लिचेंबर्ग आंकड़े: इतिहास, प्रभाव का भौतिक सिद्धांत

लिचेंबर्ग के आंकड़े शाखित, पेड़ जैसे पैटर्न कहलाते हैं जो सतह पर या ढांकता हुआ पदार्थों के थोक के अंदर उच्च-वोल्टेज विद्युत निर्वहन से प्राप्त होते हैं।

लिचेंबर्ग के पहले आंकड़े द्वि-आयामी हैं, वे धूल से बने आंकड़े हैं। पहली बार उन्हें 1777 में एक जर्मन भौतिक विज्ञानी - प्रोफेसर द्वारा देखा गया था जॉर्ज क्रिस्टोफ लिचेंबर्ग... उनकी प्रयोगशाला में विद्युत आवेशित राल प्लेटों की सतहों पर जमने वाली वायुजनित धूल ने इन असामान्य पैटर्नों का निर्माण किया।

प्रोफेसर ने अपने भौतिकी के छात्रों को इस घटना का प्रदर्शन किया, उन्होंने इस खोज के बारे में अपने संस्मरणों में भी बात की। लिचेंबर्ग ने इसे विद्युत द्रव की प्रकृति और गति का अध्ययन करने की एक नई विधि के रूप में लिखा।

ऐसा ही कुछ लिचेंबर्ग के संस्मरण में पढ़ा जा सकता है। "ये पैटर्न उत्कीर्णन पैटर्न से बहुत अलग नहीं हैं। कभी-कभी लगभग अनगिनत तारे, मिल्की वे और महान सूर्य दिखाई देते हैं। इंद्रधनुष उनके उत्तल पक्ष पर चमक गया।

नतीजा चमकदार टहनियाँ थीं जो कि खिड़की पर नमी जमने पर देखी जा सकती हैं। अलग-अलग आकार के बादल और अलग-अलग गहराई की परछाइयाँ। लेकिन मेरे लिए सबसे बड़ा प्रभाव यह था कि इन नंबरों को मिटाना आसान नहीं था क्योंकि मैंने उन्हें किसी भी सामान्य तरीके से मिटाने की कोशिश की थी।

मैं उन आकृतियों को रोक नहीं सका जिन्हें मैंने अभी-अभी मिटाया था फिर से चमकने से, उज्जवल। मैंने चिपचिपी सामग्री से लिपटे काले कागज की एक शीट को आंकड़ों पर रखा और इसे हल्के से दबाया। इस प्रकार मैं आकृतियों के प्रिंट बनाने में सक्षम था, जिनमें से छह रॉयल सोसाइटी को प्रस्तुत किए गए थे।

इस नए प्रकार की छवि अधिग्रहण ने मुझे बहुत खुश किया क्योंकि मैं अन्य चीजों को करने की जल्दी में था और इन सभी चित्रों को बनाने या नष्ट करने के लिए न तो समय था और न ही इच्छा थी। «

अपने बाद के प्रयोगों में, प्रोफेसर लिचेंबर्ग ने राल, कांच, इबोनाइट जैसे विभिन्न प्रकार के ढांकता हुआ पदार्थों की सतहों को चार्ज करने के लिए विभिन्न उच्च वोल्टेज इलेक्ट्रोस्टैटिक उपकरणों का उपयोग किया ...

इसके बाद उन्होंने आवेशित सतहों पर सल्फर और लेड टेट्रोक्साइड के मिश्रण को झाड़ दिया। सल्फर (जो कंटेनर में घर्षण द्वारा नकारात्मक रूप से चार्ज हो गया) सकारात्मक रूप से चार्ज की गई सतहों की ओर अधिक आकर्षित हुआ।

इसी तरह, घर्षण चार्ज लीड टेट्रोक्साइड कण जिनके पास सकारात्मक चार्ज होता है, वे सतह के नकारात्मक चार्ज वाले क्षेत्रों में आकर्षित होते हैं। रंगीन चूर्णों ने सतह-बाध्य आवेशों के पहले के अदृश्य क्षेत्रों को एक स्पष्ट दृश्य आकार दिया और उनकी ध्रुवीयता दिखाई।

