9 місяців тому
Немає коментарів

Sorry, this entry is only available in
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.

For the sake of viewer convenience, the content is shown below in the alternative language. You may click the link to switch the active language.

До сих пор мы интересовались только энергетической стороной получения света. С этой точки зрения было бы вполне удовлетворительно, если бы мы нашли такой источник света, который имел бы в своём излучении зна­чительную долю квантов видимого света и совсем не излу­чал бы ни инфракрасных, ни ультрафиолетовых квантов. При этом нужно ещё учесть и то обстоятельство, что, как показали специальные исследования, даже видимые лучи неодинаково воздействуют на глаз. Красные и фио­летовые действуют слабее, жёлтые и голубые сильнее, а всего сильнее действуют зелёные лучи (на границе с жёл­тыми) с энергией квантов около 2,23 э-в.

Графически чувствительность глаза по отношению к разным лучам изображена на рис. 13. По горизонтали здесь показаны цвета лучей и соответствующая им энер­гия квантов, а по вертикали — чувствительность глаза по отношению к соответствующим квантам. За единицу при­нята чувствительность глаза по отношению к квантам с энергией 2,23 э-вПоэтому экономически наиболее вы­годным был бы такой источник, который излучал бы кванты только с энергией 2,23 э-в.

Чувствительность глаза по отношению к лучам с разной энергией квантов...

Чувствительность глаза по отношению к лучам с разной энергией квантов…

Однако в деле получения света есть не только энерге­тическая сторона. Получая свет от какого-нибудь источ­ника, мы чрезвычайно заинтересованы в качестве этого света, в его составе, то есть в относительной доле квантов, соответствующих разным цветам. Если для того, чтобы не наткнуться на улице на встречного прохожего, нам доста­точно даже очень слабого освещения, то в большинстве случаев в нашей жизни этого мало. Нам важно, чтобы свет, падающий на окружающие нас предметы, не иска­жал их внешнего вида, их естественной окраски.

Но что же такое естественная окраска предмета? По­чему тот или иной предмет кажется нам жёлтым, крас­ным, зелёным и т. п.?

Падая на поверхность любого тела, свет частично по­глощается, иногда частично проходит насквозь, и частично отражается. При этом разные тела по-разному отражают кванты разных энергий. Например, сера отражает значи­тельную часть падающих на неё квантов, соответствующих жёлтому свету. Лучи эти, попадая к нам в глаз, и создают то ощущение жёлтого цвета, по которому мы определяем цвет серы. Но что будет, если в том свете, который па­дает на поверхность серы, будут полностью отсутствовать «жёлтые» кванты? При таком освещении сера покажется нам чёрной.

Цвет тела меняется не только в том случае, когда пол­ностью отсутствуют кванты какой-нибудь определённой энергии, но и тогда, когда меняется относительное число квантов разных энергий.

Таким образом, цвет тела является свойством не только самого тела, но и того света, которым это тело освещено. Необходимо, очевидно, условиться о том, какой состав света считать нормальным.

На протяжении своей многовековой истории человек непрерывно пользовался дневным светом солнца и чело­веческий глаз в процессе развития наилучшим образом приспособился к этому свету. Поэтому естественно в качестве нормального света принять солнечный свет. Ха­рактерно, что человеческий глаз наиболее чувствителен именно к тем квантам, которые в доходящих до нас сол­нечных лучах содержатся в относительно наибольшем ко­личестве.

Следует, впрочем, отметить, что даже слова «солнеч­ный свет» не дают вполне определённой характеристики состава света. В разное время суток, при разной погоде, около моря или на горах свет солнца различен не только по своему количеству, но и по составу. Кому не приходи­лось видеть, как меняются все краски природы при вечер­ней заре?

Сложность вопроса усиливается и тем, что при разной освещённости изменяется чувствительность глаза по отно­шению к разным квантам. При слабом освещении глаз значительно лучше воспринимает синие и фиолетовые лучи, чем оранжевые и красные, поэтому в сумерках всё приобретает синие и фиолетовые оттенки.

Как же правильно выбрать образец нормального днев­ного света? Нужно было ввести какой-то «средний солнеч­ный свет», о составе которого следовало заранее догово­риться. Такой условный дневной свет с точным соот­ношением количества квантов разной энергии был уста­новлен на международной конференции в 1931 г. Имен­но с ним теперь сравнивают все искусственные источники света..

Чтобы окраска окружающих нас предметов при ис­кусственном свете казалась нам такой же, как при днев­ном, или, как мы часто говорим, чтобы предметы имели естественные цвета, необходимо состав искусственного света приблизить к составу естественного.

