ИСТОЧНИКИ СВЕТА (презентация проекта)
advertisement
УРОК - МУЛЬТИМЕДИА ПО ПРОЕКТУ УЧАЩИХСЯ 9 «Б» КЛАССА УЧИТЕЛЬ ФИЗИКИ СШ № 170 г. МИНСКА УРБАНОВИЧ М.С. углубить знания учащихся по световым явлениям с устройством и принципом действия тепловых и люминесцентных источников света развивать любознательность, навыки поиской работы, логическое мышление, аналитические способности, умения по систематизации материала воспитывать трудолюбие, целеустремлённость, расширить кругозор, повысить самооценку учащихся познакомить ИСТОЧНИКОМ СВЕТА принято называть устройство или физическое тело, преобразующее некоторый вид энергии в энергию электромагнитных волн Классификацию источников света можно проводить по способу генерации или по назначению и применению. Мы выбрали исторический аспект развития искусственных , а также стремились познакомиться с многообразием естественных источников света. Рабочая группа: ПОЗНЯК АНАСТАСИЯ ПОЧЕБЫТ АННА ШАЛАЙ ЛЮДМИЛА • • • • • Живой свет Иногда ночью в лесу вам встретится странное явление. В знакомом месте, на исхоженной днем лесной тропинке неожиданно замерцает бледный голубоватый свет. Оказывается, это светятся пень и разбросанные вокруг него гнилушки. Осмотрев пень и гнилушки, вы обнаружите, что они пронизаны белыми нитями — грибницей опенка. Она-то (грибница) и светится ночью. Светиться могут также мясо и рыба, лежащие в темной кладовой. Летним вечером на берегу Черного моря среди скатанной волнами крупной гальки бывают видны продолговатые светящиеся предметы. Оказывается, светятся выброшенные морем полувысохшие рыбки — хамса или атеринка. И на мясе и на мертвой рыбе поселяются светящиеся бактерии, они-то и вызывают их свечение. Во многих местах нашей страны — в средней полосе и на юге, в Приморье и на Сахалине — водятся светящиеся насекомые — светлячки. Они ползают и летают ночью среди кустов и деревьев, вспыхивая как маленькие огоньки. Однако большинство светящихся насекомых живут в тропиках. Особенно известны своим ярким свечением три рода жуков-щелкунов — пирофорусов, обитающих в Центральной и Южной Америке. Кубинские девушки украшали пирофорусами свои волосы. Но живые «драгоценности» сверкают в волосах девушек только ночью. Менее известны жуки фотофорусы с островов Новые Гебриды и Фиджи и чилийский кампилоксенус. У всех этих жуков светятся не только взрослые особи, но и личинки, яйца. Интересное свечение бывает на море. За кормой лодки в штилевую погоду после заката солнца иногда тянется на 5—6 м светящийся след, а капли воды, падающие с весел, кажутся голубыми искрами. Это светятся мельчайшие простейшие организмы, размножившиеся в громадном количестве в поверхностном слое морской воды. В отдельности эти крошечные существа едва различимы, а когда их много, они производят впечатление единой светящейся массы или светящихся пятен, если скопления эти разбросаны. «А океан... кипит и сверкает,— писал И. А. Гончаров в путевых очерках «Фрегат «Паллада». — Под кораблем разверзается пучина пламени, с шумом вырываются потоки золота, серебра и раскаленных углей». Свечение моря приносит иногда немалую пользу. Рыбакам оно показывает косяки рыбы, а моряки замечают по усиливающемуся свечению моря подводную опасность — скалу, риф, отмель. В военное время свечение моря выдавало торпеду или подводную лодку. Но не раз бывало во время войны и так, что корабли из-за свечения моря не могли развивать полный ход. Быстро идущий корабль сильно будоражит воду, это вызывает заметное свечение вокруг него, и особенно следа корабля. Демаскируемое свечением судно вынуждено замедлить ход, чтобы не быть замеченным противником. • • • • • Среди морских животных есть немало светящихся. В заливе Посьета на Дальнем Востоке в конце лета бывают видны ночью голубоватые вспышки. В воде на искрящемся фоне вдруг вспыхивает что-то величиной с ладонь, а позади протянется, как по линейке, узкий светящийся след. Это светится слизь, которую выпускает, уходя от врагов, маленькая мелководная каракатица сепиола. На юге Индии рыбаки ночью ловят в прибрежных лагунах светящуюся рыбу величиной с нашего карася — лейогната, интересную тем, что она не только светится, но и издает звуки. В Индонезии по ночам мерцают у берегов небольшие рыбки фотоблефарон и аномалопс. Вырезанные у них светящиеся органы не гаснут несколько часов. Рыбаки наживляют свои удочки этими фонариками. Ученые опускались в глубь моря на несколько сотен и даже тысяч метров в стальной сферической камере (батисфере) или в глубоководной подводной лодке (батискафе). Они попадали в область вечной ночи, куда не проникает солнечный свет. Там сквозь иллюминаторы было видно множество вспышек, мерцающих облачков. Это светились глубоководные рачки, медузы, рыбы, моллюски — кальмары и каракатицы (см. ст. «Животный мир морей и океанов»). Таким образом, «вечный мрак» глубин оказался вовсе не таким непроглядным, как думали еще недавно. Беспрерывное сверкание глубин океана, вызванное светящимися животными, записывают особые приборы — батиспектрофотометры, опускаемые на тросе с исследовательского судна. Между свечением гнилушек в лесу, мяса в кладовой, мертвых рыбешек на пляже, светлячков в кустах, искрящейся морской воды, глубоководных и мелководных моллюсков и рыб много общего. Все это разновидности биолюминесценции, т. е. холодного биологического свечения, свойства, которым обладают сравнительно немногие виды бактерий, грибов, насекомых, морских животных, от простейших до рыб. «Живое свечение» — это чрезвычайно медленное окисление с ничтожным выделением тепла и с небольшим поглощением кислорода извне. В Японии исследовали свечение области кишечника мелководной рыбы параприакантус. Оказалось, что свет у нее испускается не светящимися бактериями, как у только что названных рыбок и каракатицы, а при соединении особых веществ — белка люциферина и фермента люциферазы. Люциферин окисляется при участии люциферазы. От 80 до 92% энергии, выделяемой при окислении люциферина, превращается в видимый свет. Между тем в самой лучшей лампе накаливания на долю видимых нашими глазами световых лучей затрачивается лишь 2% поглощаемой ею энергии. Остальная часть энергии расходуется на излучение тепла. Светлячки, бактерии, различные светящиеся морские организмы дают свет с потерями, по крайней мере в 40 раз меньшими. Явление люминесценции — холодного свечения — встречается не только в живой природе. Способностью, светиться обладают некоторые газы, красители, соли и другие вещества. Они светятся сами или под влиянием внешних причин, например электрического разряда. Северное сияние и свечение телевизионного экрана, светящиеся облака и лампы дневного света — это все примеры люминесценции. • • • • Излучение Солнца — основной источник энергии на Земле. Его мощность характеризуется солнечной постоянной — количеством энергии, проходящей через площадку единичной площади, перпендикулярную солнечным лучам. На расстоянии в одну астрономическую единицу (то есть на орбите Земли) эта постоянная равна приблизительно 1370 Вт/м². Проходя сквозь атмосферу Земли, солнечное излучение теряет в энергии примерно 370 Вт/м², и до земной поверхности доходит только 1000 Вт/м² (при ясной погоде и когда Солнце находится в зените). Эта энергия может использоваться в различных естественных и искусственных процессах. Так, растения с помощью фотосинтеза перерабатывают её в химическую форму (кислород и органический соединения). Прямое нагревание солнечными лучами или преобразование энергии с помощью фотоэлементов может быть использовано для производства электроэнергии (солнечными электростанциями) или выполнения другой полезной работы. Путём фотосинтеза была в далёком прошлом получена и энергия, запасённая в нефти и других видах ископаемого топлива. Ультрафиолетовое излучение Солнца имеет антисептические свойства, позволяющие использовать его для дезинфекции воды и различных предметов. Оно также вызывает загар и имеет другие биологические эффекты — например, стимулирует производство в организме витамина D. Воздействие ультрафиолетовой части солнечного спектра сильно ослабляется озоновым слоем в земной атмосфере, поэтому интенсивность ультрафиолетового излучения на поверхности Земли сильно меняется с широтой. Угол, под которым Солнце стоит над горизонтом в полдень, влияет на многие типы биологической адаптации — например, от него зависит цвет кожи человека в различных регионах земного шара. Солнце — магнитно активная звезда. Она обладает сильным магнитным полем, напряжённость которого меняется со временем, и которое меняет направление приблизительно каждые 11 лет, во время солнечного максимума. Вариации магнитного поля Солнца вызывает разнообразные эффекты, совокупность которых называется солнечной активностью и включает в себя такие явления как солнечные пятна, солнечные вспышки, вариации солнечного ветра и т. д., а на Земле вызывает полярные сияния в высоких и средних широтах и геомагнитные бури, которые негативно сказываются на работе средств связи, средств передачи электроэнергии, а также негативно воздействует на живые организмы, вызывая у людей головную боль и плохое самочуствие (у людей, чувствительных к магнитным бурям). Предполагается, что солнечная активность играет большую роль в формировании и развитии Солнечной системы. Она также оказывает влияние на структуру земной внешней атмосферы. • • • • • • • • • • • Шарова́я мо́ лния — светящийся сгусток горячего газа, изредка появляющийся в грозовых погодных условиях. Несмотря на то, что это явление пока ещё до конца не понято физикой, не стоит относиться к нему как к чему-то крайне необычному, тем более как к сверхъестественному. Это явление до конца не изучено, но активно изучается. На сегодняшний день ясно, что шаровая молния — просто красочное атмосферное явление, проявление атмосферного электричества, и для его объяснения не потребуется привлечение какихлибо кардинально новых физических концепций. Появление шаровой молнии в месте удара обычной молнии Шаровая молния