電的旅程 ( 93 )

「第六章：電子真面目」

        ＜陰極射線＞

        到了1855年，德國人葛斯勒（Heinrich Gessler）發明了高效的水銀真空泵，他還是一個優秀的吹玻璃專家，發明了密封金屬管通過玻璃而不漏氣的工藝。同時德國人隆考夫（Heinrich Ruhmkorff）發明了用電感應原理產生極高壓的電源。有了這些基本技術，科學家可以深入展開真空導電研究。

        葛斯勒觀察到當電壓增加到某一程度時，正負電極間就會通電，在兩個電極之間的空氣會產生電弧發光。隨著水銀泵把管中的空氣抽出，發出的光會變弱，電流也減少，直到電流完全停止。此時在真空管中若注入不同的氣體，電流又會恢復流動，而發出的光會因注入不同氣體而異。如果注入的是氫氣，會發出紅光；注入鈉的蒸氣，會發黃光。這些五顏六色的「燈」通稱「葛斯勒管」，就是今日霓虹燈的前身。

        當時很多科學家不斷深入研究在真空中通電和氣體發光的原理。他們想知道真空通電的介體是一束束帶電的粒子？還是一種特別的波動？在1878年，英國人克魯克斯（William Crookes）發現，如果在陰極和陽極間維持極高電壓，在高度真空時，仍有可觀的電流在兩極間流動，這種電流的流量已非真空中殘餘的離子可解釋，他命名這種電流為「陰極射線」（cathode ray）。陰極射線的載體像是一束束帶電的球囊，離開陰極後，以直線的軌跡飛向陽極。

        克魯克斯在管中安裝了一只「馬爾他式」十字架，陰極射線所形成的影子在真空管底部的螢光膜上明確可見。克魯克斯還發現磁場可移動陰極射線，但陰極射線對電場則毫無反應。英國科學界普遍認為，陰極射線是由帶電的粒子所形成；德國科學家則認為，因陰極射線不受電場影響，所以是一種波動。德國科學家雷納（Philipp Lenard）更證明陰極射線可「穿隧」（tunnel）薄的鋁膜，證明這是波的性質，非粒子假說可解釋。