Однак для цього способу отримання світла існує межа, описаний в законі Планка для абсолютно чорного тіла або повного випромінювача, згідно з яким спектральний розподіл випромінюваної енергії зростає з підвищенням температури. При температурі приблизно 3600 К спостерігається помітне посилення видимого випромінювання, і довжина хвилі максимальної потужності переходить в видимий діапазон. Ця температура близька до температури плавлення вольфраму. з якого зроблена нитка розжарення, так що гранична практична температура становить приблизно 2700 К, понад яку випаровування нитки стає вже надмірним. Одним з результатів такого спектрального переходу є те, що велика частина випускається випромінювання виділяється не як світло, а як тепло в інфрачервоній області. Таким чином, лампи розжарювання можуть бути ефективними нагрівальними приладами, використовуваними для сушки фотовідбитків, приготування їжі і в тваринництві. [32]
Принцип дії ламп розжарювання заснований на перетворенні електричної енергії, що підводиться до її нитки, в енергію видимих випромінювань, що впливають на органи зору людини і створюють у нього відчуття світла, близького до білого. Процес перетворення відбувається в лампі при нагріванні її нитки з вольфраму до 2600 - 2700 С. Нитка лампи не перегорає, так як температура плавлення вольфраму (3200 - 3400 С) значно вища за температуру розжарення нитки, а також внаслідок того, що з колби лампи видалено повітря або ж колба заповнена інертними газами (сумішшю азоту, аргону, ксенону), в середовищі яких метал не окислюється. [33]
Так отримують металевий вольфрам, але не компактний, а у вигляді порошку, який потім пресують в струмі водню при високій температурі. На першій стадії пресування (при нагріванні до 1100 - 1300 С) утворюється пористий ламкий злиток. Пресування триває при ще більш високій температурі, ледь не досягає під кінець температури плавлення вольфраму. У цих умовах метал поступово стає суцільним, набуває волокнисту структуру, а з нею - пластичність і гнучкість. [34]
Подальші шляхи підвищення температури світиться тіла ламп намічаються в напрямку відшукання тугоплавких і малоіспаряющіхся речовин. Так, суміш карбідів танталу і гафнію має температуру плавлення 4215 К. Карбід танталу дозволяє довести температуру до 3660 К; при цьому він розпорошується на 30% менше вольфраму, а його селективність підвищує яскравість на одну третину в порівнянні з вольфрамом. При температурі плавлення вольфраму карбід-Танталовая нитка витримує 8 годин безперервного живого. [35]
Перетворення електричної енергії в світлову відбувається за рахунок нагріву вольфрамової нитки лампи електричним струмом. Нитка лампи, розігріта до температури 2600 - 2700 С, випромінює світло. Вона не розплавляється, так як температура плавлення вольфраму перевищує 3200 С, і так важко перегорає, так як з колби викачане повітря або замінений інертним газом. [36]
В оповіданні про ультрафіолетових променях згадувалося, що чим сильніше розпечене тверде тіло, тим більше воно випромінює світла і в ультрафіолетовій області спектра, і у видимій. Спіралі в лампах тому і роблять з вольфраму, що це найтугоплавкіший з усіх металів. Коли лампа зовсім нова, її спіраль навіть при сильному збільшенні виглядає досить гладкою, на ній помітні тільки поздовжні смуги-сліди механічної обробки вольфрамової нитки. Але ось щойно куплену лампу увернула в патрон, клацнув вимикач, і спіраль негайно розжарилася до краю. Товщина і довжина спіралі розраховані так, щоб її температура була набагато нижча за температуру плавлення вольфраму (3420 С), інакше нитка перегоріла б дуже швидко. При таких тисках пара матеріали випаровуються досить швидко. Вольфрамова спіраль дуже тонка, і уповільнити її випаровування абсолютно необхідно. [38]
Теплові джерела світла використовують властивість тел випромінювати при нагріванні променисту енергію. При досить високій температурі це випромінювання переходить в область видимого - тіло починає світитися. Світлове випромінювання збільшується з підвищенням температури тіла. При цьому змінюється і колірної складу випромінювання. Це наочно видно при нагріванні стали. У перших моделях ламп розжарювання використовувалася вугільна нитка, в сучасних лампах застосовується нитка з вольфраму. Температура плавлення вольфраму (близько 3400 С) дає можливість раскалівать нитку до 2500 - 2700 С за умови запобігання її від згоряння. Захист від згоряння може бути вирішена або повним видаленням повітря з скляної колби, в якій розміщена розпечена нитка, або заповненням її інертним газом. В обох випадках у зв'язку з відсутністю кисню згоряння нитки не відбувається. Однак при температурі нагріву нитки, близької до температури плавлення, різко посилюється явище випаровування вольфраму. Пари вольфраму осідають на внутрішній поверхні скла колби і роблять її менш прозорою. Таке потемніння добре видно на перегорілих лампах. Від випаровування вольфраму нитка стає тоншою і перегорає. [39]
Сторінки: 1 2 3