Генрих Гейслер

Генрих Гейслер (нем. Heinrich Geißler; 26 мая 1814, Иггельсбрунн — 24 января 1879, Бонн) — немецкий стеклодув, механик и изобретатель, создатель газоразрядной трубки, названной его именем (трубка Гейслера). Его работы заложили основу для развития вакуумной техники, газоразрядной электроники и физики плазмы, а также непосредственно повлияли на изобретение катодно-лучевой трубки и открытие электрона.

Биография

Ранние годы и обучение

Генрих Гейслер родился в семье стеклодува в небольшом тюрингском городке Иггельсбрунн (ныне часть города Штайнбах-Халленберг). С юных лет он обучался ремеслу стеклодува, переняв от отца навыки работы со стеклом и металлом. В 1830-х годах, после завершения обучения, он отправился в странствия по Германии, совершенствуя мастерство в различных мастерских. В 1840-х годах Гейслер поселился в Бонне, где открыл собственную мастерскую по изготовлению точных оптических и физических приборов.

Работа в Бонне

В Бонне Гейслер быстро завоевал репутацию искусного мастера. Он изготавливал барометры, термометры, ареометры и другую лабораторную посуду по заказам местных учёных, в том числе из Боннского университета. Особое внимание он уделял созданию вакуумных приборов. В 1850-х годах, сотрудничая с физиком Юлиусом Плюккером, Гейслер разработал технологию изготовления стеклянных трубок с впаянными металлическими электродами, из которых можно было откачивать воздух до высокого разрежения.

Изобретение трубки Гейслера

В 1857 году Гейслер представил свою знаменитую трубку — запаянную стеклянную колбу с разрежённым газом и двумя электродами. При подаче высокого напряжения газ в трубке начинал светиться характерным цветом, зависящим от состава газа. Это устройство стало первым практичным газоразрядным источником света и ключевым инструментом для изучения электрических разрядов в газах. Плюккер и его ученик Иоганн Вильгельм Гитторф использовали трубки Гейслера для открытия катодных лучей.

Последние годы

В 1860-х годах Гейслер продолжал совершенствовать вакуумные насосы и газоразрядные трубки. Он сконструировал ртутный вакуумный насос, позволявший достигать более глубокого вакуума, чем существовавшие ранее модели. Гейслер умер в бедности в 1879 году в Бонне, не получив широкого коммерческого признания при жизни, однако его изобретения стали фундаментом для целой отрасли науки и техники.

Трубка Гейслера

Устройство и принцип действия

Трубка Гейслера представляет собой стеклянный баллон различной формы (цилиндрической, сферической, фигурной), из которого откачан воздух до давления порядка 0,1–1 мм рт. ст. В баллон впаяны два электрода (анод и катод), обычно из алюминия или платины. Внутрь трубки вводится небольшое количество инертного газа (неон, аргон, гелий) или паров ртути. При приложении к электродам напряжения в несколько тысяч вольт между ними возникает тлеющий разряд. Электроны, ускоренные электрическим полем, сталкиваются с атомами газа, возбуждая их. При возвращении в основное состояние атомы испускают фотоны, что и вызывает свечение. Цвет свечения определяется типом газа: неон даёт красно-оранжевое свечение, аргон — сине-фиолетовое, гелий — жёлто-розовое, пары ртути — голубовато-зелёное.

Значение для науки

Трубки Гейслера стали незаменимым инструментом в физике XIX века. С их помощью были проведены фундаментальные исследования:

• Катодные лучи: В 1869 году Гитторф, используя трубку Гейслера с теневым крестом, обнаружил, что катодные лучи распространяются прямолинейно и вызывают свечение стекла.
• Спектроскопия: Плюккер и Гитторф впервые применили трубки Гейслера для изучения спектров газов, что привело к открытию спектральных линий водорода, гелия и других элементов.
• Электричество в вакууме: Трубки позволили изучать прохождение тока через разрежённые газы, что способствовало развитию теории электрического разряда.

Применение в культуре и технике

Помимо научного использования, трубки Гейслера нашли применение в декоративных целях. В конце XIX — начале XX века они использовались для создания эффектных световых инсталляций и рекламных вывесок. В 1910-х годах на основе трубок Гейслера были разработаны неоновые лампы, ставшие основой современной световой рекламы. В научных лабораториях трубки Гейслера до сих пор используются как демонстрационные пособия по физике газового разряда.

Вакуумный насос Гейслера

Конструкция

Гейслер усовершенствовал конструкцию ртутного вакуумного насоса, создав так называемый «насос Гейслера». В его основе лежал принцип вытеснения воздуха столбом ртути. Устройство состояло из стеклянного резервуара с ртутью, соединённого с откачиваемым объёмом через систему кранов и капилляров. При подъёме и опускании резервуара ртуть вытесняла воздух из системы, создавая разрежение.

Влияние на развитие вакуумной техники

Насос Гейслера позволял достигать давления порядка 0,001 мм рт. ст., что было значительно лучше, чем у предшествующих механических насосов. Это дало возможность изготавливать трубки с более глубоким вакуумом, что было критически важно для изучения катодных лучей. Впоследствии конструкция насоса была улучшена другими изобретателями, в частности, Иоганном Генрихом Вильгельмом Гейслером (не путать с Генрихом Гейслером) и Вольфгангом Гаде, что привело к созданию современных высоковакуумных насосов.

Другие изобретения

Помимо трубок и насоса, Гейслер создал ряд других приборов:

• Ртутный термометр с узким капилляром: Усовершенствовал конструкцию термометра, повысив точность измерений.
• Ареометр постоянного веса: Разработал ареометр, позволяющий измерять плотность жидкостей с высокой точностью.
• Стеклянные барометры: Изготавливал барометры с улучшенной герметизацией и точностью.
• Электрические машины: Создавал электростатические машины для демонстрации электрических разрядов.

Наследие и память

Вклад Генриха Гейслера в науку и технику был признан лишь посмертно. Его имя осталось в истории физики благодаря «трубке Гейслера» — одному из самых известных лабораторных приборов XIX века. В 1900 году, спустя 21 год после смерти изобретателя, его достижения были отмечены на Всемирной выставке в Париже. В современной физике термин «трубка Гейслера» используется для обозначения любых газоразрядных трубок низкого давления, используемых в учебных и демонстрационных целях. В честь Гейслера названы улицы в нескольких городах Германии, а также минерал гейслерит (разновидность самородного висмута).

Источники

• Большая советская энциклопедия. — 3-е изд. — М.: Советская энциклопедия, 1969–1978.
• Храмов Ю. А. Физики: Биографический справочник. — 2-е изд. — М.: Наука, 1983.
• Heilbron J. L. The Oxford Companion to the History of Modern Science. — Oxford University Press, 2003.
• Poggendorff J. C. Biographisch-literarisches Handwörterbuch zur Geschichte der exacten Wissenschaften. — Leipzig, 1863.