इस प्रकार प्रोफेसर को यह स्पष्ट हो गया कि सतह के आवेशित भाग छोटी-छोटी चिंगारियों से बने हैं। स्थैतिक बिजली... चिंगारी, जैसे ही वे ढांकता हुआ की सतह पर चमकती हैं, इसकी सतह के अलग-अलग क्षेत्रों को विद्युत रूप से चार्ज किया जाता है।

ढांकता हुआ की सतह पर दिखाई देने के बाद, आरोप काफी लंबे समय तक बने रहते हैं, क्योंकि ढांकता हुआ ही उनके आंदोलन और फैलाव को रोकता है। इसके अलावा, लिचेंबर्ग ने पाया कि सकारात्मक और नकारात्मक धूल मूल्यों के पैटर्न काफी भिन्न थे।

सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए उच्च-वोल्टेज तार द्वारा उत्पादित डिस्चार्ज लंबे शाखाओं वाले रास्तों के साथ तारे के आकार के थे, जबकि नकारात्मक इलेक्ट्रोड से डिस्चार्ज छोटे, गोल, पंखे के आकार के और शेल जैसे थे।

धूल भरी सतहों पर सावधानी से कागज की चादरें रखकर, लिचेंबर्ग ने पाया कि वह छवियों को कागज पर स्थानांतरित कर सकता है। इस प्रकार, ज़ीरोग्राफी और लेजर प्रिंटिंग की आधुनिक प्रक्रियाओं का अंततः गठन किया गया। उन्होंने भौतिकी की स्थापना की जो लिचेंबर्ग के पाउडर के आंकड़ों से आधुनिक विज्ञान में विकसित हुई। प्लाज्मा भौतिकी पर.

कई अन्य भौतिकविदों, प्रयोगकर्ताओं और कलाकारों ने अगले दो सौ वर्षों में लिचेंबर्ग के आंकड़ों का अध्ययन किया। 19वीं और 20वीं सदी के उल्लेखनीय शोधकर्ताओं में भौतिक विज्ञानी शामिल थे गैस्टन प्लांट और पीटर टी. रीस.

19 वीं सदी के अंत में, एक फ्रांसीसी कलाकार और वैज्ञानिक इटियेन लियोपोल्ड ट्रौवाक्स बनाया था «ट्रूवेलो फिगर्स» - अब के रूप में जाना जाता है लिचेंबर्ग फोटोग्राफिक आंकड़े - उपयोग करना रमकोर्फ कॉइल एक उच्च वोल्टेज स्रोत के रूप में।

अन्य शोधकर्ता थे थॉमस बर्टन किनरिड और प्रोफेसर कार्ल एडवर्ड मैग्नसन, मैक्सिमिलियन टॉपलर, पी.ओ. पेडरसन और आर्थर वॉन हिप्पल।

अधिकांश आधुनिक शोधकर्ताओं और कलाकारों ने फोटोग्राफिक फिल्म का इस्तेमाल सीधे तौर पर उत्सर्जित बेहोश प्रकाश को पकड़ने के लिए किया है विद्युत निर्वहन.

एक अमीर अंग्रेजी उद्योगपति और उच्च वोल्टेज शोधकर्ता, लॉर्ड विलियम जी आर्मस्ट्रांग दो उत्कृष्ट पूर्ण-रंगीन पुस्तकें प्रकाशित कीं जो उच्च वोल्टेज और लिचेंबर्ग के आंकड़ों पर उनके कुछ शोध प्रस्तुत करती हैं।

हालाँकि ये पुस्तकें अब काफी छोटी हैं, आर्मस्ट्रांग की पहली पुस्तक, इलेक्ट्रिक मोशन इन एयर एंड वॉटर विथ थ्योरेटिकल डिडक्शन्स की एक प्रति सदी के अंत में इलेक्ट्रोथेरेपी के संग्रहालय में ज्योफ बेहरी के दयालु प्रयासों के माध्यम से उपलब्ध कराई गई थी।