всегда появляется в грозовую, штормовую погоду; зачастую, но не обязательно, наряду с обычными молниями. Чаще всего она как бы «выходит» из проводников или порождается обычными молниями, иногда спускается из облаков, в редких случаях — неожиданно появляется в воздухе или, как сообщают очевидцы, может выйти из какого-либо предмета (дерево, столб). Поведение Чаще всего шаровая молния движется горизонтально, приблизительно в метре над землёй, довольно хаотично. Имеет тенденцию «заходить» в помещения, протискиваясь при этом сквозь маленькие отверстия. Часто шаровая молния сопровождается звуковыми эффектами — треском, писком, шумами. Наводит радиопомехи. Нередки случаи, когда наблюдаемая шаровая молния аккуратно облетает находящиеся на пути предметы, так как по одной из теорий шаровая молния свободно перемещается по эквипотенциальным поверхностям. Исчезновение Шаровая молния живёт от 10 до 100 секунд, после чего обычно взрывается. Изредка она медленно гаснет или распадается на отдельные части. Если в спокойном состоянии от шаровой молнии исходит необычно мало тепла, то во время взрыва высвободившаяся энергия иногда разрушает или оплавляет предметы, испаряет воду. Размер и форма Вероятность появления шаровой молнии в зависимости от её размера. Данные нескольких независимых исследований. • Молния представляет большой интерес не только как своеобразное явление природы. Она дает возможность наблюдать электрический разряд в газовой среде при напряжении в несколько сотен миллионов вольт и расстоянии между электродами в несколько километров. В 1750 Б.Франклин предложил Лондонскому королевскому обществу поставить опыт с железной штангой, укрепленной на изолирующем основании и установленной на высокой башне. Он ожидал, что при приближении грозового облака к башне на верхнем конце первоначально нейтральной штанги сосредоточится заряд противоположного знака, а на нижнем – заряд того же знака, что у основания облака. Если напряженность электрического поля при разряде молнии возрастет достаточно сильно, заряд с верхнего конца штанги будет частично стекать в воздух, а штанга приобретет заряд того же знака, что и основание облака. Предложенный Франклином эксперимент не был осуществлен в Англии, однако его поставил в 1752 в Марли под Парижем французский физик Жан д'Аламбер. Он использовал вставленную в стеклянную бутылку (служившую изолятором) железную штангу длиной 12 м, но не помещал ее на башню. 10 мая его ассистент сообщил, что, когда грозовое облако находилось над штангой, при поднесении к ней заземленной проволоки возникали искры. Сам Франклин, не зная об успешном опыте, реализованном во Франции, в июне того же года провел свой знаменитый эксперимент с воздушным змеем и наблюдал электрические искры на конце привязанной к нему проволоки. На следующий год, изучая заряды, собранные со штанги, Франклин установил, что основания грозовых облаков обычно заряжены отрицательно. Более детальные исследования молний стали возможны в конце 19 в. благодаря совершенствованию методов фотографии, особенно после изобретения аппарата с вращающимися линзами, что позволило фиксировать быстро развивающиеся процессы. Такой фотоаппарат широко использовался при изучении искровых разрядов. Было установлено, что существует несколько типов молний, причем наиболее распространены линейные, плоские (внутриоблачные) и шаровые воздушные разряды). Линейные молнии представляют собой искровой разряд между облаком и земной поверхностью, следующий по каналу с направленными вниз ответвлениями. Плоские молнии возникают внутри грозового облака и выглядят как вспышки рассеянного света. Воздушные разряды шаровых молний, начинающиеся от грозового облака, часто направлены горизонтально и не достигают земной поверхности. • • • • • • • Разряд молнии обычно состоит из трех или более повторных разрядов – импульсов, следующих по одному и тому же пути. Интервалы между последовательными импульсами очень коротки, от 1/100 до 1/10 с (этим обусловлено мерцание молнии). В целом вспышка длится около секунды или меньше. Типичный процесс развития молнии можно описать следующим образом. Сначала сверху к земной поверхности устремляется слабо светящийся разрядлидер. Когда он ее достигнет, ярко светящийся обратный, или главный, разряд проходит от земли вверх по каналу, проложенному лидером. Разряд-лидер, как правило, движется зигзагообразно. Скорость его распространения колеблется от ста до нескольких сотен километров в секунду. На своем пути он ионизирует молекулы воздуха, создавая канал с повышенной проводимостью, по которому обратный разряд движется вверх со скоростью приблизительно в сто раз большей, чем у разряда-лидера. Размер канала определить трудно, однако диаметр разряда-лидера оценивается в 1–10 м, а обратного разряда – в несколько сантиметров. Разряды молнии создают радиопомехи, испуская радиоволны в широком диапазоне – от 30 кГц до сверхнизких частот. Наибольшее излучение радиоволн находится, вероятно, в диапазоне от 5 до 10 кГц. Такие низкочастотные радиопомехи «сосредоточены» в пространстве между нижней границей ионосферы и земной поверхностью и способны распространяться на расстояния в тысячи километров от источника. • • • • • • • • Полярное сияние Для исследований Северного Сияния, в Норвегии собираются ученые со всего мира. Главным орудием их труда являются антенна дальнего действия и высокочастотный радиолокатор, настроенный на радиоволны 10 до 800 МГц. На них отражаются области ионизации высоких слоев атмосферы под воздействием полярных сияний. На что похоже Северное сияние? Узоры появляющиеся на небе бывают разных типов: проблески, пятна, полосы, пульсирующие дуги, лучистые дуги, драпри и короны. Если через минуту яркость сияния увеличивается, оно распадается на лучи, дуги, драпри или короны. Равные линии (изохазмы) повторяют силуэт Северного магнитного полюса. Полярные сияния сопровождаются пульсациями магнитного поля и свистящими звуками, генерируя радиоволны 3000 МГц. Температура атмосферы возрастает. Сияния с интенсивностью свечения в IV и III балла желто-зеленые, фиолетовые и красные. Атомарный кислород обычно придает полярным сияниям желтоватые тона. Где и когда можно увидеть Северное Сияние? Помимо Норвегии Изохазма максимальных частот проходит через Аляску, Большое Медвежье озеро, залив Гудзонов, Гренландию, Исландию и Сибирь. Полярные сияния обычно происходят в полярных областях, чаще на северном полюсе. Однако, они также встречаются и на Юге, где соответственно называются Южным Сиянием. Они появляются почти одновременно в обеих зонах. Более того, подобные феномены существуют и на других планетах (в т.ч. на Венере). Большинство полярных сияний происходят на высоте 90130 км. 6 % сияний на высоте 1130 - 60 км. Максимальная активность отмечается за час до полуночи в дни равноденствия (март, апрель, сентябрь, октябрь), в период «магнитных бурь». Продолжительность циклов - 27 дней. Наблюдать за Сиянием не вредно для здоровья? В красных и фиолетовых полярных сияниях происходит сильное излучение азота и иногда водорода. Учёные физики, изучавшие различные виды излучений • • • • • • • • • • • Антуан Анри Беккерель (15 декабря 1852 - 25 августа 1908) — французский физик, лауреат Нобелевской премии по физике и один из первооткрывателей радиоактивности. Юные годы Беккерель родился в Париже в семье учёных, которая, считая его самого и его сына, дала четыре поколения учёных. Он получил научное образование в École Polytechnique и инженерное образование в École des Ponts et Chaussées. Становление в науке, открытия и главные работы В 1892 г. он стал третьим человеком из их семьи, который возглавил кафедру физики в Muséum National d'Histoire Naturelle. В 1894 г. он стал главным инженером в управлении мостов и дорог. В 1896 г. Беккерель случайно открыл радиоактивность во время работ по исследованию фосфоресценции в солях урана. Исследуя работу Рентгена, он завернул флюоресцирующий материал - уранилсульфат калия в непрозрачный материал вместе с фотопластинками, с тем, чтобы приготовиться к эксперименту, требующему яркого солнечного света. Однако ещё до осуществления эксперимента Беккерель обнаружил, что фотопластинки были полностью засвечены. Это открытие побудило Беккереля к исследованию спонтанного испускания ядерного излучения. В 1903 г. он получил совместно с Пьером и Марией Кюри Нобелевскую премию по физике "В знак признания его выдающихся заслуг, выразившихся в открытии самопроизвольной радиоактивности". Последние дни и след в истории В 1908 году - году его смерти - он был избран постоянным членом французской академии наук. Он умер в возрасте 55 лет в Le Croisic. В его честь названа единица радиоактивности в системе единиц СИ - беккерель (Bq). Также один кратер на Луне и один на Марсе названы в его честь. • • • • Немецкий физик Филипп Эдуард Антон фон Ленард родился в Прессбурге в Австро-Венгрии и был единственным ребенком известного потомственного винодела Филиппа фон Ленарда и урожденной Антонии Бауман. Когда Ленард был еще совсем маленьким, его мать умерла, и воспитывала его тетка. Впоследствии она вышла замуж за отца Филиппа. Его семейство первоначально исходило из Тиролии, имея многовековую родословную. До девяти лет Филипп учился дома, а затем в школе при городском соборе и прессбургской средней школе. Любимыми его предметами были математика и физика. Школьный курс он дополнял: читал университетские учебники, проводил физические и химические опыты. Несмотря на интерес Филиппа к естественным наукам, отец настаивал на том, чтобы сын унаследовал винодельческое дело. Он хотел, чтобы сын поступил в технические университеты Вены и Будапешта, где мог бы изучать химию – предмет, имеющий особое значение для виноделия. В 1882 г. Филипп стал работать в фирме своего отца. Через год он на собственные сбережения отправился в Германию, где посещал лекции знаменитого химика Роберта Вильгельма Бунзена (изобретателя бунзеновской горелки). Эта поездка еще более