ХОЛОДНЫЙ СВЕТ

«ХОЛОДНЫЙ» СВЕТ В ТЕХНИКЕ И БЫТУ

Юминесцентные лампы в настоящее время уже до­вольно широко применяются в нашей жизни. Есть от­расли промышленности, в которых применение люминес­центных ламп оказалось очень важным и полезным. На текстильных фабриках при таком освещении ясно видны детали тканей, цвета их узоров выглядят в ис­тинном свете. При свете люминесцентных ламп значи­тельно повышается производительность труда в типо­графиях и на некоторых других предприятиях. Важное применение люминесцентная лампа нашла для освеще­ния обширных залов, вестибюлей, вокзалов, театров и кино, магазинов. Новое освещение находит все большее применение в быту и в технике.

Однако этим далеко не ограничивается использование «холодного» свечения тел. Явление люминесценции ис­пользуется наукой и техникой для самых разнообразных целей.

Люминесценция твердых люминофоров (кристалло - фосфоров) нашла широкое применение в декоративной живописи. Она используется, например, в театрах и в цир­ках. Особенно эффектны балеты и детские сказочные пьесы, в которых применяются светящиеся костюмы, деко­рации. Вот перед нами зимний пейзаж: мохнатые засне­женные лапы елей, поле, покрытое снежным покровом, снег на крышах домов. Но стоит только красавице-девуш - ке повернуть волшебное кольцо на пальце, и мгновенно все оживает и преображается: нет уже никакого снега, в один миг луг покрывается яркими цветами, в зеленой траве алеют ягоды земляники. Как это делается?

На театральных декорациях, изображающих зиму, на­писанных обычными масляными красками, художник по­верх этих красок пишет при помощи кристаллофосфоров летний пейзаж. Светящиеся краски, состоящие из порош­ков люминофоров, почти незаметны на фоне обычных кра­сок, особенно издали, пока они не светятся. Когда зиму надо превратить в лето, включаются скрытые от зрителя источники ультрафиолетового излучения — ртутные лам­пы, и светящиеся краски начинают светиться и перели­ваться различными цветами. Чтобы зрителям не был ви­ден синевато-зеленый свет, излучаемый ртутными лампами вместе с ультрафиолетовым, лампы прикрываются осо­быми светофильтрами — темными стеклами, содержа­щими окись никеля; такие стекла не пропускают видимых лучей света, но хорошо пропускают невидимые ультра­фиолетовые лучи.

Обычные краски, которыми пишут картины художники, имеют недостаточно насыщенные тона. Это значит, что, например, красная или зеленая краска, кроме красных или зеленых лучей, отражает еще и другие побочные лучи, не красного и не зеленого двета, лучи, не нужные художнику, лишние в его картине. Кроме того, обычные краски недо­статочно ярки: белая—недостаточно бела, черная — недо­статочно черна и т. д. Светящиеся краски могут иметь весьма насыщенные тона, так как они испускают свет только определенных длин волн; всегда можно подобрать такие люминофоры, которые будут излучать свет только таких цветов, которые нужны художнику. Насыщенность цвета свечения люминофоров гораздо больше, чем насы­щенность обычных художественных красок.

Во многих магазинах в крупных городах широко при­меняются люминесцирующие рекламы. В витринах стоят муляжи и макеты, изображающие фрукты, овощи и другие предметы; они покрыты светящимися составами. Тут же незаметно сбоку или снизу установлены ртутные лампы, прикрытые черными стеклами—светофильтрами. Излу­чаемые лампами невидимые ультрафиолетовые лучи па­дают на светящиеся составы, и на витрине «оживают» овощи и фрукты: яблоки и груши светятся нежным зеле - новато-желтым и розовым светом, виноградные лозы — зеленым или темно-лиловым светом.

Несколько лет назад советский специалист инженер П. П. Воронцов в г. Иванове начал работу по внедрению светящихся составов в текстильную промышленность. Ему удалось получить красивые светящиеся ткани, покрытые несмываемыми светящимися красками; их можно стирать и гладить, и при этом они не теряют способности светиться. Такие ткани уже сейчас вырабатываются в небольшом ко­личестве, в виде опыта, на ивановских текстильных фабри­ках. Для окраски таких тканей применяются люминофоры длительного действия, запасающие днем энергию от сол­нечных лучей, а с наступлением темноты отдающие ее в виде света различных цветов.

