Сэр Оуэн Уилланс Ричардсон сделал гораздо больше, чем просто изучал физику. Он помог создать двигатель, который привел в движение XX век. Родившись в Дьюсбери, Йоркшир, в 1879 году, он посвятил свою жизнь изучению поведения электронов. Его исследования причин, по которым нагретый металл испускает частицы, напрямую привели к изобретению вакуумной лампы. Без этого открытия не существовало бы ранних радио, телевизоров и компьютеров, определивших современную жизнь.
Он окончил Тринити-колледж в Кембридже в 1900 году. Там он учился у Дж. Дж. Томсона в Кавендишской лаборатории. Эти отношения оказались определяющими. Томсон сам открыл электрон. Ричардсон взял эту абстракцию и выяснил, как ею управлять.
Доказательство источника эмиссии электронов
Начало 1900-х годов было бурным временем в физике. Ученые знали, что электричество может протекать через газ, но не до конца понимали, как работают вакуумные лампы. Некоторые исследователи полагали, что при нагревании металла внутри трубки электрически заряженные частицы выделяют окружающие молекулы воздуха или газа. Это разумное предположение. Воздух присутствует. Тепло присутствует. Ток присутствует.
Ричардсон доказал, что они ошибались.
В 1911 году он убедительно продемонстрировал, что электроны исходят не из окружающего воздуха, а из самого нагретого металла. Это стало фундаментальным изменением в понимании «термоэлектронной эмиссии». Это показало, что одного лишь тепла достаточно для высвобождения электронов из кристаллической решетки металла.
Уравнение, изменившее технологии
В том же году он предложил математическую формулу для объяснения этого явления. Скорость эмиссии электронов прямо пропорциональна абсолютной температуре металла. Это называется законом Ричардсона или уравнением Ричардсона-Дашмана.
Почему это важно сегодня?
Это уравнение позволяет инженерам создавать более совершенные вакуумные лампы. Оно дает предсказуемый способ управления потоком электронов. До этого разработка вакуумных ламп представляла собой серию проб и ошибок. Закон Ричардсона позволил точно рассчитать, какой ток будет производить нагретая нить при заданной температуре. Эта точность ускорила развитие электроники на десятилетия.
От Принстона до Королевского колледжа
Академическая карьера Ричардсона развивалась стремительно. С 1906 по 1913 год он был профессором физики в Принстонском университете. В 1914 году он вернулся в Англию и занял должность в Королевском колледже Лондона. Он стал профессором физики, а десятью лет позже — директором по научным исследованиям.
Он вышел на пенсию в 1944 году. К тому времени мир уже изменился. Вакуумные лампы, теоретическое обоснование которых он помог создать, способствовали созданию глобальных систем связи. В 1939 году он был посвящен в рыцари за свои заслуги перед наукой.
Нобелевская премия и наследие
Он получил Нобелевскую премию по физике в 1928 году. Премия была присуждена за его исследования эмиссии электронов из нагретых металлов. Это «базовый принцип» технологии вакуумных ламп.
Вакуумные лампы в настоящее время в значительной степени устарели в потребительской электронике, уступив место твердотельным транзисторам. Но принцип остается прежним. Понимание того, как тепло влияет на движение электронов, по-прежнему важно для мощной электроники, аэрокосмических компонентов и определенных типов датчиков.
Ричардсон умер в Алтоне, Хэмпшир, в 1959 году.
