Покоренная плазма

Плазма и дневной свет

В магазине, над входом которого плазменной «кистью» сделана надпись «Электрические товары», всегда много покупателей. На полках — всякая всячина: провода, выключатели, розетки, батареи для фонарей и приемников, электрические утюги, вентиляторы и пылесосы. Много там также разных электрических ламп — от самых маленьких, величиной в полнаперстка, до самых больших, которые нужно брать обеими руками. Товары быстро переходят от продавцов к покупателям, и рабочим магазина приходится то и дело приносить откуда-то увесистые ящики, доверху наполненные новыми богатствами.

В последние годы в таких магазинах все чаще и чаще можно услышать вопрос, с которым покупатели обращаются к продавцам:

— Лампы дневного света есть? Покажите, пожалуйста.

Продавец ставит на прилавок настольную лампу дневного света. Даже внешне эта лампа отличается от обычной: отражатель у нее не сферический, а удлиненный и под ним вместо баллона лампы длинная белая трубка. Когда же лампу включишь… впрочем, пока не буду об этом говорить, а расскажу вначале, какие недостатки дешевой и удобной лампы накаливания заставляют покупателей отказываться от нее и платить в несколько раз больше за лампу дневного света.

Об одном «узком» месте лампы накаливания мы уже говорили. Это малая светоотдача, а значит, и малая экономичность. Из всей электроэнергии, затрачиваемой на разогрев спирали лампы, лишь 2–2,5 процента превращается в свет. Остальные 98 процентов пропадают напрасно, они тратятся на нагревание воздуха и на невидимое ультрафиолетовое излучение.

Таким образом, с точки зрения к. п. д. лампа накаливания — далеко не совершенный прибор.

Есть у нее еще один существенный недостаток.

Задумывались ли вы, почему картина художника, ткани и различные предметы при обычном электрическом освещении выглядят иначе, чем днем? Красные, оранжевые и желтые цвета становятся заметнее, ярче, а синие тона бледнеют. Ответить на этот вопрос нетрудно, если заглянуть в спектральную «анкету» лампы накаливания. В этой «анкете» ясно сказано, что лампа накаливания щедро излучает красные, оранжевые и желтые лучи и очень скупится на синие.

А ведь это влечет за собой и более серьезные неприятности, чем неверное восприятие цветов картины художника. В текстильном или в химическом производстве ночью невозможно сортировать ткани или материалы по цвету. Врач-хирург, обнаруживший во время операции опухоль, не может по цвету определить ее характер. Да мало ли где может подвести такой искаженный свет!

Инженеры-светотехники пробовали исправлять «продукцию» лампы накаливания. Они, например, делали колбу из подсиненного стекла, которое задерживало излишек красных лучей и свободно пропускало синие. Но эта «победа» стоила иного поражения: лампы освещали хуже и приходилось тратить лишние киловатт-часы электроэнергии для питания дополнительных ламп.

Выйти из тупика снова помогла плазма. Но помогла особенным образом.

Ученые не стали ломать голову над тем, чтобы заставить плазму излучать свет, похожий на солнечный. Они взяли за основу экономичность и остановили свой выбор на электрическом разряде в парах ртути. Сам по себе этот разряд далек от совершенства — вспомните хотя бы попытку осветить улицу Горького дуговыми ртутными лампами! — но плазма этого разряда рождала другое сырье, без которого проблему дневного света решить нельзя. Когда в разрядной трубке давление паров ртути достигает лишь нескольких миллиметров, большую часть излучения такого разряда составляют ультрафиолетовые лучи. Они и являются тем «сырьем», без которого лампа работать не может.

В стеклянной трубке лампы дневного света плазма непрерывно рождает ультрафиолетовые лучи. Но лучи эти не вырываются из лампы. Они ударяются в пленку белого вещества-люминофора, покрывающего тонким слоем внутреннюю поверхность трубки. А дальше все происходит, как в дуговой ртутной лампе, освещающей в наши дни многие улицы и площади городов.

Только в лампе дневного света люминофор имеет более сложный состав. Он не ограничивается излучением красных и желтых лучей, как в дуговой ртутной лампе, а излучает все лучи — от красного до фиолетового, — которые в смеси дают свет, очень похожий на дневной.

На первый взгляд все это кажется простым. Но это только кажется. Лампа дневного света — прибор, создать который стало возможным только при современной технике. Возьмем хотя бы люминофор. Эти мельчайшие крупинки в один — три микрона в диаметре включают в себя соединения магния, вольфрама, кальция, серы и других элементов. Для приготовления его используются вещества более чистые, чем для химического анализа. А как строги требования к излучению плазмы! Она должна иметь только определенный спектр. Сколько усилий приложили ученые, среди которых первым нужно назвать академика С. И. Вавилова, чтобы заставить люминофоры излучать рассеянный дневной свет!

Труд ученых не пропал даром. Сейчас каждый вечер зажигаются лампы дневного света всюду — в квартирах, читальных залах, школах, больницах, картинных галереях. Пришли они в цеха заводов и в угольные шахты, успешно применяются и для освещения улиц.

Видя эти светящиеся трубки, помогающие нам продлить день, мы теперь знаем, что внутри них неутомимо трудится вещество в четвертом состоянии — плазма.