Особенно широкое применение светящиеся ткани могут найти для декоративных целей: для праздничных и карна­вальных костюмов, детских елок и т. д.

Необычайно красиво выглядят комнаты, задрапирован­ные светящимися тканями. В такой комнате ночью разли­вается тусклый, не утомляющий глаз свет; он не мешает спать и в то же время дает возможность найти то, что надо, не включая электрического освещения. «Светящиеся стены» кажутся прозрачными, стеклянными, кажется, что свет скрыт где-то за стеной и пронизывает ее насквозь. Тот, кто впервые видит светящуюся стену или колонну, обычно не решается даже прислониться к ней, боясь «раздавить стекло».

Если в пластмассу ввести сернистый цинк и сделать из нее абажур для настольной лампы, то во время горения лампы сернистый цинк будет поглощать энергию, а стоит только погасить лампу, как начнет светиться сам абажур, слабо освещая все окружающее пространство.

Светящимися составами из сернистого цинка, активи­рованного медью, можно покрывать различные надписи, которые должны быть видимы в темноте: таблички с на­званиями улиц в городах, различные надписи в вагонах, на пароходах, на вокзалах.

С помощью люминесценции можно иногда обнару­жить то, что остается невидимым для невооружен­ного глаза.

Некоторые тела и предметы выглядят в свете уль­трафиолетовых лучей совершенно не так, как при обычном освещении, потому что отдельные участки или отдельные составные части этих тел, предметов под воздействием ультрафиолетовых лучей начинают люми - несцировать.

Вот на заводе выпущена металлическая деталь. На вид поверхность ее безукоризненна, на ней незаметно никаких трещин, изъянов. Но наш глаз не обнаружит мелких трещин, а между тем они при работе могут послу­жить причиной аварии. Люминофоры позволяют обнару­жить мельчайшие трещины и изъяны на поверхности металлического изделия. Подлежащую обследованию по­верхность покрывают раствором органического люмине - сцирующего вещества, а затем стирают раствор с поверх­ности; он остается лишь в мельчайших трещинах. После
этого деталь освещают ультрафиолетовым светом. Люми­нофор, оставшийся в трещинах, светится, и трещины ста­новятся ясно видимыми (рис. 9). Такой способ отбраковки деталей уже применяется на заводах. Этот способ назы­вается люминесцентной дефектоскопией. При этом способе

Можно применять люминофоры мгновенного действия, пере­стающие светиться сразу же после выключения источника ультрафиолетового излучения.

Некоторые минералы сами являются естественными люми­нофорами и светятся, если их облучать ультрафиолетовыми лучами. По цвету свечения можно сказать, с каким мине­

Ралом мы имеем дело, а по яр - Рис. 9. Люминесцентная де - кости свечения определить, как

Фектоскопия. Изделие с тре - много данного минерала со -

Щиной, образовавшейся при держит горная порода. Такой

Закалке. Раствор люмино - пппртгргтртшя нячыяяетгя

Фора светится в трещине под спосо° определения называется

Действием ультрафиолето - люминесцентным анализом.

Вых лучей. Некоторые камни светятся

Не под действием ультрафиоле­товых лучей, а под действием рентгеновых лучей, сами излучая ультрафиолетовые лучи, которые можно обнару­жить по воздействию их на фотопластинку.

Люминесцентный анализ применяется для отбраковки д сортировки стекол, так как некоторые сорта светятся светом того или иного оттенка при облучении их ультра­фиолетовыми лучами.

Художники прошлого часто писали картины такими красками, в состав которых входили вещества, способные светиться под действием ультрафиолетовых или рентге­новых лучей. Эти лучи позволяют обнаружить ста­ринную картину, поверх которой писал более поздний художник, произведения которого имеют гораздо меньшую художественную ценность.

Достаточно такую «двухслойную» картину осветить ультрафиолетовыми или рентгеновыми лучами, и древняя живопись начинает просвечивать из-под более позднего слоя краски.

Археологи, занимающиеся изучением предметов быта и орудий древних людей, палеонтологи, изучающие остатки древних животных и растений, пользуются люми­несцентным анализом для того, чтобы обнаружить тонкие детали изучаемых ими предметов, которые светятся под действием ультрафиолетовых или рентгеновых лучей и от этого на них ясно выступают незаметные при обычном свете детали (рис. 10).