укрепила его в намерении стать ученым. Он изучал физику последовательно в Будапеште, Вене, Берлине. Зимой 1883 г. Филипп поступил в Гейдельбергский университет, где изучал физику. Он провел четыре семестра в Гейдельбергском и два в Берлинском университетах, где он занимался под руководством таких известных ученых, как Бунзен и физик и физиолог Герман фон Гельмгольц. В 1886 г. в Гейдельберге он защитил диссертацию, за которую ему была присуждена докторская степень с высшим отличием. Работа была посвящена колебаниям капель воды. В течение трех лет после защиты Ф. Ленард работал в Гейдельберге ассистентом у немецкого физика Георга Квинке. Еще учась в университете, во время каникул Ленард вместе со своим школьным учителем физики Виргилом Клаттом проводили исследования фосфоресценции. Они обнаружили, что некоторые материалы фосфоресцируют только в том случае, если содержат следы определенных металлов. Занимаясь другими исследованиями, Ленард продолжал изучать фосфоресценцию на протяжении более чем сорока лет. Покинув Гейдельберг, Ленард в течение некоторого времени работал в Лондоне и Бреслау (ныне Вроцлав, Польша), а в апреле 1891 г. стал ассистентом Генриха Герца в Боннском университете. С 1892 он получил должность приват-доцента на кафедре профессора Герца в Боннском Университете, а в 1894 был назначен экстраординарным профессором в Университете Бреслау. В 1895 он становится профессором физики в Aix-laChapelle и в 1896 профессором теоретической физики в Гейдельбергском университете. В 1898 он был назначен профессором в Кильском университете. Герц и Ленард решили исследовать катодные лучи в более удобной обстановке – вне газоразрядной трубки. Так как Герц обнаружил, что катодные лучи проникают сквозь тонкую алюминиевую фольгу, Ленард изготовил стеклянную газоразрядную трубку с небольшим отверстием у анода (положительного электрода), закрытым такой фольгой (впоследствии такие отверстия стали называть окошками Ленарда). Поместив на пути катодных лучей вместо обычного воздуха вторую газоразрядную трубку, Ленард сумел получить более длинный пучок лучей, часть которого была изолирована от источника и более удобна для экспериментирования. Отклоняя пучок электрическим и магнитным полями, Ленард показал, что катодные лучи состоят из отрицательно заряженных частиц. Он сумел измерить отношение заряда этих частиц к их массе. Первоначально же Ленард считал катодные лучи нематериальным излучением. Он также обнаружил, что эти частицы проникают в воздух и другие вещества на различную глубину, а поглощение приблизительно пропорционально толщине и плотности поглощающего вещества и что лучи, испускаемые газоразрядными трубками, при большем напряжении, соответствующем большей скорости и энергии частиц, обладают более высокой проникающей способностью. Исследованием катодных лучей Ленард занимался на протяжении двенадцати лет. После кончины Герца в 1894 г. Ленард стал исполняющим обязанности директора Физического института Боннского университета. Год или два он преподавал в университетах Бреслау, Аахена и Гейдельберга. Затем он получил звание профессора и стал директором физической лаборатории при Кильском университете (1898). Фактически Ленард был первооткрывателем "рентгеновских" лучей и электронов. К 1895 г., когда Вильгельм Рентген заявил об открытии им Х-лучей, работы Ленарда, в которых он фактически сделал это открытие были известны другим физикам, в том числе Рентгену, который для проведения своих опытов взял разрядную трубку у Ленарда. • Крукс (Crookes) Уильям (17.6.1832, Лондон, — 4.4.1919, там же), английский физик и химик, член (1863) и президент (1913—15) Лондонского королевского общества. Учился в Лондонском химическом колледже (1848—50), ассистент А. В. Гофмана там же (1850—54). Профессор химии в Честере (1855—59), затем работал в лаборатории, оборудованной на собственные средства (Лондон). С помощью спектрального анализа открыл элемент таллий (1861) и выделил его в чистом виде (1862). Изучал радиометрический эффект и создал радиометр (1873—74). Исследовал электрические разряды в газах и открыл ряд явлений в газоразрядных трубках («круксово» тёмное пространство и др.). В 1904 изобрёл спинтарископ — прибор для регистрации альфа-частиц. Ряд работ посвятил прикладным вопросам химии (крашение тканей, свеклосахарное производство и пр.), а также металлургии. ПЕРВЫЕ ИСКУССТВЕННЫЕ ИСТОЧНИКИ СВЕТА • РАБОЧАЯ ГРУППА: (самопрезентация) • БУДНИЦКИЙ АЛЕКСЕЙ • ЗАХАРОВ АЛЕКСАНДР Дата появления первых ИС теряется во мраке веков, однако они явно появились не ранее, чем древние люди стали применять огонь, то есть около 500000 г. до Р.Х. (См. Табл. 1). Несомненно, что первоначально огонь использовался для приготовления пищи, пока какому-то древнему изобретателю не понадобилось заглянуть в темную пещеру. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Таблица 1. История развития источников света. Тип источника излучения Год Начало использования огня 500000 г. до н.э. Масляные лампы и факелы. 10000 г. до н.э. Горящие камни в Малой Азии. 4000 г. до н.э. Серийное производство глиняных ламп с маслом. 2500 г. до н.э. Первые свечи в Греции и Риме. 500 г. до н.э. Водородные лампы с электрическим зажиганием. 1780 г. Лампа с сурепным маслом и плоским фитилем. 1783 г. Лампы на угольном газе В. Мурдоха 1798 г. Итальянский физик Алессандро Вольта создал первый химический источник тока 1799 г. Дуга Х. Дэви 1802 г. Свечение накаленной проволоки из платины или золота. 1802 г. Дуга В.В. Петрова между угольными стержнями. 1802 г. Свечение тлеющего разряда в опытах В.В. Петрова. 1802 г. Первые газовые лампы. 1811 г. Первые парафиновые свечи. 1830 г. Дуговая лампа Фуко с ручным регулированием длины дуги 1844 г. Керосиновая лампа Лукашевича 1853 г. Немецкий изобретатель Генрих Гебель разработал первую лампочку: обугленную бамбуковую нить в вакуумированном сосуде. 1854 г. Дуговые лампы с автоматическим регулированием расстояний между углями Александра Шпаковского 1856 г. Лодыгин получил патент за номером 1619 на нитевую лампу. В качестве нити накала он использовал угольный стержень, помещённый в вакуумированный сосуд. 1874 г. “свеча” Яблочкова 1876 г. Джозеф Сван получил в патент на лампу с угольным филаментом. В его лампах филамент находился в разреженной кислородной атмосфере. 1878 г. Эдисон получает патент на лампу с угольной нитью. 1880 г. Накаливающийся колпачок Ауэра 1885 г. Газовые лампы “Газовый Рожок” 1886 г Ацетиленовая лампа 1890 г. Лампа с целлюлозной нитью 1895 г. Ауэр предлагает лампу с осмиевой спиралью. 1905 г. Лодыгин продаёт патент на вольфрамовую нить компании General Electric 1906 г. Купер-Хьюит изобретает ртутную лампу низкого давления. 1901 г. Кулиджу удалось получить ковкий вольфрам 1909 г. Лэнгмюр предложил наполнять лампы инертным газом 1909 г. Газонаполненная лампа Лангье с вольфрамовой спиралью. 1913 г. Пирани изобретает натриевую лампу низкого давления. 1931 г. Кух изобретает ртутную дуговую лампу высокого давления. 1935 г. Ртутная лампа высокого давления с люминофором. 1946 г. Шульц предлагает ксеноновую лампу. 1946 г. Первые галогенные лампы накаливания. 1958 г. Первые ртутные лампы высокого давления с йодистыми добавками. 1960 г. Натриевые лампы высокого давления. 1961 г. Безэлектродные серные лампы 1992 г. Светодиоды белого свечения Nichia 2005 г. Светодиод Luxeon K2 2007 г. Предназначением и костра и факела всетаки было не только освещение, но и генерация тепла. Поэтому первой «лампой» можно назвать именно лучину. Долгие века такой источник света вполне устраивал людей. Но он был не только слишком громоздким, но и крайне неэффективным источником света. Это обусловлено тем, что значительную часть своей энергии он должен затрачивать на термическое разложение материала горючего. Кроме того, пользоваться им было крайне неудобно. Поэтому появились масляные лампы. В них ИЭ служило жидкое масло. Для транспортировки масла из резервуара к зоне горения потребовалось ввести трансмиссию - фитиль. Однако такое изменение конструкции привело к усложнению отношений между людьми, так как потребовалось где-то добывать масло и делать светильники. В дальнейшем, для ИС мы будем использовать термин «лампа». • Следующим этапом явилось изобретение восковой свечи. Как не странно, это устройство может быть помещено между костром и масляной лампой на общей линии развития. Дело в том, что топливо свечи находится в твердом состоянии, но при нагреве плавится и далее транспортируется фитилем к зоне горения. Затем на долгое время прогресс для ламп сводился к вариациям в конструкции масляных ламп и свечей. Сам процесс развития конструкций тоже представляет значительный интерес, поскольку в ходе изменения в первую очередь росло количество свечей. Если условно считать огонь свечи точечным источником, то он превратился сначала в псевдолинейный (канделябр), круговой (традиционное колесо со свечами в качестве люстры) и объемный (многоярусные люстры дворцов). В начале ХIХ века появились парафиновые свечи и керосиновые лампы. В действительности, керосиновые лампы появились еще в Средние века. Но новую жизнь в них вдохнул польский изобретатель И. Лукашевич. Любопытно отметить, что и жидкостные лампы прошли развитие, сходное со свечами. Так обычный шнурок-фитиль (условно точечный ИС) превратился сначала в линейный, а потом в кольцевой (у последних керосиновых ламп). Ма́сляная ла́мпа — светильник, работающий на основе сгорания масла. Принцип действия схож с принципом действия керосиновой лампы: в некую ёмкость заливается масло, туда опускается фитиль верёвка, состоящая из растительных или искусственных волокон, по которым, согласно свойству капиллярного эффекта масло поднимается наверх. Второй конец фитиля, закреплённый над маслом, поджигается, и масло, поднимаясь по фитилю, горит. Масляная лампа применялась издревле. В древние времена масляные лампы вылепляли из глины, или изготовляли из меди. В арабской сказке «Аладдин» из сборника «Тысяча и одна