Покоренный электрон

Непригодные для освещения, ртутно-кварцевые лампы оказались полезными в медицине. Их называют лампами «горного солнца» или просто «кварцем». Врачи стали применять их для лечебных целей. Колбы таких ламп делают из кварца, так как кварц очень прозрачен для ультрафиолетовых лучей.

Человеку для сохранения здоровья нужен солнечный свет, особенно его ультрафиолетовая часть. Зимой люди не получают необходимой им порции солнечных лучей: у них начинается «световое голодание», которое служит причиной многих заболеваний.

В Советском Союзе в рудниках, угольных шахтах, на строительстве тоннелей, или в цехах, где люди работают исключительно при искусственном свете, а также в школах, ремесленных училищах, расположенных в северных широтах, устраивают специальные фотарии.

Фотарий — это как бы столовая для питания человеческого организма ультрафиолетовыми лучами. В фотариях горят лампы «горного солнца», их излучение дает человеку ультрафиолетовые лучи, необходимые для укрепления организма. Разумеется, когда применяют ртутно-кварцевые лампы для лечебных целей, то глаза защищают специальными очками (рис. 82).

Рис. 82. Лечение «горным солнцем» — светом ртутнокварцевых ламп.

Лампами «горного солнца» снабжены в Советском Союзе все детские лечебные учреждения. Лучами этих ламп лечат рахит и многие другие заболевания, вызываемые «световым голоданием».

Победа русского света

Газосветные трубки, наполненные неоном; аргоном, гелием, парами натрия, украсили улицы и витрины магазинов огнями разноцветных вывесок и реклам.

Рис. 83. Газосветные трубки приспособили для рекламных надписей и освещения витрин.

Но эти осветительные приборы излучают цветной свет, и поэтому все попытки заменить электрическую лампочку — газосветной потерпели неудачу. Ни один газ и никакая смесь газов не дают нормального белого света.

Пытаясь создать новые светильники, изобретатели меняли давление газов в трубках; вместо того, чтобы откачивать газ, создавая разрежение, накачивали его в лампу, доводя давление до 20, 30 и даже до 100 атмосфер.

При давлении в 100 атмосфер яркость аргонортутных ламп превышает яркость Солнца, но свет остается все равно неприятным, зеленовато-фиолетовым. Ртутные лампы высокого давления нашли применение в прожекторных установках, но для комнатного освещения они совершенно непригодны.

Белый свет испускают только твердые или жидкие тела, и поэтому изобретение белых газосветных ламп казалось совершенно невозможным делом. Ведь для того, чтобы заставить вещество в газосветной трубке светиться, его надо превратить в пар, а превратившись в пар, оно неминуемо теряет способность излучать белый свет. Это был тупик, препятствие, которое кроется в самой природе вещества.

Однако непреодолимость этого препятствия оказалась кажущейся. Выход из тупика нашел в 1931 году академик С. И. Вавилов.

Советские физики, продолжая труды русских изобретателей, создавших электрическое освещение, положили начало новой эпохе в светотехнике. В 1938 году появились первые люминесцентные лампы дневного и белого света.

Лампа дневного света — это стеклянная трубка диаметром от 15 до 50 миллиметров и длиной в 40 сантиметров и более. В трубку введено несколько миллиграммов ртути и небольшое количество аргона. Аргон в лампе нужен для лучшего использования электрической энергии в разряде, свечение же разряда дают в основном пары ртути.

Лампочка питается переменным током обычного «городского» напряжения в 127 вольт.

Разряд в лампе поддерживается электронами, вылетающими из раскаленных электродов. Электроды лампы предварительно накаливают электрическим тонком. Как только электроды прогреются и возникнет интенсивный разряд, особое реле автоматически выключает ток накала. В дальнейшем температура электродов поддерживается за счет ударов ионов о поверхности электродов.

В такой трубке светятся пары ртути, но их ультрафиолетовое излучение не выходит наружу. Оно целиком остается в трубке, а глаз видит свет, испускаемый твердым веществом — люминофором, которым покрыта внутренняя поверхность трубки.

В этом-то и состоит основная идея С. И. Вавилова: цветное излучение газового разряда превращается в белый свет с помощью люминофоров — веществ, которые способны светиться под воздействием ультрафиолетовых лучей. Люминофоры были известны раньше, ими покрывали экраны осциллоскопов, стрелки компасов и самосветящиеся циферблаты и пр.

Состав смеси люминофоров можно подобрать так, что она будет испускать «дневной» свет, то есть свет, подобный свету ясного дня (солнце плюс голубое небо), или белый свет, похожий на свет, рассеянный облаками. Люминофор служит в трубке световым трансформатором, он поглощает одни лучи и испускает другие, нужные нам. Хотя свет паров ртути очень богат ультрафиолетовыми лучами, но эти вредные для зрения лучи полностью поглощаются люминофором и стеклом. Мягкое матово-белое свечение люминофоров в этих лампочках совершенно безвредно и приятно для глаз.

Лампы «дневного» света втрое экономичнее электрической лампочки.

Лампы «белого» света дают свет более «теплый», с легким желтоватым оттенком; они в четыре раза экономичнее электрических лампочек, так как преобразуют в свет 10–12 % потребляемой энергии.

Новые источники света быстро завоевали всеобщее признание. У нас в Советском Союзе лампы «дневного» света спустились в шахты, освещают заводские цехи, музеи, выставки, витрины магазинов. Новые лампы уже начали вытеснять лампочку накаливания.

Лампы «черного» света

Лампы «белого» света не дают ультрафиолетовых лучей. Оказалось возможным создать лампы, которые, наоборот, не дают видимого света, а испускают только ультрафиолетовые лучи. Эти лампы действительно черные, они сделаны из черного стекла, и заметить — горит такая лампа или не горит — может только опытный человек.

Конструкция ламп «черного» света разработана тоже под руководством академика С. И. Вавилова. Первая лампа этого типа, построенная советскими учеными, называлась «Аида» (рис. 84).

Рис. 84. Лампа «Аида».

Последующие выпуски черных ламп обозначаются маркой «ЧРК», что значит: черная ртутно-кварцевая (рис. 85).

Рис. 85. Лампа «черного света».

По своему устройству «ЧРК» — обычная ртутно-кварцевая лампа, в которой светятся пары ртути.

Эта лампа помещена внутри колбы из специального сорта стекла, так называемого «увиолевого», прозрачного для ультрафиолетовых лучей. Чтобы сделать колбу непрозрачной для видимых лучей, к стеклу примешивают окиси никеля и кобальта. Такое стекло не пропускает видимого света, но оно прозрачно для ультрафиолетового излучения.