Люминесцентный анализ за последние годы стал ши­роко применяться в микроскопии. Для. освещения пред­мета, рассматриваемого в микроскоп, применяются особые ртутные лампы, дающие узкий пучок ультрафиолетовых лучей. Препарат, рассматриваемый в микроскоп, окраши­вается светящимися красками. При этом в поле зрения микроскопа ясно выступают такие детали в строении рас­тительных или животных тканей, которые при обычном освещении совсем не удается заметить.

Некоторые виды болезнетворных бактерий тоже удается окрасить светящимися под действием ультрафио­летовых лучей йеществами. При такой обработке препа­рата даже одна-единственная бактерия, если она попадет в поле зрения микроскопа, становится видимой, так как от нее: излучается свет.

Люминесцирующими веществами покрываются экраны для рентгеновских исследований. Лучи Рентгена для глаз невидимы, но они заставляют светиться некоторые веще­ства, например сернистый цинк, некоторые соединения платины и др. Этими веществами покрывают особые экраны. Те места на экранах, на которые падают рентге­новы лучи, светятся в темноте голубоватым светом. Если между рентгеновской трубкой и таким экраном поместить какую-нибудь часть человеческого тела, например руку, то на экране ясно будет видно изображение ее, причем кости дают темные тени, резко очерченные; при просвечи­вании хорошо видны повреждения костей: трещины, пере­ломы и т. д. При просвечивании желудка или пищевода больному дают глотать манную кашу, смешанную с порош­ком сернокислого бария. Сернокислый барий непрозрачен для рентгеновых лучей. Пищевод, желудок или кишечник постепенно заполняются кашей с сернокислым барием, а в это время врач производит наблюдение над состоянием этих органов, ясно вырисовывающихся на экране. Таким

Рис. 10. Примеры люминесцентного анализа. Свечение остатков кости, включенных в известняк: а) кость в дневном свете, б) кость в ультрафиолетовом свете.

Путем можно обнаружить расширение желудка, сужение пищевода и другие болезни. Некоторые органы, как, на­пример, сердце, сами дают довольно хорошо различимые тени на рентгеновском экране, и по контурам этих теней врач может судить, нет ли у больного расширения сердца или другого сердечного заболевания.

Очень большое значение имеют люминофоры для теле­видения. Современный телевизор[16]) невозможно соорудить без применения люминофоров: ими покрыт экран теле­визора, то есть та часть его, на которой получается изо­бражение. В телевизионных трубках люминофоры полу­чают энергию от потока электронов — электронного луча, быстро бегающего по экрану и рисующего на этом экране все те изображения, которые мы видим в телевизоре. Во всех местах, на которые попадает электронный луч, он заставляет светиться кристаллы люминофоров; это свече­ние, отличающееся в различных местах экрана различной яркостью, и создает изображение. Для телевизоров нужны люминофоры мгновенного действия с очень быстрым зату­ханием свечения, иначе одно изображение стало бы накла­дываться на другое и мы ничего не смогли бы разобрать на экране телевизора.

Кроме светящихся составов мгновенного и длительного действия, существуют еще так называемые составы по­стоянного действия. Их используют, например, для покры­тия стрелок и цифр в часах. Составы постоянного действия не нуждаются в облучении светом Солнца или ультрафио­летовыми лучами. Они светятся все время, причем све­тятся без предварительного облучения.

Откуда же такие составы получают энергию, необходи­мую для свечения?

Они получают ее от радиоактивных веществ, приме­шанных к светящемуся составу. В природе существуют элементы, ядра атомов которых непрочны и сами собой время от времени распадаются, превращаясь в ядра атомов других элементов[17]). При этом распаде атомов всегда освобождается некоторое количество энергии. Если такое радиоактивное вещество подмешать к люминофору, то люминофор будет поглощать часть энергии, освобож­дающейся при распаде атомов радиоактивного вещества, а затем отдавать эту энергию в виде света.

Процесс превращения атомов радиоактивного веще­ства происходит сам собою и не прекращается ни при на­гревании, ни при охлаждении. Поэтому светящиеся со­ставы постоянного действия светятся непрерывно, и днем, и ночью, и летом, и зимой. Можно подумать, что такой све­тящийся состав вообще будет светиться бесконечно долго, так как некоторые радиоактивные вещества распадаются в течение тысячелетий. На самом деле это не так. Дело в том, что излучения, испускаемые радиоактивными веще­ствами, обычно довольно быстро разрушают самое светя­щееся вещество — люминофор, и свечение таких соста­вов постоянного действия постепенно становится все менее ярким и, наконец, совсем затухает.