1920 के दशक के मध्य में, वॉन हिप्पल ने इसकी खोज की लिचेंबर्ग के आंकड़े वास्तव में कोरोना डिस्चार्ज, या छोटे विद्युत स्पार्क्स जिन्हें स्ट्रीमर्स कहा जाता है, और नीचे की ढांकता हुआ सतह के बीच जटिल बातचीत का परिणाम है।

विद्युत निर्वहन विद्युत आवेश के अनुरूप "पैटर्न" को नीचे की ढांकता हुआ सतह पर लागू करते हैं, जहां वे अस्थायी रूप से बंधते हैं। वॉन हिप्पल ने यह भी पाया कि लागू वोल्टेज में वृद्धि या आसपास के गैस के दबाव को कम करने से अलग-अलग रास्तों की लंबाई और व्यास में वृद्धि हुई।

पीटर रीस ने पाया कि सकारात्मक लिचेंबर्ग आकृति का व्यास उसी वोल्टेज पर प्राप्त नकारात्मक आंकड़े के व्यास का लगभग 2.8 गुना था।

वोल्टेज और ध्रुवीयता के कार्य के रूप में लिचेंबर्ग के आंकड़ों के आकार के बीच संबंधों का उपयोग शुरुआती उच्च वोल्टेज माप और रिकॉर्डिंग उपकरणों में किया गया था, जैसे कि क्लिडोनोग्राफ, चोटी के वोल्टेज और उच्च वोल्टेज दालों की ध्रुवीयता दोनों को मापने के लिए।

क्लिडोनोग्राफ, जिसे कभी-कभी "लिचेनबर्ग कैमरा" कहा जाता है, असामान्य विद्युतीय उछाल के कारण लिचेंबर्ग के आंकड़ों के आकार और आकार को फोटोग्राफिक रूप से कैप्चर कर सकता है। बिजली लाइनों के साथ इस कारण विद्युत तीर.

क्लिडोनोग्राफ़िक मापन ने 1930 और 1940 के दशक में बिजली से प्रेरित वोल्टेज को सटीक रूप से मापने के लिए बिजली के शोधकर्ताओं और बिजली प्रणाली डिजाइनरों को सक्षम किया, जिससे बिजली की विद्युत विशेषताओं के बारे में महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान की गई।

इस जानकारी ने बिजली इंजीनियरों को प्रयोगशाला में समान विशेषताओं के साथ "कृत्रिम बिजली" बनाने की अनुमति दी ताकि वे बिजली संरक्षण के विभिन्न तरीकों की प्रभावशीलता का परीक्षण कर सकें। तब से, बिजली संरक्षण सभी आधुनिक प्रसारण और वितरण प्रणालियों के डिजाइन का एक अभिन्न अंग बन गया है।

यह आंकड़ा ध्रुवीयता के आधार पर विभिन्न आयामों के साथ सकारात्मक और नकारात्मक उच्च वोल्टेज ट्रांजिस्टर के क्लिडोनोग्राम के उदाहरण दिखाता है। ध्यान दें कि सकारात्मक लिचेंबर्ग आंकड़े नकारात्मक आंकड़ों की तुलना में व्यास में बड़े हैं, जबकि शिखर वोल्टेज समान परिमाण के हैं।

इस उपकरण का एक नया संस्करण, थिनोग्राफ, एक क्षणिक के टाइम-लैप्स "स्नैपशॉट्स" की एक श्रृंखला को कैप्चर करने के लिए विलंब लाइनों और कई क्लिडोनोग्राफ-जैसे सेंसर के संयोजन का उपयोग करता है, जिससे इंजीनियरों को उच्च वोल्टेज के साथ समग्र क्षणिक तरंग को पकड़ने की अनुमति मिलती है।

