante all anodo emanava una luminescenza verdastra se il vetro era quello normale, una luminescenza bluastra se il vetro conteneva alta percentuale di Pb, rossastra per vetri al Didimio ( 59 Pr 141 ) ( Pr = Praseodimio della fam. dei Lantanidi scoperto nel 1841 dallo svedese C. G. Mosander). Constatò inoltre che minerali come i Diamanti, i Rubini, il Solfuro di Zn ( ZnS ) e lo Spato Fluoro ( Fluorite CaF 2 ) producevano gli stessi effetti. I Metalli non producevano alcuna luminescenza ma si riscaldavano. Il percorso dei Raggi poteva essere deviato da un magnete mosso in prossimità del tubo e che come conseguenza di ciò la zona fluorescente sulla parete del tubo cambiava posizione.

8 JOHANN WILHELM HITTORF ( ) ( allievo di Pluker ) Tubo di Hittorf (conservato nel Museo di Fisica Università di Torino ) Rifece gli esperimenti del maestro confermandone i risultati. Hittorf osservò che un oggetto solido ( croce), posto tra catodo e anodo, proiettava sulla parete del tubo un ombra dell oggetto nella luminescenza. Apportando modifiche al tubo, dandogli una nuova forma, notò anche che pur scambiando le polarità la radiazione veniva emessa sempre dal catodo. Le sue osservazioni lo indussero nel 1869 a ipotizzare che la Zona Oscura fosse costituita da raggi rettilinei ( Glimmstrahlen ) (onde di etere emesse dal catodo, propagatesi in linea retta verso l anodo in direzione perpendicolare alla superficie del Catodo che, colpendo le pareti del tubo, determinavano la fluorescenza) ( Raggi che Goldestein chiamò poi R. Catodici ).

9 CROMWELL VARLEY ( ) Intorno al 1871, eseguì esperimenti che confermarono l attrazione dei raggi verso l anodo e verso il polo positivo di un magnete. Egli, con J.J. Thomson e altri della scuola inglese, fu un convinto sostenitore della Teoria secondo cui la radiazione doveva essere costituita da corpuscoli. EUGEN GOLDSTEIN ( ) Cinque anni dopo, nel 1876, dimostrò che la luminescenza si generava qualunque fosse la forma del catodo ( puntiforme) o (estesa, come superfici piane o concave e in quest ultimo caso dimostrò anche che la radiazione poteva essere focalizzata in un punto, quindi si comportava in modo analogo alla luce). Goldstein dimostrò inoltre che la radiazione veniva generata indipendentemente dal metallo che costituiva il Catodo ( Cu, Au, Pt, ). Egli propose di chiamare quei raggi (Kathoden Stralhen) (Raggi Catodici).

10 WILLIAM CROOKES ( ) ( Autodidatta ) Apportò modifiche ai tubi di Geissler cambiandone la forma e ridusse la pressione interna a valori molto bassi ( < 10-6 atm = un milionesimo di atmosfera ). A partire dal valore di atm e andando verso valori sempre più bassi, Crookes osservò l estendersi della Zona Oscura fino ad occupare quasi interamente la lunghezza del tubo. Spiegò queste osservazioni ipotizzando che i Raggi Catodici fossero un Torrente Molecolare costituito quindi dal flusso delle poche molecole di gas rimaste nel tubo dopo la realizzazione del vuoto. Le molecole urtavano contro il Catodo e si caricavano di elettricità. (Perrin e Shuster corressero le cose dicendo che le molecole si caricavano a causa dell intenso Campo Elettrico esistente nelle vicinanze del catodo). Comunque le molecole cariche venivano respinte dal Catodo e costrette a dirigersi in linea retta verso l Anodo. I bagliori luminosi erano invece causati dagli urti delle particelle cariche con le altre molecole di gas. La distanza che il Torrente Molecolare riusciva a coprire senza dar luogo a urti con altre particelle (libero cammino medio) dipendeva dal grado di rarefazione del gas e questo spiegava l estendersi della Zona Oscura al diminuire della pressione. Crookes giunse addirittura a formulare una vera e propria Teoria della Materia Radiante, secondo cui il comportamento delle particelle a basse pressioni doveva risultare differente dal comportamento delle stesse particelle allo stato gassoso normale e ipotizzò l esistenza di un quarto stato di aggregazione della materia ( specie di stato di Plasma). ( Tra coloro che accettarono la Teoria di Crookes del Torrente Molecolare vi fu anche il nostro Augusto Righi ). La natura corpuscolare dei Raggi Catodici fu sostenuta da Crookes e dagli Scienziati Inglesi in virtù di alcune evidenze sperimentali quali ad esempio il Mulinello di Crookes