Сила света: как поставить опыт с «мечом джедая»

В галактике неспокойно. Пора вынимать из ножен световые мечи и проверять заряд их батарей. В реальной жизни нет таинственной «силы», с помощью которой джедаи управляли их сияющими клинками. Зато есть физика и… силы электромагнетизма. Они-то и помогут нам вооружиться чистым светом.

Нашим мечом станет обычная люминесцентная лампа. Если подключить ее к сети, между электродами на концах стеклянной трубки возникнет поток электронов. Под их ударами запертые внутри пары ртути начнут испускать ультрафиолетовое излучение. Человеческое зрение его не воспринимает, но УФ-лучи воздействуют на люминофор, покрывающий внутренние стенки лампы, и он ярко светится в видимом диапазоне.

Ионизировать ртуть и зажечь люминофор можно без проводов, используя «силу» и напряжение внешнего электромагнитного поля, которое окружает высоковольтные линии электропередачи (ЛЭП).

Три учителя

Что происходит

1. Под проводами

Сила электромагнитного поля быстро падает с расстоянием. Поэтому для нашего эксперимента мы нашли ЛЭП, провода которой нависают над пустынной дорогой на высоте 5–10 м. К высокому напряжению стоит относиться с большим уважением и приближаться к ЛЭП лучше с осторожностью, особенно во влажную погоду, а детям — всегда в сопровождении взрослых.

2. Да будет свет

Во внешнем поле лампа горит далеко не так ярко, как при подключении к электросети. Чтобы свет лампы был заметнее, опыт проводили в поздних сумерках. Длинную, 120-сантиметровую люминесцентную трубку ориентировали вертикально, добиваясь максимальной разности потенциалов на ее концах.

3. Базовые приемы

На фотографии видно, что в промежутке между рукой и нижним концом лампы свечение сильно падает. Происходит это из-за стекания заряда через тело в землю: напряжения в короткой части лампы оказывается недостаточно для того, чтобы ионизировать пары ртути и заставить люминофор сиять.

Джедай XIX века

Опыт со световым мечом воспроизводит демонстрацию беспроводной системы освещения, которую Никола Тесла провел на Всемирной выставке в Чикаго в далеком 1893 году. Знаменитый физик и изобретатель использовал почти такие же люминесцентные лампы, а электрическое поле создавала металлическая пластина на потолке, куда подавалось высокое напряжение, — аналог проводов ЛЭП в нашем эксперименте, поставленном уже в начале XXI века.

Материал опубликован в журнале «Вокруг света» № 12, декабрь 2019, частично обновлен в январе 2024