ночь» в медной лампе живёт Джинн. В заключение разговора об источниках света, использующих в качестве топлива горючие жидкости, нельзя не упомянуть и о керосиновых лампах, которые конечно уступают своим калильным «сестрам» по яркости освещения, но в силу своей неприхотливости, наряду с ними, продолжают оставаться основным источником искусственного света едва ли не для половины населения Земли еще и в двадцать первом веке. Кероси́ новая ла́мпа — светильник на основе сгорания керосина — продукта перегонки нефти. Принцип действия лампы примерно такой же, что и у масляной лампы: в ёмкость заливается керосин, опускается фитиль. Другой конец фитиля зажат поднимающим механизмом в горелке, сконструированной таким образом, чтобы воздух подтекал снизу. В отличие от масляной лампы, у керосиновой фитиль плетённый. Увеличения яркости свечения горящего топлива можно добиться улучшением его сгорания путем оптимизации подвода воздуха. • • Для этого в 1784 году, проживавший в Великобритании швейцарец Эми Агранд применил (в запатентованной им в этом году лампе) принципы, которые соблюдались в большинстве позднейших конструкций – кольцевой фитиль, защитное стекло, внешний приток воздуха. Кольцевой фитиль позволял осуществлять подачу необходимого для горения топлива воздуха внутрь пламени. Стекло предохраняло пламя от сквозняков. Зазор между стеклом и кольцевым фитилем позволял создать дополнительную тягу и обеспечить приток воздуха к внешней стороне пламени. Единственное фундаментальное улучшение конструкции таких ламп, сделанное после Агранда, это появление калильной сетки, позволившей резко повысить яркость свечения за счет более полного сгорания горючего на ней и свечения самой сетки.Честь ее изобретения принадлежит Карлу Велсбаху, который в 1885 году предложил "Осветительным приспособлением для газовых и иных горелок", каковым предложением и завершилось, собственно, принципиальное совершенствование ламп, использующих для освещения горючие вещества. Само по себе изобретение заключалось в том, чтобы специально обработанную ткань поместить в пламя горелки. Специальная обработка сводилась (и сводится сейчас) к тому, что хлопчатобумажная ткань пропитывалась смесью из 99% окиси тория и 1% церия, затем сжигалась, а оставшаяся тонкая структура помещалась в смесь коллодия, эфира, камфары и касторового масла для придания сетке прочности. В результате этого сетка приобретала жаростойкость, способность ярко светиться в нагретом состоянии и способность не рассыпаться в прах при транспортировке. • • Говоря об неэлектрических источниках света невозможно обойти стороной газовые светильники. Сейчас трудно в это поверить, но в середине 19 века светильный газ считался наиболее прогрессивным топливом для освещения, а его производство – серьезной отраслью индустрии тогдашних ведущих держав. Светильный газ получался перегонкой каменного угля. Для хранения светильного газа строили специальные сооружения – газгольдеры, которые были неотъемлемой деталью пейзажа городов, где было устроено газовое освещение. Сам по себе газовый светильник (рожок) представлял собой трубку того или иного профиля снабженную механизмом регулирования подачи газа с возможностью полного ее прекращения, а также, иногда, системой позволявшей увеличить приток воздуха к зоне горения (аналогично масляным лампам приток мог быть внутренним – по трубке меньшего диаметра расположенной внутри газовой, и внешним). Изобретенная фон Велсбахом калильная сетка также нашла свое применение в газовых светильниках, но в 1885 году уже просматривалась перспектива внедрения электрического освещения. К тому времени всем уже были очевидны недостатки использования газа для нужд освещения – его токсичность, взрыво - и пожароопасность, как светильников его использующих, так и магистралей подвода газа к ним, и самих хранилищ этого газа. Однако, газовое освещение – неотъемлемая часть истории развития искусственного света в целом и уличного освещения в частности. • • О размахе производства светильного газа и его использования для нужд освещения косвенно свидетельствует тот факт, что первый завод по его производству в России был построен в 1838 году, а еще в 1872 году (т.е. совсем незадолго до начала внедрения электрического освещения) были проведены мероприятия по устройству газового освещения Киева. Теме истории развития уличного освещения мы обязательно посвятим отдельную статью. В заключение следует сказать, что, в общем и целом, к концу 19 века неэлектрические источники света, чей принцип работы был основан на сжигании горючих тел, достигли, видимо, совершенства. Их дальнейшее развитие на существующем технологическом уровне не представляется возможным, однако они заняли и удерживают свою нишу среди прочих источников света. Они используются там, где необходима автономность, в отрыве от цивилизации и предоставляемых ей благ, таких как, например, электричество. Об источниках света использующих электричество, об истории их изобретения, развития и совершенствования пойдет речь в одной из следующих статей. ПЕРВЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЛАМПЫ НАКАЛИВАНИЯ • РАБОЧАЯ ГРУППА: • ДАПЕРКА ОЛЬГА • ШАБРЫКИНА В 1870-х годах начались разработки, приведшие к созданию прообразов нового теплового источника - современной лампы накаливания, которые в конце 1870-х годов практически одновременно были изобретены Лодыгиным в России и Эдисоном в Северной Америке. Появление практически применимых ламп накаливания открыло большое поле деятельности по их усовершенствованию, часть которого сохранилась и до начала XXI века. В лампе накаливания используется эффект нагревания проводника (нити накаливания) при протекании через него электрического тока. Температура вольфрамовой нити накала резко возрастает после включения тока. Нить излучает электромагнитное излучение в соответствии с законом Планка. Функция Планка имеет максимум, положение которого на шкале длин волн зависит от температуры. Этот максимум сдвигается с повышением температуры в сторону меньших длин волн (закон смещения Вина). Для получения видимого излучения необходимо, чтобы температура была порядка нескольких тысяч градусов, в идеале 6000 K (температура поверхности Солнца). Чем меньше температура, тем меньше доля видимого света и тем более «красным» кажется излучение. Часть потребляемой электрической энергии лампа накаливания преобразует в излучение, часть уходит в результате процессов теплопроводности и конвекции. Только малая доля излучения лежит в области видимого света, основная доля приходится на инфракрасное излучение. Для повышения КПД лампы и получения максимально «белого» света необходимо повышать температуру нити накала, которая в свою очередь ограничена свойствами материала нити — температурой плавления. Идеальная температура в 6000 K недостижима, т. к. при такой температуре любой материал плавится, разрушается и перестаёт проводить электрический ток. В современных лампах накаливания применяют материалы с максимальными температурами плавления — вольфрам (3410 °C) и, очень редко, осмий (3045 °C). • • • • При практически достижимых температурах 2300—2900 °C излучается далеко не белый и не дневной свет. По этой причине лампы накаливания испускают свет, который кажется более «желто-красным», чем дневной свет. Для характеристики качества света используется т. н. цветовая температура. В обычном воздухе при таких температурах вольфрам мгновенно превратился бы в оксид. По этой причине вольфрамовая нить защищена стеклянной колбой, заполненной нейтральным газом (обычно аргоном). Первые лампочки делались с вакуумированными колбами. Однако в вакууме при высоких температурах вольфрам быстро испаряется, делая нить тоньше и затемняя стеклянную колбу при осаждении на ней. Позднее колбы стали заполнять химически нейтральными газами. Вакуумные колбы сейчас используют только для ламп малой мощности. Лампа накаливания состоит из цоколя, контактных проводников, нити накала, предохранителя и стеклянной колбы, ограждающей нить накала от окружающей среды. Стеклянная колба защищает нить от сгорания в окружающем воздухе. Размеры колбы определяются скоростью осаждения материала нити. Для ламп большей мощности требуются колбы большего размера, для того чтобы осаждаемый материал нити распределялся на большую площадь и не оказывал сильного влияния на прозрачность. Колбы первых ламп были вакуумированы. Современные лампы • заполняются буферным газом (кроме ламп малой мощности, которые по-прежнему делают вакуумными). Это уменьшает скорость испарения материала нити. Возникающие при этом, за счёт теплопроводности, потери тепла, уменьшают путём выбора газа с по возможности наиболее тяжелыми молекулами. Смеси • азота с аргоном являются принятым компромиссом в смысле уменьшения себестоимости. Более дорогие лампы содержат криптон или ксенон (атомные веса: азот: 28,0134 г/моль; аргон: 39,948 г/моль; криптон: 83,798 г/моль; ксенон: 131,293 г/моль). Нить накала в первых лампочках делалась из угля (точка сублимации 3559 °C). В современных лампочках применяются почти исключительно спирали из осмиево-вольфрамового сплава. Провод часто имеет вид двойной спирали, с целью уменьшения конвекции за счёт уменьшения ленгмюровского слоя. • • • • • • Лампы изготавливают для различных рабочих напряжений. Сила тока определяется по закону Ома (I = U / R) и мощность по формуле , или P = U2 / R. При мощности 60 Вт и рабочем напряжении 230 В через лампочку должен протекать ток 0,26 А, т. е. сопротивление нити накала должно составлять 882 Ома. Т. к. металлы имеют малое удельное сопротивление, для достижения такого сопротивления необходим длинный и тонкий провод. Толщина провода в обычных лампочках составляет 40-50 микрон. Т. к. при включении нить накала находится при комнатной температуре, её сопротивление много меньше рабочего сопротивления. Поэтому при включении протекает очень большой ток (в два-три раза больше рабочего тока). По мере нагревания нити её сопротивление увеличивается и ток уменьшается. В отличие от современных ламп, ранние лампы накаливания с угольными нитями при включении работали по обратному принципу — при нагревании их сопротивление уменьшалось, и свечение медленно нарастало. В мигающих лампочках последовательно с нитью накала встраивается биметаллический переключатель. За счёт этого такие лампочки самостоятельно работают в мигающем режиме. Форма цоколя с резьбой обычной лампы накаливания была предложена Томасом Альвой Эдисоном. Размеры цоколей стандартизированы. У ламп бытового применения наиболее распространены цоколи Эдисона E14 (миньон), E27 и E40. Перегорание лампы происходит во время ее работы, т.