В какой же мере это соблюдается при том искусствен­ном освещении, к которому мы все привыкли, то есть при освещении электрическими лампочками накаливания?

Если мы проанализируем состав света, излучаемого лампочками накаливания, то обнаружим значительный не­достаток квантов больших энергий, то есть соответ­ствующих синему и фиолетовому цвету. Это и понятно, так как нить лампочки имеет температуру «только» около 2300° С.

При этой температуре больше всего излучается инфра­красных квантов с энергией около 1,3 э-вгораздо меньше квантов с энергией 1,6 э-в (красные лучи) и совсем мало с энергией 2,6—3,2 э-в (синие и фиолетовые лучи). По­этому всякий предмет, который днём нам кажется синим или фиолетовым, вечером при электрическом освещении будет нам казаться практически чёрным. Каждому, ко­нечно, хорошо известно, что при электрическом свете си­ний костюм выглядит, как чёрный.

Итак, помимо низкой экономичности, применяемые сейчас лампочки накаливания имеют ещё один большой недостаток — состав даваемого ими света резко отли­чается от нормального солнечного света. Поэтому привыч­ная окраска окружающих нас предметов сильно иска­жается. Впрочем, мы к этим искажениям уже в значи­тельной степени привыкли и в обыденной жизни на них почти не обращаем внимания.

Однако в ряде случаев очень важно получить окра­ску предметов, соответствующую нормальному дневному свету.

Так, производства, связанные с подбором и контро­лем цветов (окраска -тканей, изготовление художествен­ных фарфоровых изделий и т. п.), не могут давать продукцию высокого качества при освещении электриче­скими лампочками накаливания, либо требуют выработки своеобразных и сложных методов контроля, который по­зволял бы по окраске предметов при искусственном осве­щении определять их естественные цвета, т. е. окраску при нормальном солнечном свете.

Особенно важно сохранить естественную передачу цвета в художественных музеях, где применение искусст­венного освещения может полностью исказить краски, по­ложенные художником. Поэтому до последнего времени все художественные музеи были открыты только днём, хотя для лучшего обслуживания населения, занятого на работе гораздо удобнее, чтобы музеи были открыты и в вечерние часы.

Если освещение лампочками накаливания не может нас удовлетворить в тех случаях, когда требуется правиль­ная передача цвета, то при использовании свечения, воз­никающего при прохождении электрического тока через газ, дело обстоит ещё хуже. Мы уже знаем, что это све­чение по своему составу очень сильно отличается от бе­лого цвета. В тех случаях, когда молекулы газа содержат по одному атому, в излучении газа будут кванты только нескольких определённых энергий. Так, например, пары металла натрия при прохождении через них электриче­ского тока излучают главным образом кванты с двумя близкими друг к другу энергиями, около 2,1 э-в (что со­ответствует жёлтому цвету, хорошо воспринимаемому глазом).

Опытные лампы, наполненные парами натрия, дейст­вительно оказались чрезвычайно экономичными, однако их однотонный жёлтый свет так неприятен, что от них при­шлось отказаться.

Немногим лучше результаты при использовании газов с молекулами, содержащими по несколько атомов. Хотя в этом случае набор излучаемых квантов гораздо разно­образнее, никак не удаётся добиться света, достаточно близкого к солнечному.

Исследования показали, что свечение разряда в раз­реженном газе всегда окрашено в цвета, которые зависят от состава и давления газа. Всем, конечно, хорошо изве­стны широко применяемые для реклам яркие трубки — красные, наполненные неоном, синие — аргоном и т. п. Но если подобные трубки пригодны для рекламы и ряда технических целей, то вряд ли кто-нибудь захочет применить их для освещения, в особенности бытового.

В некоторых газах, как, например, в парах ртути, глав­ная часть свечения падает на невидимые ультрафиолето­вые лучи. Такие трубки также для освещения не годятся, но применяются в медицине. Стенки их изготовляются из плавленого кварца, пропускающего ультрафиолетовые лучи. Вот почему облучение этими трубками обычно на­зывается «облучением кварцем».

Итак, мы видим, что свечение, возникающее при про­хождении электрического тока через газ или, как говорят, при электрическом разряде в газе, не может быть непо­средственно использовано для освещения из-за своей окра­ски, несмотря на его высокую экономичность. Поэтому, хотя явления разряда в газах и, в частности, яркое свече­ние газа под действием тока давно известны, все попыт­ки использовать для освещения это свечение были безус­пешны до недавнего времени.

Решить эту задачу удалось только тогда, когда на по­мощь было привлечено ещё одно интересное и важнее физическое явление, о котором речь будет идти в сле­дующей главе.