Lumina artificiala

Categoria: Referat Fizica

Descriere:

Cu cel putin 500 de mii de ani in urma, oamenii au invatat cum sa foloseasca focul ca sursa de lumina. De-a lungul secolelor, iluminarea a devenit tot mai evoluata, azi putand ilumina cladiri si strazi intregi doar prin apasarea unui buton....

Cu cel putin 500 de mii de ani in urma, oamenii au invatat cum sa foloseasca focul ca sursa de lumina . De-a lungul secolelor; iluminarea a devenit tot mai evoluata, azi putand ilumina cladiri si strazi intregi doar prin apasarea unui buton.

            Nimeni nu stie cata vreme s-a scurs de cand omul a folosit pentru prima data un fitil intr-un vas umplut cu grasime animala; cert este ca s-au gasit lampi primitive scobite in roci calcaroase sau gresie, datand din jurul anului 80000 i.e.n., iar in Iran lampi de ceramica in jur de cateva zeci de mii deani vechime.

            Conform Bibliei, lumanari facute din grasimi animale s-au folosit in templul regelui Solomon, in sec. X i.e.n. Acestea se mai folosesc si azi in temple, dar in locuinte a aparut doar in Evul Mediu.

Lampile lui Argand

            Perioada moderna a luminatiei a inceput cu inventarea lampii de petrol; cea mai evoluata dintre primele forme a fost prezentata in 1784 de catre elvetianul Ami Argand . lampile lui aveau fitil cu tub; aerul avea o intrare laterala si iesea prin interiorul fitilului. Flacara dadea lumina puternica si rezulta o cantitate foarte mica de funingine.mai tarziu lampile Argand au folosit parafina, ceea ce a inbunatatit calitatea flacarii. Parafina se foloseste si azi in almpile Tilley moderne.

Succesul gazului

In 1789 scotianul William Mudor a iluminat o pestera in apropierea casei lui Cornwall, prin arderea unui gaz iluminator. Dupa doisprezece ani a folosit acelasi gaz si pentru iluminarea casei lui Redruth. Dupa aceasta a incercat iluminarea fabrici din apropierea birmingham-ului. Prima strada iluminata cu gaz a fost strada Pall Mall din Londra, in 1807. cu toate ca indepartarea resturilor de ardere era dificila, pana in anul 1830, iluminarea cu gaz s-a raspandit in Europa si orasele principale, orase ale Americii de Nord.

            Lumina emisa de primele de primele lampi de gaz era destul de slaba, astfel incat gazul parea a fi nepotrivit pentru iluminarea spatiilor intrioare, pana in anul 1885, cand baronul von Welsbach a prezentat lampa cu plasa incandescenta. El a fixat  o plasa incandescenta de un tu, care facea amestecul gaz-aer. Daca amestecul era aprins, plasa lumina cu o lumina stralucitoare, alba si calda. Aceasta metoda era atat de eficienta , incat iluminarea cu gaz a concurat serios cu electricitatea pana in anii teizeci.

Epoca electricitatii

            Primele lampi cu curent au fost elaborate de Sir Humphrey Davy in 1809. Acestea

erau lampi cu gaz carbonic: la cei doi poli ale unei baterii s-a fixat cate o bagheta de carbon, acestea atingandu-se la locul contactului, producand o lumina incandescenta, alba. Daca erau indpartate la aproximativ 10 cm distanta, se obtinea un arc luminos alb, puternic.

            Insa pana la aparitia generatoarelor, in 1831, lampile cu arc caloric nu puteau deveni o metoda practica de iluminare. In anii 1850, lampile cu arc electric s-au folosit pentru iluminarea tmporara a strazilor din Londra, Paris, Berlin si New York; prima lampa cu arc electric permaneneta a fost instalata in 1862 in farul din Dungeuness.

Primele becuri

            Lampile cu arc carbonic emit lumina foarte puternica, dar au si dezavantaje: sunt mari, greoaie, produc multa murdarie si necesita reglaj permanent. De aceea cercetatorii au cautat alte solutii. Au experimentat trecerea curentului electric printr-un filament subtire, bun conducator de curent ; filamentul se incalzeste pana la incandescenta, emitand lumina.

            In 1878 Sir Joseph Swan a introdus o bucata subtire, carbonizata de celuloza intr-un glob de sticla, care ulterior a fost inchis ermetic. El a incalzit filamentul, pentru ca gazele din interiorul lui sa fie eliberate, apoi a aspirat gazele obtinand vid in interiorul globului.

            Totusi, cursa pentru titlu de inventator al becului electric a fost castigata de americanul Thomas Edison: la un an dupa Swan, el a elaborat un un bec in care era un flilament subtire, carbonizat de bambus, iar in anul 1882 a construit prima centrala electrica in New York. Aceasta producea curent suficient pentru functionarea a 10 mii de becuri electrice. Astfel a inceput era electricitatii.