यद्यपि वे अंततः आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों द्वारा अधिग्रहित किए गए थे, 1960 के दशक में उच्च-वोल्टेज संचरण लाइनों पर बिजली और स्विचिंग ट्रांजिस्टर के व्यवहार का अध्ययन करने के लिए थियोनोग्राफ का उपयोग जारी रहा।

अब पता चला है लिचेंबर्ग के आंकड़े गैसों के विद्युत टूटने, तरल पदार्थ को इन्सुलेट करने और ठोस डाइलेक्ट्रिक्स के दौरान होते हैं। लिचेंबर्ग के आंकड़े नैनोसेकंड में बनाए जा सकते हैं जब ढांकता हुआ पर एक बहुत ही उच्च विद्युत वोल्टेज लागू किया जाता है, या वे छोटी (कम ऊर्जा) विफलताओं की एक श्रृंखला के कारण कई वर्षों में विकसित हो सकते हैं।

सतह पर या ठोस डाइलेक्ट्रिक्स के भीतर अनगिनत आंशिक निर्वहन अक्सर धीमी गति से बढ़ने वाले, आंशिक रूप से 2डी सतह लिचेंबर्ग आंकड़े या आंतरिक 3डी विद्युत पेड़ बनाते हैं।

2डी बिजली के पेड़ अक्सर दूषित बिजली लाइन इंसुलेटर की सतह पर पाए जाते हैं। छोटी-छोटी अशुद्धियों या रिक्तियों की उपस्थिति के कारण इंसुलेटर में मानवीय दृष्टि से छिपे हुए क्षेत्रों में या उन जगहों पर जहां इंसुलेटर शारीरिक रूप से क्षतिग्रस्त है, 3डी पेड़ भी बन सकते हैं।

चूंकि ये आंशिक रूप से संचालन करने वाले पेड़ अंततः इन्सुलेटर की पूर्ण विद्युत विफलता का कारण बन सकते हैं, ऐसे "पेड़ों" के गठन और विकास को रोकने के लिए सभी उच्च वोल्टेज उपकरणों की दीर्घकालिक विश्वसनीयता के लिए महत्वपूर्ण है।

स्पष्ट प्लास्टिक में लिचेंबर्ग के त्रि-आयामी आंकड़े पहली बार 1940 के दशक के अंत में भौतिकविदों अर्नो ब्राश और फ्रिट्ज लैंग द्वारा बनाए गए थे। अपने नए खोजे गए इलेक्ट्रॉन त्वरक का उपयोग करते हुए, उन्होंने खरबों मुक्त इलेक्ट्रॉनों को प्लास्टिक के नमूनों में इंजेक्ट किया, जिससे आंतरिक लिचेंबर्ग आकृति के आकार में बिजली का टूटना और जलना हुआ।

इलेक्ट्रॉनों — छोटे नकारात्मक आवेशित कण जो परमाणुओं के सकारात्मक रूप से आवेशित नाभिक के चारों ओर घूमते हैं जो सभी संघनित पदार्थ बनाते हैं। ब्रश और लैंग ने स्पंदित इलेक्ट्रॉन बीम त्वरक को चलाने के लिए डिज़ाइन किए गए मार्क्स के मल्टीमिलियन-डॉलर जनरेटर से उच्च-वोल्टेज दालों का उपयोग किया।

उनका कैपेसिटर डिवाइस तीन मिलियन वोल्ट की दालों को उत्पन्न कर सकता है और 100,000 एम्पीयर तक की अविश्वसनीय चरम धाराओं के साथ मुक्त इलेक्ट्रॉनों का शक्तिशाली निर्वहन करने में सक्षम है।

निवर्तमान उच्च-वर्तमान इलेक्ट्रॉन बीम द्वारा निर्मित अत्यधिक आयनित हवा का चमकदार क्षेत्र एक रॉकेट इंजन की नीली-बैंगनी लौ जैसा दिखता है।

स्पष्ट प्लास्टिक ब्लॉक में लिचेंबर्ग के आंकड़ों सहित काले और सफेद चित्रों का पूरा सेट हाल ही में ऑनलाइन उपलब्ध हो गया है।