Lumina artificiala

Din cele mai vechi timpuri oamenii au inventat diverse lucruri pentru a-si face viata mai usoara. Descoperirea focului a reprezentat un pas colosal in evolutia omenirii. Focul dadea nu numai caldura dar si lumina. Nimeni nu stie cata vreme s-a scurs de cand omul a folosit pentru prima oara un fitil intr-un vas cu grasime animala dar cert este ca s-au gasit lampi primitive scobite in roci calcaroase sau gresie ,datand din jurul anului 80 000 i.e.n. In Iran, s-au gasit lampi cu ceramica vechi de cateva mii de ani.

Dupa relatarile biblice in templul lui Solomon , in sec. X i.e.n., existau lumanari facute din grasimi animale. Acestea se mai folosesc ºi astazi in temple dar ele au aparut in locuinþe abia in Evul Mediu.

Perioada moderna a luminaþiei a inceput insa cu inventarea lampii cu petrol. De la acest prim pas in crearea luminii artificiale au trecut mai bine de 200 de ani. Sa urmarim succint evoluþia luminaþiei.

Prima lampa cu petrol a parut in 1784 , invenata de catre elveþianul Ami Argand. Lampile lui aveau fitil cu tub; aerul intra printr-o gaura laterala ºi ieºea prin interiorul fitilului. Flacara dadea o lumina puternica ºi rezulta o cantitate mica de funingine. Mai tarziu lampile Argand au folosit parafina ceea ce imbunataþea calitatea flacarii. Parafina se foloseºte ºi azi in lampile Tilley moderne. 19629mbu63zbo5t

Urmatorulpas in crearea luminii artificiale a fost folosirea gazului iluminator. Astfel in 1798 William Murdor a iluminta o peºtera din apropierea casei lui din Cornwall prin arderea unui astfel de gaz luminator , apoi dupa 12 ani a folosit acelaºi procedeu pentru iluminarea casei din Redruth, dupa care a incercat iluminarea unei fabrici din apropierea Birmingham-ului. Prima strada iluminata cu gaz a fost strada Pall Mall din Londra , in 1807. Iluminarea cu gaz s-a raspandit pana in 1830 in aproape toata Europa ºi in principale oraºe ale Americii de Nord. Folosirea gazului pentru iluminat a facut un mare pas inainte prin folosirea lampii cu plasa incandescenta. Aceasta a fost prezentata pentru prima oara in 1885 de catre baronul von Welsbach. El a fixat o plasa incandescenta de un tub care facea amestecul gaz-aer. Daca amestecul era aprins plasa lumina cu o lumina stralucitoare, alba ºi calda. Aceasta metoda care era foarte eficienta a concurat electricitatea - urmatorul pas in iluminatul artificial - pana in anii treizeci.

Deci urmatorul pas in producerea luminii artificiale este folosirea curentului electric.

Primele lampi cu curent au fost elaborate in 1809 de Sir Humphrey Davy . Aceste lampi erau lampi cu arc carbonic : la cei doi poli ai unei baterii era fixata o bagheta de carbon acestea atingandu-se la locul contactului, producand o luminp alba , incandescenta ; daca acestea erau indepartate la aproximativ 10 cm distanþa , se obþine un arc luminos alb , puternic. Pana in 1850 lampile cu arc electric au luminat temorar strazile oraºelor Paris, Londra, New-Yorrk, Berlin. Prima lampa cu arc electric permanenta a fost instalata in 1862 in farul Dungeuness.

Deºi lumina lampilor cu arc carbonic era foarte puternica , dezavantajele – ºi anume sunt mari, greoiae, produc multa murdarie, necesita reglaj permanent – a dus la cautarea altor soluþii. Astfel cercetatorii au experimentat trecera unui curent elctric printr-un filamnet subþire , bun conducator de curent ; filamnetul se incalzeºte pana la incandescenþa , emiþand lumina. bb629m9163zbbo

Primul bec incandescent numit apoi simplu „bec“ a fost inventat de Sir Joseph Swan in 1878, care a introdus o bucata subþire de celuloza intr-un glob de sticla care apoi a fost inchis ermetic. El a incalzit apoi filamentul, a aspirat gazele obþinand vid in interiorul globului.