Becurile zilelor noastre

            In globul de sticla al becurilor moderne filamentul e reprezentat de o spirala de wolfram. Curentul ce trece prin filament il incalzeste la 2700 0C, si emite la aceasta temperatura o lumina alba, puternica.

            Intensitatea luminii emise de lampa se masoara in lumeni, iar ,,randamentul`` se obtine prin raportarea luminii produse si curentul consumat. Randamentul unui bec incandescent cu wolfram este de aproximativ 12 lumeni\watt, fiind considerat o sursa de lumina neeconomica. Radiatiile luminoase ale tubului incandescent apartin in mare parte domeniului infrarosu, imperceptibil ochiului uman, adica le percepem mai mult sub forma de caldura, decat ca lumina.

Alt incovenient ar fi ca atomii de wolfram se evapora de pe suprafata interioara a invelisului de sticla. Astfel, invelisul se intuneca treptat, becul emite mai putina lumina. In final, filamentul evaporandu-se trptat, el se subtiaza, se rupe, iar becul se arde.

            Pentru reducerea evaporarii filamentului, becurile sunt umplute cu argon sau nitrogen gazos, dar evaporarea nu poate fi oprita complet. Cu cat temperatura filamentului creste, evaporarea e mai rapidadar si lumina e mai alba, mai naturala. Firmele au ales o cale de compromis: becurile au o durata de viata de aproximativ 1000 de ore, dar lumina lor este mai galbena decat cea naturala.

Halogenii

            In lampile cu wolfram-halogen, evaporarea e incetinita prin alta metoda. In interiorul becului e introdusa o cantitate mica de halogen- iod sau brom. Acestia formeaza compusi instabili cu wolframul, care dupa evaporare se condenseaza pe filament, si nu pe suprafata interioara a invelisului de sticla.

            Insa halogenii reactineaza si cu sticla, de aceea becul trebuie fabricat din cuart, ceea ce creste costul productiei. Lampile de wolfram-halogen pot functiona la temperaturi mai ridicate, emitand lumina mai puternica, mai alba, fara sa scada insa durata de viata.

            Lampile cu descarcare electrica in mediu gazos se folosesc de la inceputul anilor `30. Din primele modele s-a evacuat aerul, apoi au fost umplute cu cantitati mici de neon. Pe cei doi electrozi aflati la capetele tubului s-a conectat curent de mare tensiune.

            Intre elctrozi se produc descarcari electrice, emitand o lumina purpurie. Deoarece din tuburi se puteau modela litere sau alte forme, acestea au fost repede utilizate in scop publicitar. Asa s-a nascut iluminarea cu neon, nelipsita din centrul marilor orase.

            Experimente cu alte gaze au introdus o gama larga de culori. Lampile cu sodiu care functioneaza sub o presiune scazuta de aburi, emit o lumina galbena, monocroma, fiind folosite la iluminarea strazilor. Randamentul primelor lampi cu sodiu era de 70 lumeni/watt, azi putand atinge si 200 lumeni/watt.

Lumina verde

            S-au utilizat lampi cu mercur cu randament de aproximativ 45 lumeni/watt, ce emiteau o lumina verzuie, dar care era mai putin monocromatica; oamenii si obiectele pareau fantomatici si lipsiti de viata.

            La sfarsitul anulor 1930 aburului de mercur i-au fost adaugate substante fluorescente, pentru a compensa lipsa lipsa culorii rosii. Acestea erau inceputurile luminarii cu tubi luminosi. In cele mai multe birouri moderne se folosesc lampi mercurice cu decarcare electrica, la care aburului de mecur i s-a adaugat doar o cantitate mica de argon. Presiunea aburului e mica, din care cauza ele emit mai multe radiatii ultraviolete decat vizibile. Interiorul tubului este captusit cu substante fluorescente. Acestea se activeaza sub influienta razelor ultraviolete, adica le absorb, apoi emit lumina vizibila. Prin amestecarea in proportii potrivite a substantelor fluorescente, se poate obtine aproape orice culoare.

Lasere mortale

                Proiectantii depun mari eforturi pentru a transforma laserul in arma destructiva eficienta, pe langa rolul lui in tehnologia militara, cum ar fi in orientare si sistemele informationale. De exemplu bombele cu ghidare prin laser sunt mult mai precise decat cele ghidate de ochiul uman, iar rachetele ghidate prin laser ating obiectivul cu o precizie mortala. Evenimentele din Golful Persic au demonstrat importanata acestor arme. Dar distrugerea directa prin laser a obiectivelor militare, cum era preconizat in planurile de razboi stelar americane ar necesita o cantitate de energie mult mai mare, decat ceea ce se poate produce azi.