е. в то время, когда одновременно нить накала нагрета и через нить протекает электрический ток. Если в это время происходит разрыв нити, то между разведёнными концами нити обычно загорается электрическая дуга. В быту это можно заметить по яркой синевато-белой вспышке в момент перегорания лампы. Поскольку нить, как правило, представляет собой относительно тонкий провод, свёрнутый в спираль, то электрическое сопротивление нити может быть большим, нежели сопротивление ионизированного газа в дуге. Поэтому концы дуги начинают разбегаться от места разрыва нити, а сила тока в цепи возрастает. При дальнейшем развитии этого процесса дуга может загореться уже между держателями нити, сопротивление которых относительно мало, в результате сила тока в питающей цепи может намного превысить допустимые пределы, что приведёт либо к срабатыванию предохранителей в питающей цепи, либо к расплавлению питающих проводов и, возможно, спровоцирует пожар. Для того, чтобы разомкнуть цепь при возгорании дуги и не допустить перегрузки питающей цепи, в конструкции лампы предусмотрен плавкий предохранитель. Он представляет собой отрезок тонкой проволоки и расположен в цоколе лампы накаливания. Для бытовых ламп с номинальным напряжением 220 В такие предохранители обычно рассчитаны на ток 7 А. • • • • Почти вся подаваемая в лампу энергия превращается в излучение. Потери за счёт теплопроводности и конвекции малы. Для человеческого глаза, однако доступен только малый диапазон длин волн этого излучения. Основная часть излучения лежит в невидимом инфракрасном диапазоне, и воспринимается в виде тепла. Коэффициент полезного действия ламп накаливания достигает при температуре около 3400 K своего максимального значения 15 %. При практически достижимых температурах в 2700 K КПД составляет 5 %. С возрастанием температуры КПД лампы накаливания возрастает, но при этом существенно снижается её долговечность. При температуре нити 2700 K время жизни лампы составляет примерно 1000 часов, при 3400 K всего лишь несколько часов. Как показано на рисунке справа, при увеличении напряжения на 20 %, яркость возрастает в два раза. Одновременно с этим уменьшается время жизни на 95 %. Уменьшение напряжения в два раза (напр. при последовательном включении) хотя и уменьшает КПД, но зато увеличивает время жизни почти в тысячу раз. Этим эффектом часто пользуются, когда надо обеспечить надежное дежурное освещение без особых требований к яркости, например, на лестничных площадках. Часто для этого же лампочку подключают последовательно с диодом. Ограниченность времени жизни лампы накаливания обусловлена в меньшей степени испарением материала нити во время работы, и в большей степени возникающими в нити неоднородностями. Неравномерное испарение материала нити приводит к возникновению истончённых участков с повышенным электрическим сопротивлением, что в свою очередь ведёт к ещё большему нагреву и испарению материала в таких местах. Когда одно из этих сужений истончается настолько, что материал нити в этом месте плавится или полностью испаряется, ток прерывается и лампа выходит из строя. Галогенные лампы Добавление в буферный газ галогенов брома или йода повышает время жизни лампы до 2000—4000 часов. При этом рабочая температура составляет примернно 3000 К. Эффективность галогенных ламп достигает 28 лм/Вт. Иод (совместно с остаточным кислородом) вступает в химическое соединение с испарившимися атомами вольфрама. Этот процесс является обратимым — при высоких температурах соединение распадается на составляющие вещества. Атомы вольфрама высвобождаются таким образом либо на самой спирали, либо вблизи неё. Добавление галогенов предотвращает осаждение вольфрама на стекле, при условии, что температура стекла больше 250 °C. По причине отсутствия почернения колбы, галогенные лампы можно изготавливать в очень компактном виде. Маленький объём колбы позволяет, с одной стороны, использовать большее рабочее давление (что опять же ведёт к уменьшению скорости испарения нити) и, с другой стороны, без существенного увеличения стоимости заполнять колбу тяжелыми инертными газами, что ведёт к уменьшению потерь энергии за счёт теплопроводности. Всё это удлиняет время жизни галогенных ламп и повышает их эффективность. Ввиду высокой температуры колбы любые загрязнения поверхности (например, отпечатки пальцев) быстро сгорают в процессе работы, оставляя почернения. Это ведёт к локальным повышениям температуры колбы, которые могут послужить причиной её разрушения. Также из-за высокой температуры, колбы изготавливаются из кварца. Новым направлением развития ламп является т. н. IRCгалогенные лампы (сокращение IRC обозначает «инфракрасное покрытие»). На колбы таких ламп наносится специальное покрытие, которое пропускает видимый свет, но задерживает инфракрасное (тепловое) излучение и отражает его назад, к спирали. За счёт этого уменьшаются потери тепла и, как следствие, увеличивается эффективность лампы. По данным фирмы OSRAM, потребление энергии снижается на 45 %, а время жизни удваивается (по сравнению с обычной галогенной лампой). Хотя IRC-галогенные лампы не достигают эффективности ламп дневного света, их преимущество состоит в том, что они могут использоваться как прямая замена обычных галогенных ламп. Специальные лампы Проекционные лампы — для диа- и кинопроекторов. Имеют повышенную температуру нити (и соответственно, повышенную яркость и уменьшенный срок службы); обычно нить размещают так, чтобы светящаяся область образовала прямоугольник. Двухнитевые лампы для автомобильных фар. Одна нить для дальнего света, другая для ближнего. Кроме того, такие лампы содержат экран, который в режиме ближнего света отсекает лучи, которые могли бы ослеплять встречных водителей. • • • Интересные факты В США в одном из пожарных отделений города Ливермор (штат Калифорния) есть 4-ваттная лампа ручной работы, известная под именем «Столетняя лампа». Она практически постоянно горит уже более 100 лет, с 1901 года. Пока лампочка Томаса Эдисона не завоевала популярность, люди спали по 10 часов в сутки.[1]. • • • • • • • • В 1854 г. немецкий изобретатель Генрих Гебель разработал первую «современную» лампочку: обугленную бамбуковую нить в вакуумированном сосуде. В последующие 5 лет он разработал то, что многие называют первой практичной лампочкой. 11 июля 1874 года российский инженер Александр Николаевич Лодыгин получил патент за номером 1619 на нитевую лампу. В качестве нити накала он использовал угольный стержень, помещённый в вакуумированный сосуд. Английский изобретатель Джозеф Вильсон Сван получил в 1878 г. британский патент на лампу с угольным филаментом. В его лампах филамент находился в разреженной кислородной атмосфере, что позволяло получать очень яркий свет. Во второй половине 1870-х годов американский изобретатель Томас Эдисон проводит исследовательскую работу в которой он пробует в качестве нити различные металлы. В конце-концов он возвращается к угольному волокну и создаёт лампочку с временем жизни 40 часов. Несмотря на столь непродолжительное время жизни его лампочки вытесняют использовавшееся до тех пор газовое освещение. В 1890-х годах Лодыгин изобретает несколько типов ламп с металлическими нитями накала. В 1906 г. Лодыгин продаёт патент на вольфрамовую нить компании General Electric. Из-за высокой стоимости вольфрама патент находит только ограниченное применение. В 1910 г. Вильям Дэвид Кулидж изобретает улучшенный метод производства вольфрамовой нити. Впоследствии вольфрамовая нить вытесняет все другие виды нитей. Остающаяся проблема с быстрым испарением нити в вакууме была решена американским учёным Ирвингом Ленгмюром, который, работая с 1909 г. в фирме General Electric, придумал наполнять колбы ламп инертным газом, что существенно увеличило время жизни ламп. Александр Николаевич Лодыгин Томас Альва Эдисон ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ ИСТОЧНИКИ СВЕТА • РАБОЧАЯ ГРУППА: • БОНДАРЁНОК НИКОЛАЙ • ИВАНЦОВА ТАТЬЯНА • ЧИСТЯКОВА ЕКАТЕРИНА • • • • Развитие теплового освещения шло по стандартному пути, который хорошо прослеживается и для других принципов получения света: от бурного развития к попыткам редизайна и совершенствования, за которыми следует исчерпание возможностей данного принципа и начинается поиск других решений. В момент расцвета газового освещения практически завершилось освоение нового источника энергии электричества. В качестве одного из его применений выступило получение электрической дуги - по сути дела, увеличенной искры или, по научной терминологии, открытого разряда, дающего яркий свет. Одна из разновидностей таких дуг носит хорошо знакомое нам название "свеча Яблочкова". Для получения открытого разряда необходимо на короткое время сомкнуть и затем развести на некоторое расстояние два угольных электрода, находящиеся под напряжением. Чем больше это расстояние, тем длиннее дуга, однако при превышении максимальной длины она погаснет. Необычно яркий, с голубоватым оттенком, свет привлек внимание специалистов по освещению. Однако для коммерческой реализации "электрической свечи" нужно было решить важную проблему: при ее работе расстояние между электродами должно было сохраняться неизменным. С учетом того, что на открытом воздухе угольные электроды быстро выгорали, для выполнения этого условия требовалось