Лампы дневного света

Для домашнего источника света используется газоразрядная трубка, наполненная парами ртути. На внутреннюю стенку трубки нанесен слой фотолюминофора. Он поглощает ультрафиолетовое излучение газового разряда. Ультрафиолет, также как и видимый свет, это поток мельчайших частиц — фотонов, но с большей энергией, чем у фотонов видимого света. Поглотив фотон ультрафиолета, фотолюминофор «отдает» его, причем двумя фотонами, но с энергией, вдвое меньшей.
При газовом разряде имеет место физическое явление под названием адсорбция. Адсорбцией называется связывание свободных молекул или атомов с поверхностью твердых тел. Если в газе есть не только нейтральные частицы, но и ионы, то адсорбция усиливается, давление газа постепенно уменьшается, уменьшается количество встреч электронов с нейтральными атомами и, в конце концов, прекращается газовый разряд. Во избежание этого в трубку помещают капельку ртути. Она является постоянным источником ртутного пара, то есть среды для газового разряда. Взамен частиц, адсорбированных стенками трубки, из капли испаряются новые атомы. Так обеспечивается длительная, стабильная работа трубки.


Будет ли в трубке достаточно заряженных частиц для прохождения через нее большого тока, а значит, для получения достаточно яркого света, зависит, в частности, от того, сколько электронов выбивается ионами, бомбардирующими электроды. Это явление называется вторичной эмиссией под действием ионов. Чтобы увеличить количество выбиваемых электронов, электроды покрывают специальным составом из солей бария, стронция, кальция. К сожалению, эта смесь не очень прочная, ниже прочности металлического электрода. Под действием бомбардировки ионами покрытие из смеси этих солей постепенно распыляется, в результате ток через лампу сильно уменьшается, и она выходит из строя. Для уменьшения катодного распыления поступают так же, как и для защиты нити лампы накаливания от сильного испарения — трубку заполняют инертным газом аргоном. Несмотря на введение в трубку аргона, газовый разряд и излучение света определяются по-прежнему только парами ртути. Почему? Дело в том, что у аргона выше, чем у ртути, потенциал ионизации, то есть скорость (и энергия) электронов недостаточна, чтобы превратить атом аргона в ион.
Еще одна проблема: чтобы возник газовый разряд, к лампе должно быть приложено достаточно высокое напряжение. Поэтому лампы, в которых желательно возникновение разряда при более низком напряжении, имеют специальные устройства — стартеры. Задача стартера — подогреть электроды. А из подогреваемого электрода освобождаются электроны и при более низком напряжении. Это дает возможность понизить напряжение, нужное для работы лампы.
Лампы дневного света на единицу затрачиваемой энергии излучают света в несколько раз больше, чем лампы накаливания, и служат они до выхода из строя в несколько раз дольше. Однако применяются они пока реже, чем лампы накаливания. Причин этому несколько. Одна из них — сила привычки. Другая причина экономического характера: дороже стоит сама лампа и необходимая для ее работы аппаратура. Но есть и более важное препятствие к их применению в домашних условиях: мерцание света. Дело в том, что для питания ламп применяется переменный электрический ток. В течение одной секунды сила тока сто раз увеличивается до максимального значения и уменьшается до нуля. Для ламп накаливания это не существенно, так как сильно разогретая нить не успевает охладиться за столь короткие промежутки времени. А вот в газоразрядной лампе свечение начинает пульсировать с той же частотой, и это утомляет наши глаза.