Газоразрядные люминесцентные лампы
Есть источник света, у которого достаточно оснований считаться родней молнии. Что такое молния? С точки зрения физика это — электрический ток в атмосфере. Явление протекания электрического тока через газ называется газовым разрядом.
Рассмотрим газовый промежуток, на краях которого находятся электроды с разными потенциалами. Газ — это нейтральные молекулы или атомы, на которые электрическое поле, созданное электродами, не действует, и поэтому ток через газ не идет. Если быть точным, то надо сказать, что в газе всегда существует некоторое количество заряженных частиц, создаваемых космическими лучами и радиацией из недр Земли. Но их так мало, что создаваемый ими ток ничтожен, и им можно пренебречь.
Однако в газовом промежутке действуют процессы, которые могут существенно изменить картину. Иногда для этого достаточно увеличить приложенное к газовому промежутку напряжение. До повышения напряжения газовый промежуток можно было сравнить с пустынной улицей, по которой транспорт не ездит, и лишь изредка не спеша, пройдет одинокий пешеход. Но при увеличении напряжения он уже напоминает переполненный людьми и мчащимися автомашинам проспект. Те немногие электроны, которые имелись в газе, ускоренные повышенным напряжением, при столкновении с атомами освобождают из них электроны. Все эти электроны движутся с огромной скоростью, по пути выбивая из атомов новые электроны, и количество их возрастает лавинообразно. Нейтральные атомы, лишенные электрона, также превращаются в заряженные частицы — ионы. Поскольку они заряженные, они тоже ускоряются электронным полем и «с размаху» ударяются в отрицательный электрод. Под действием ударов ионов из электрода опять выбиваются электроны. Они, в свою очередь, сами начнут двигаться через газовый промежуток, ускоряясь и создавая новые электроны.
Выделение света при газовом разряде и при тепловом излучении имеет характерные особенности. При тепловом движении электронов их энергии приобретают самые различные значения. Электроны в атоме газа имеют некоторый набор строго определенных значений энергии. Чтобы освободить из атома самые слабо связанные электроны, им надо сообщить также определенные значения энергии. «Лишняя энергия», превращаемая в свет при газовом разряде, тоже имеет лишь определенные значения. Поэтому свет, испускаемый при соединении электрона с ионом, имеет лишь определенные длины волн, а значит, и цвет. Причем цвет свечения газа соответствует той длине волны, на которой больше всего выделяется света. Важный вывод: газоразрядные лампы, в отличие от ламп накаливания, излучают свет в узкой части спектра, иными словами — светятся вполне определенным цветом. В этом легко убедиться ночью на улице. Буквы для рекламы, для вывесок многих магазинов сделаны из стеклянных трубок, в которых происходит газовый разряд. Обычно все их называют неоновыми трубками, что не всегда верно. Если буквы красные, это значит, что в трубке на самом деле газ неон. Именно он, в основном, дает такого цвета свечение при соединении электрона с ионом. Если цвет свечения густо синий, значит, в трубке газ аргон. А белесо-синий цвет дают пары ртути.
Таким образом, наблюдаемый во время грозы газовый разряд (молния) сродни именно газоразрядным источникам света. Разумеется, на кухне ярко-красное свечение неона или синее аргона и светло-синее — паров ртути — не к месту. Чтобы получить домашний источник света, пришлось использовать еще одно явление — люминесценцию. Люминесценцией называется свечение тела, возникающее в ответ на некоторые внешние воздействия. В зависимости от того, каково было первоначальное воздействие, различают разновидности люминесценции. Так, мы хорошо знаем катодолюминесценцию. Это явление свечения некоторых материалов под действием электронной бомбардировки.
Катодолюминесценция вызывает свечение экранов телевизоров, мониторов компьютеров и игровых автоматов. В источниках света используется другой вид люминесценции — фотолюминесценция. Так называется свечение материала под действием поглощенного света.