оригинальное инженерное решение (вспомним проблемы, сопровождавшие изобретение восковой свечи). Вначале для этой цели предложили сложный часовой механизм, который подавал горизонтально расположенные угли навстречу друг другу. Но он не нашел широкого применения из-за своей сложности, громоздкости и главное ненадежности. Скорость выгорания углей могла стихийно увеличиваться, при этом расстояние между ними резко увеличивалось, и дуга гасла. Коммерческое распространение нашла другая, более простая и весьма эффективная конструкция, в которой электроды располагались вертикально и параллельно друг другу. Для предотвращения возникновения разряда по всей их длине пространство между ними было заполнено свечным воском. Для зажигания разряда нужно было замкнуть кончики электродов специальной угольной перемычкой, а потом убрать ее. По мере выгорания электродов воск плавился, и разряд опускался ближе к их основанию. Несмотря на все свои преимущества по сравнению с газовым пламенем, электрическая дуга в своем первоначальном виде оказалась тупиковой ветвью в развитии светотехники. Для нее были закрыты все основные направления развития и усовершенствования. Она была небезопасным источником света, так как для ее зажигания нужно было фактически устроить кратковременное короткое замыкание. Она требовала индивидуального ручного зажигания каждого светильника. Ее срок службы был невысок, а характеристики практически неуправляемы - в отличие от той же газовой горелки, где была возможность прибавить или убавить пламя. А о придании ей компактности и мобильности говорить вообще не приходилось - дуга работала исключительно от стационарного источника напряжения. Новаторская для середины XIX века идея электрического разряда в воздухе быстро исчерпала себя. Оказалось, что этот источник света не поддается усовершенствованию. Для дуги требовались строго угольные электроды с ограниченным набором возможных примесей. Разряд происходил в открытом воздухе, при определенном напряжении на сантиметр длины между электродами. Одни из самых важных параметров любой лампы - цвет (5000 К) и световая отдача (2:4 лм/Вт) разряда - практически не поддавались изменению. Экономическая целесообразность электрической дуги балансировала на одном уровне с газовым освещением. Поэтому взгляд разработчиков вновь обратился к уже известному тепловому принципу получения света. Но в качестве источника тепла было решено использовать электричество. Здесь мы впервые наблюдаем характерное для всей человеческой истории развитие "по спирали". Электрическая дуга явилась фактическим повтором идеи обычной восковой свечи, но на более высоком техническом уровне. И дальнейшее развитие источников света пойдет по пути повторения пройденного. • • • • Несмотря на победоносное шествие ламп накаливания, захвативших в первые же годы практически все осветительные применения, некоторые исследования продолжались и в отношении уже пройденного этапа - газового разряда. Была сделана попытка выяснить, насколько в действительности он является неизменным в своих свойствах. Оказалось, что неизменность световых характеристик разряда - миф, рассыпающийся в тот момент, когда речь идет о газе, в котором происходит разряд. И цвет, и световая отдача разряда зависят от того, в каком газе и при каком давлении происходит разряд. Так появились первые разрядные лампы - прообразы знакомых нам неоновых и аргоновых трубок. Любопытно, что одним из первых «полигонов» для испытания разрядных ламп стало здание католического храма. Первые разрядные лампы были сопоставимы по эффективности с лампами накаливания (световая отдача 6-10 лм/Вт). Если неэффективность получения света в последних была связана со значительным выделением тепла (96% от потребляемой электроэнергии, то в газовом разряде основная доля энергии излучалась в ультрафиолетовой области спектра. На первых порах попытки отыскать газ или пар, дающий максимум светового излучения, не увенчались успехом. Всерьез о разрядных лампах как об экономичном источнике света заговорили лишь в 1930-40 х годах, с изобретением люминесцентных ламп и ртутных ламп высокого давления. С этого момента началось вытеснение ламп накаливания практически из всех областей их применения. Люминесце́нтная ла́мпа — газоразрядный источник света, световой поток которого определяется в основном свечением люминофоров под воздействием ультрафиолетового излучения разряда; видимое свечение разряда не превышает нескольких процентов. Люминесцентные лампы широко применяются для общего освещения, при этом их световая отдача и срок службы в несколько раз больше, чем у ламп накаливания того же назначения. Наиболее распространённой разновидностью подобных источников является ртутная люминесцентная лампа. Она представляет собой стеклянную трубку, заполненную парами ртути, с нанесённым на внутреннюю поверхность слоем люминофора. Светильник советского образца после модернизации. Вместо лампы накаливания мощностью 100 Вт, используется экономичная лампа G24Q1 мощностью 26 Вт, дающая сравнимый световой поток. Тем самым потребление электроэнергии снижается на 74 %. Люминесцентные лампы — наиболее распространённый и экономичный источник света для создания рассеяного освещения в помещениях общественных зданий: офисах, школах, учебных и проектных институтах, больницах, магазинах, банках, предприятиях. С появлением современных компактных люминесцентных ламп, предназначенных для установки в обычный патрон E27 или E14 вместо ламп накаливания, они стали завоевывать популярность и в быту. Применение электронных пуско-регулирующих устройств (балластов) вместо традиционных электромагнитных позволяет ещё более улучшить характеристики люминесцентных ламп — избавиться от мерцания и гула, ещё больше увеличить экономичность, повысить компактность. Главными достоинствами люминесцентных ламп по сравнению с лампами накаливания является высокая светоотдача (люминесцентная лампа 23 Вт даёт освещенность как 100 Вт лампа накаливания) и длительный срок службы (6000-20000 часов против 1000 часов). Это позволяет люминесцентным лампам экономить значительные средства, несмотря на более высокую начальную цену. Применение люминесцентных ламп особенно целесообразно в случаях, когда освещение включено продолжительное время, поскольку включение для них является наиболее тяжёлым режимом и частые включения-выключения сильно снижают срок службы • • • • История Первым предком лампы дневного света была лампа Генриха Гайсслера, который в 1856 году получил синее свечение от заполненой газом трубки, которая была возбуждена при помощи соленоида. В 1893 году на всемирной выставке в Чикаго, штат Иллинойс, Томас Эдисон показал люминесцентное свечение. В 1894 году М. Ф. Моор создал лампу, в которой использовал азот и углекислый газ, испускающий розовобелый свет. Эта лампа имела умеренный успех. В 1901, Питер Купер Хьюитт демонстрировал ртутную лампу, которая испускала свет синегозелёного цвета, и таким образом была непригодна в практических целях. Это было, однако, очень близко к современному дизайну, и имело намного более высокую эффективность чем лампы Гайсслера и Эллинойса. В 1926 году Эдмунд Джермер и его сотрудники предложили увеличить операционное давление в пределах колбы и покрывать колбы флуоресцентным порошком, который преобразовывает ультрафиолетовый свет, испускаемый возбуждёной плазмой в более однородно белоцветной свет. Э.Джермер в настоящее время признан как изобретатель лампы дневного света. General Electric позже купила патент Джермера, и под руководством Джорджа Э. Инмана довела лампы дневного света до широкого коммерческого использования к 1938 году. Принцип работы При работе люминесцентной лампы между двумя электродами находящимися в противоположных концах лампы возникает электрический разряд. Лампа заполнена парами ртути и проходящий ток приводит к появлению УФ излучения. Это излучение невидимо для человеческого глаза, поэтому его преобразуют в видимый свет с помощью явления люминесценции. Внутренние стенки лампы покрыты специальным веществом — люминофором, которое поглощает УФ излучение и выделяет видимый свет. Изменяя состав люминофора можно менять оттенок получаемого света. • • • • • • • • • • Особенности подключения стартер С точки зрения электротехники люминесцентная лампа — устройство с отрицательным сопротивлением (чем больший ток через неё проходит — тем больше падает её сопротивление). Поэтому при непосредственном подключении к электрической сети лампа очень быстро выйдет из строя из-за огромного тока проходящего через неё. Чтобы предотвратить это, лампы подключают через специальное устройство (балласт). В простейшем случае это может быть обычный резистор, однако в таком балласте теряется значительное количество энергии. Чтобы избежать этих потерь при питании ламп от сети переменного тока в качестве балласта может применяться реактивное сопротивление (конденсатор или катушка индуктивности). В настоящее время наибольшее распространение получили два типа балластов — электромагнитный и электронный. Электромагнитный балласт способы подключения ламп Электромагнитный балласт представляет собой индуктивное сопротивление (дроссель) подключаемое последовательно с лампой. Для запуска лампы с таким типом балласта требуется также стартер. Преимуществами такого типа балласта является его простота и дешевизна. Недостатки — мерцание ламп с удвоенной частотой сетевого напряжения (частота сетевого напряжения в России = 50 Гц), что повышает утомляемость и может негативно сказываться на зрении, относительно долгий запуск (обычно 1-3 сек, время увеличивается по мере износа лампы), большее потребление энергии по сравнению с электронным балластом. Дроссель также может издавать низкочастотный гул. Помимо вышеперечисленных недостатков, можно отметить ещё один. При наблюдении предмета вращающегося или колеблющегося с частотой равной или кратной частоте мерцания люминесцентных ламп с электромагнитным балластом такие предметы будут казаться