СВЕТЯЩИЕСЯ ТРУБКИ

ПОЧЕМУ МУЗЕЙ ОТКРЫТ ТОЛЬКО ДНЁМ?

О 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-в. Поэтому экономически наиболее вы­годным был бы такой источник, который излучал бы кванты только с энергией 2,23 э-в.

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-в, гораздо 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 отнотонный 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.