неподвижными из-за эффекта стробирования. Например этот эффект может затронуть шпиндель токарного или сверлильного станка, циркулярную пилу, мешалку кухонного миксера, блок ножей вибрационной электробритвы. Во избежание травмирования на производстве запрещено использовать люминесцентные лампы для освещения движущихся частей станков и механизмов без дополнительной подсветки лампами накаливания. • • • • • Электронный пуско-регулирующий аппарат Электронный балласт представляет собой электронную схему, преобразующую сетевое напряжение в высокочастотный (20-60 кГц) переменный ток, который и питает лампу. Преимуществами такого балласта является отсутствие мерцания и гула, более компактные размеры и меньшая масса, по сравнению с электромагнитным балластом. При использовании электронного балласта возможно добиться мгновенного запуска лампы (холодный старт), однако такой режим неблагоприятно сказывается на сроке службы лампы, поэтому применяется и схема с предварительным прогревом электродов в течение 0,5-1 сек (горячий старт). Лампа при этом зажигается с задержкой, однако этот режим позволяет увеличить срок службы лампы. Механизм запуска лампы с электромагнитным балластом В классической схеме включения с электромагнитным балластом для автоматического регулирования процесса зажигания лампы применяется пускатель (стартер), представляющий собой миниатюрную газоразрядную лампочку с неоновым наполнением и двумя металлическими электродами. Один электрод пускателя неподвижный жёсткий, другой — биметаллический, изгибающийся при нагреве. В исходном состоянии электроды пускателя разомкнуты. Пускатель включается параллельно лампе. В момент включения к электродам лампы и пускателя прикладывается полное напряжение сети, так как ток через лампу отсутствует и падение напряжения на дросселе равно нулю. Электроды лампы холодные и напряжение сети недостаточно для её зажигания. Но в пускателе от приложенного напряжения возникает разряд, в результате которого ток проходит через электроды лампы и пускателя. Ток разряда мал для разогрева электродов лампы, но достаточен для электродов пускателя, отчего биметалличекая пластинка, нагреваясь, изгибается и замыкается с жёстким электродом. Ток в общей цепи возрастает и разогревает электроды лампы. В следующий момент электроды пускателя остывают и размыкаются. Мгновенный разрыв цепи тока вызывает мгновенный пик напряжения на дросселе, что и вызывает зажигание лампы. К этому моменту электроды лампы уже достаточно разогреты. Разряд в лампе возникает сначала в среде аргона, а затем, после испарения ртути, приобретает вид ртутного. В процессе горения напряжение на лампе и пускателе составляет около половины сетевого за счёт падения напряжения на дросселе, что устраняет повторное срабатывание пускателя. В процессе зажигания лампы пускатель иногда срабатывает несколько раз подряд вследствие отклонений во взаимосвязанных между собой характеристиках пускателя и лампы. • • • • • • • • • Люминофоры и спектр излучаемого света Типичный спектр люминесцентной лампы. Многие люди считают свет излучаемый люминесцентными лампами грубым и неприятным. Цвет предметов освещенных такими лампами может быть несколько искажён. Отчасти это происходит из-за синих и зеленых линий в спектре излучения газового разряда в парах ртути, отчасти из-за типа применяемого люминофора. Во многих дешевых лампах применяется галофосфатный люминофор, который излучает в основном жёлтый и синий свет, в то время как красного и зелёного излучается меньше. Такая смесь цветов глазу кажется белым, однако при отражении от предметов свет может содержать неполный спектр, что воспринимается как искажение цвета. Однако такие лампы как правило имеют очень высокую световую отдачу. В более дорогих лампах используется «трехполосный» и "пятиполосный" люминофор. Это позволяет добиться более равномерного распределения излучения по видимому спектру, что приводит к более натуральному воспроизведению света. Однако такие лампы как правило имеют более низкую световую отдачу. По стандартам лампы дневного света разделяются на колбные и компактные. Колбные лампы Представляют собой лампы в виде стеклянной трубки. Различаются по диаметру и по типу цоколя, имеют следующие обозначения: (T5 (диаметр 5/8 дюйма=1.59 см), T8 (диаметр 8/8 дюйма=2.54 см), T10 (диаметр 10/8 дюйма=3.17 см) и T12 (диаметр 12/8 дюйма=3.80 см)). Лампы такого типа часто можно увидеть в промышленных помещениях, офисах, магазинах и т. д. Компактные лампы Представляют собой лампы с согнутой трубкой. Различаются по типу цоколя на (G23,G24Q1,G24Q2, G24Q3). Выпускаются также лампы под стандартные патроны E27 и E14, что позволяет использовать их в обычных светильниках вместо ламп накаливания. Премуществом компактных ламп являются устойчивость к механическим повреждениям и небольшие размеры. Цокольные гнёзда для таких ламп очень просты для монтажа в обычные светильники, срок службы таких ламп составляет от 6000 до 15000 часов. • • Типичная лампа MR16 Неоновая лампа • • Утилизация Все люминесцентные лампы содержат ртуть (в очень малых количествах, от 40 до 70 мг), ядовитое вещество. Эта доза не нанесет много вреда, даже если лампа разбилась, но если постоянно подвергаться пагубному воздействию паров ртути, то они будут накапливаться в организме человека, нанося вред здоровью. По истечении срока службы в России лампу, как правило, выбрасывают куда попало. На проблемы утилизации этой продукции в России не обращают внимания ни потребители, ни производители, хотя существует несколько занимающихся ею фирм. • • • • • • • • • • • • • • • Нео́ новая ла́мпа (в просторечии неонка) — газоразрядная лампа, наполненная в основном неоном под низким давлением. Цвет свечения — оранжево-красный. Название «неоновая лампа» иногда применяется и для аналогичных ламп, наполненных другими инертными газами (как правило, для получения свечения другого цвета): газ цвет свечения гелий синий неон красно-оранжевый аргон сиреневый криптон сине-белый пары ртути голубовато-зелёный Технические характеристики Свет лампы обладает малой инерционностью и допускает яркостную модуляцию с частотой до 20 кГц. Лампы подключаются к источнику питания через токоограничительный резистор так, чтобы ток через лампу был не более 1 миллиампера (типичное значение для миниатюрных ламп). В некоторых лампах резистор вмонтирован в цоколь. Напряжение зажигания лампы обычно не более 100 Вольт, напряжение гашения порядка 50 Вольт. Срок службы — не менее 500 часов (ограничен поглощением газа стеклом колбы и потемнением колбы от распылённых электродов; «перегорать» же в лампе просто нечему). • • • • • Ксеноновые газоразрядные лампы — газоразрядный источник света. Световой поток высокой интенсивности получается за счёт свечения газа, инициированного дуговым разрядом между двумя электродами. Электроды находятся в колбе, заполненной ксеноном (отсюда и название) и солями металлов под большим давлением. Ксеноновая лампа имеет цветовую температуру около 4300 K. Ксеноновая лампа была изобретена в 1940-е годы в Германии, изготавливалась с 1951 года компанией Osram. Применяются в прожекторной технике, кинотехнике, для имитации солнечного излучения, также в автомобильных осветительных приборах. Первая такая лампа для массового использования в автомобильных осветительных приборах была разработана фирмой Philips в 1991 году, и носила имя D1S. Ксеноновые лампы также применяются в медицине, где используются в осветительных приборах, например, в эндоскопии. • • • • • Лампа чёрного cвета, или лампа Вуда, (англ. Black light, Wood's light) — лампа, излучающая почти исключительно в наиболее длинноволновой («мягкой») части ультрафиолетового диапазона и практически не дающая видимого света. Принцип действия Спектр Изготавливаются такие лампы по тем же принципам, что и обычные люминесцентные, с тем лишь отличием, что в производстве ламп чёрного света используется особый люминофор и (или) вместо прозрачной стеклянной колбы используется колба из очень тёмного, почти чёрного, синефиолетового стекла. Такое стекло называется стеклом Вуда (англ. Wood's glass). Оно практически не пропускает видимого света с длиной волны больше 400 нм. Для того чтобы получить пик излучения лампы в диапазоне 368—371 нм, в качестве люминофора используются легированный европием борат стронция (SrB4O7:Eu2+), в то время как для получения излучения в диапазоне 350—353 нм — легированный свинцом силикат бария (BaSi2O5:Pb+). Лампа чёрного света можеть быть сконструирована и без применения специальных люминофоров. В этом случае в качестве материала колбы вместо обычного прозрачного кварцевого стекла используется стекло Вуда или дополнительный светофильтр из него. Именно таким образом производились самые первые лампы чёрного света. Применение • • • • • Применение Ловля насекомых на свет. Лампа ДРЛ (слева) и лампа чёрного света (справа) Применяется в криминалистике для обнаружения следов крови, мочи, спермы или слюны, которые флуоресцируют в свете лампы, при установлении подлинности банкнот (многие современные банкноты имеют флюоресцирующие метки), в индустрии развлечений (красители, флуоресцирующие в свете лампы, нередко используются при изготовлении клубных украшений или детских игрушек). Помимо этого, лампы с такими характеристиками нередко применяются при ловле насекомых на свет (нередко в сочетании с лампами, излучающими в видимой части спектра). Это связано с тем, что у большинства насекомых видимый диапазон смещён, по сравнению с человеческим зрением, в коротковолновую часть спектра: насекомые не видят того, что человек воспринимает как красный, но видят мягкий ультрафиолетовый свет. Лампа Вуда применяется в дерматологии для диагностики кожи, в частности при выявлении грибковых поражений. Специальная лупа с ультрафиолетовой подсветкой, в сочетании с таблицей позволяет определить данные о состоянии кожи по её свечению. РАБОЧАЯ ГРУППА: КОРОЛИК ЕВГЕНИЙ ЩЕРБАКОВ ЕВГЕНИЙ (самопрезентация) Лазеры сверхкоротких (предельно коротких) импульсов, лазеры УКИ (ПКИ), фемтосекундные лазеры — оптические квантовые генераторы, способные генерировать импульсы лазерного излучения очень малой длительности (от сотен пикосекунд, а в последнее время от сотен фемтосекунд и короче). Основное достоинство этих лазеров — компактность. Таким образом даже в небольшой лаборатории можно получить уникальный инструмент исследования — лазер со сверхвысокой интенсивностью и малой длительностью импульса. Принцип действия лазеров УКИ основан на синхронизации мод в лазерном резонаторе. Существует два возможных сценария генерации УКИ. В одном варианте генерация начинается сразу во всех модах со случайной фазой и интенсивноcтью, а потом происходит отсев, в конце процесса все моды становяться жёстко связаны и распределены по интенсивности, и в резонаторе остаётся только один импульс с очень короткой длительностью. Второй вариант — генерация начинается на одной моде, но потом, в результате межмодового взаимодействия, генерация возбуждается и на других модах с необходимой разностью фаз, в результате чего картина становиться точно такой же, как и в первом случае. Формирование импульса обычно происходит за 10 проходов резонатора. Ещё за 10-20 проходов происходит процесс укорочения и усиления импульсов и в конечном итоге получаются стабильные УКИ. В процессе укорочения и усиления импульсов огромное значение имеют нелинейные процессы. Так передний фронт становиться более крутым после прохождения просветляющегося поглотителя (или в результате самофокусировки (линза Керра) в активной среде и выделению только "интенсивной" части импульса), задний фронт укорачивается в результате того, что инверсия населённости не успевает восстановиться за то время пока импулься проходит через активныю среду. Для того чтобы процессы усиления и укорочения импулься были более эффективными, необходимо выбирать активные среды как можно тоньше, а мощность накачки побольше (но не выходя за пределы стабильной генерации импульсов). Существует активная и пассивная синхронизация мод. Так, в случае активной синхронизации мод требуется специальное устройство, которое будет синхронизировать моды (синхронная накачка, или специальный модулятор в режиме модуляции добротности Qмодуляции), тогда как при пассивной синхронизации это происходит автоматически из-за особенностей конструкции. Лазеры с активной синхронизацией сегодня уже практически не используются из-за сложности изготовления устройств синхронизации. Лазеры с пассивной синхронизацией имеют два порога генерации. Первый - вполне обычный, при накачке выше первого порога лазер УКИ работатет как обычный перестраиваемый лазер. При превышении мощности накачки второго порога создаются благоприятные условия для формирования УКИ, однако для начала генерации может потребоваться дополнительное воздействие например в виде быстрого движения или толчка компенсатора ДГС, обычно это необходимо для появления шумового выброса, из которго потом будет развиваться последовательность УКИ. Наиболее популярны сегодня лазеры на основе Ti:сапфира с керровской линзой (3го поколения) и волоконные лазеры с диодной накачкой (4-го поколения). Первые используются в основном в лабораторных условиях и позволяют получать большую энергию импульса; вторые, более компактные и экономичные, активно используются в прикладных целях (например в телекоммуникациях). Основная часть лазера УКИ, впрочем как и любого другого, это резонатор с активной средой. В отличие от других лазеров контур усиления активной среды должен быть достаточно широким. Для лазеров третьего поколения характерна двухрезонаторная схема. Следует заметить, что вся оптика, которая применяются в нелинейной оптике, обязательно просветлена. А вместо обычных металлических зеркал применяются диэлектрические. Кроме того для достижения более коротких импульсов применяют специальные, т.н. "чирпирующие" зеркала. Работа лазера Сперва включается лазер накачки, и мощность повышается до порога генерации (точнее чуть выше первого порога, но генерации УКИ пока нет). Если необходимо, юстируются зеркала для получения максимума интенсивности лазерного излучения. Если производилась перестройка по длине волны, то это обязательная процедура. Для начала генерации УКИ необходим небольшой толчок основания призмы 7 или 8 для того чтобы создать некоторые флуктуационные выбросы. Длительность этих флуктуационных выбросов на начальном этапе обратно пропорциональна ширине линии усиления (что обычно лежит в области 10-13с). После однойдвух тысяч проходов длительность обычно возрастает до 10-11с, в следствии большего усиления мод расположенных в центре линии усиления, однако после одной-двух тысяч проходов наибольший флуктуационный выброс достигает такой интенсивности, что заметную роль в его поведении оказывают нелинейные эффекты, а именно изменение коэффициента преломления и самофокусировка в кристалле Ti:сапфира. Благодаря самофокусировке (Нелинейный эффект Керра), этот флуктуационный выброс испытывает меньшие потери во внутреннем резонаторе (так как он лучше сфокусирован), таким образом он усиливается лучше остальных, а блогодаря относительно большой интенсивности, он уменьшает инверсию населённости, и менее интенсивные выбросы оказываются ниже порога усиления. Когда интенсивность уже почти сформировавшегося импульса УКИ достигает такого значения, что большая часть инверсии населённости снимается за время прохождения этого импульса через усилитель лазер выходит на стабильный моноимпульсный режим работы (т.е. в резонаторе может находиться только один импульс), что соответствует частоте повторения импульсов около 100МГц (при длине внешнего резонатора около 1 метра). Следует отметить, что важную роль в этой конструкции играет призменный регулятор ДГС (8-9). При распространении импульса через среду он испытывает искажения, связанные с тем, что дисперсия (коэффициент преломления) для разных длин волн различная (это называется Дисперсия Групповой Скорости или дисперсия второго порядка). Интенсивность импульса настолько велика, что при распространении через среду начинают играть роль дисперсия третьего, а иногда и более высоких порядков. Чтобы скорректировать эти искажения (чтобы импульс не "расплывался", или другими словами чтобы скомпенсировать "чирп") ставят или специальный компенсатор (пара дифракционных решёток или призм) или используют специальные "чирпирующие" зеркала. Компенсатор ДГС действует следующим образом. Импульс после призмы 8 раскладывается в спектр, после призмы 9 параллельный пучок света ("красный" луч ближе к наблюдателю) проходит через диафрагму 10 и отражается от глухого зеркала 11 в обратном направлении от призмы 8 уходит уже скомпенсированный импульс. Перемещая диафрагму и изменяя её ширину, можно регулировать длину волны и длительность импульса соответственно. Изменение полуширины спектра соответствует изменению длительности, так как импульс в таком лазере получается спектрально ограниченный, т.е. такой у которого полуширина обратно пропорциональна длительности. Длительность импульса зависит в первую очередь от толщины кристалл Ti:сапфира — чем тоньше кристалл, тем короче импульс. Существенную роль играет так же компенсатор ДГС, если импульс будет чирпирован, то его длительность будет больше. На работу лазера так же оказвают существенное влияние настройка (юстировка положения элементов) лазера, стабильность лазера накачки и его параметры (в основном мощность). Основная проблема, с которой приходится постоянно бороться в такой конструкции лазера, — тепловая нестабильность. Если лазер накачки и активная среда стабилизируется системой охлаждения (проточной водой), то стабилизировать сам резоанатор довольно тяжело — в зависимости от температуры оптическая длина резонатора изменяется, и лазер надо настраивать заново. Для потери генерации достаточно небольших флуктуаций — можно просто "сдуть импульсы" не очень сильно подув на резонатор. В нелинейной оптике обычно применяют диэлектрические зеркала. Это такие зеркала, которые получают путём напыления нескольких слоёв диэлектрических материалов с заданным коэффициентом преломления и толщиной слоя. Такое зеркало отражает свет гораздо лучше чем металлическое. Однако у таких зеркал есть недостатки. Обычно диэлектрическое зеркало рассчитывают так, чтобы максимальный коэффициент отражения был для узкого спектрального диапазона и для узкого диапазона углов падения. В других диапазонах спектра и углов падения такое зеркало отражает гораздо хуже. История развития лазеров УКИ 1-е поколение Лазер с использованием модуляции добротности и внутрирезонаторного просветляющегося поглотителя. 2-е поколение Лазеры на красителях (с использованием просветляющегося поглотителя и кольцевого резонатора) 3-е поколение Лазеры на вибронных кристаллах с керровской линзой. 4-е поколение Волоконные лазеры с диодной накачкой. Применение ◦ Нелинейная оптика (генерация второй, третьей, n-ой гармоники и получение сверхкоротких ипульсов в различных диапазонах длин волн и сверхкоротких ипульсов частиц; генерация суперконтинуума (так называемый белый лазер); высокотемпературное фотонное эхо и эхо-процессоры), исследование быстротекущих процессов, фемтохимия, прецизионная спектроскопия, оптические стандарты частоты, инициирование фотоядерных реакций (в том числе и управляемого термоядерного синтеза), оптическая томография и микроскопия, прецизионная обработка материалов, опыты по нелинейной квантовой электродинамике (в том числе и релятивисткое взаимодействие излучения с веществом), лазерный гироскоп, телекоммуникации (передача больших объёмов данных). ПОСЛОВИЦЫ, ПОГОВОРКИ, АФОРИЗМЫ, В КОТОРЫХ УПОМИНАЮТСЯ ИСТОЧНИКИ СВЕТА, СВЕТОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ. ОБРЯДЫ НАРОДОВ МИРА, В КОТОРЫХ ЗНАЧИМА РОЛЬ ОГНЯ • РАБОЧАЯ ГРУППА: • ЛИХТАРОВИЧ ТАТЬЯНА • МИХНОВЕЦ ЕКАТЕРИНА • ПЕКАРСКАЯ АЛЕКСАНДРА БОЛЬШОЕ СПАСИБО ВСЕМ УЧАЩИМСЯ 9 «Б» КЛАССА, ПРИНЯВШИМ УЧАСТИЕ В ДАННОМ ПРОЕКТЕ