La un an dupa aceasta Thomas Edison – ºi de numele acestuia este legata invenatrea becului ºi nu de a predecesorului sau – a elaborat un bec in care filamentul era un fir subþire ,carbonizat de bambus, iar in 1882 a construit prima centrala electrica la New-York, centrala care producea curent suficient pentru 10 000 de becuri.

Incepea era electricitaþii.

Astazi filamentul incandescent al becului este reprezentat dintr-o spirala de wolfram . Curentul electric il incalzeºte pana la 2700 grade Celsius. La aceasta temperatura emite o lumina alba, puternica.

Intensitatea luminii se masoara in lumeni iar randamentul se obþine prin raportarea luminii produse la curentul consumat.

Un inconvenient al becului cu wolfarm este ca atomii de wolfram se evapora de pe suprafaþa filamentului ºi se condenseaza pe suprafaþa interioara a inveliºului de sticla. Astfel, inveliºul se intuneca ºi filamentul se evapora treptat, se subþiaza ºi se rupe iar becul se arde.

Pentru reducerea evaporarii filamentului becrile se umplu cu argon sau nitrogen gazos, dar evaporarea nu poate fi oprita complet. Creºterea temperaturii face ca evaporarea sa fie mai rapida dar lumina este mai alba, mai naturala ºi mai stralucitoare. S-a ales o soluþie de compromids: becurile au o durata de 1000 de ore dar lumina este mai galbena decat cea naturala.

Un pas mai inainte a fost utilizarea lampilor cu wolfram-halogn. Evaporaea a fost mult incetinita prin introducerea in interiorul becului o cantitate mica de halogen , iod sau brom. Aceºyia formeaza compuºi insrtabili cu wolframul , care dupa evaporare se condenseaza pe filament ºi nu pe suprafaþa interioara a inveliºului de sticla. Dar halogenul reacþioneaza ºi cu sticla aºa ca becul trebuie fabricat din cuarþ, ceea ce creºte preþul . Aceste lampi pot funcþiona la temperaturi mari dand o lumina puternica mai alba fara sa scada durata de funcþionare.

De la inceputul anilor ’30 se folosec lampile cu descarcare electrica in mediu gazos. Din primele modele a fost evacuat aerul , apoi au fost umplute cu cantitaþi mici de neon. Pe cei doi electrozi aflaþi la capetele tubului s-a conectat curent de mare tensiune. Intre electrozi se produc descarcari electrice emiþand o lumina purpurie. Deoarece din tuburi se puteaiu modela liter acestea au fost repede utilizate pentru panourile publicitare. Astfel s-a nascut iluminarea cu neon , care invadeaza toate marile oraºe ale lumii.

In afara de neon s-au experimentat ºi alte gaze. Lampile cu sodiu , de exemplu, funcþioneaza sub o presiune scazuta de aburi , emit o lumina galbena , monocroma ºi sunt folosite la iluminarea strazilor, astazi randamnetul unei astfel de lampi find de 200 lumeni/watt.

s-a foosit ºi mercurul in interiorul lampilor dar lumina era prea verde ºi oamenii sau obiectele luminate pareau fantomatice. La sfarºitul anilor 1930 aburilor de mercur li s-au adaugat substanþe fluorescente pentru a suplini lipsa luminii roºii. Aºa a inceput iluminarea cu tubi luminoºi. Lampile mercurice cu descarcare electrice lumineaza astazi foarte multe birouri moderne. Acestea folosesc alaruri de aburul de mercur cantitaþi mici de argon . Presiunea aburului e mica, se emit radiaþii ultraviolete ºi nu vizibile. Interiorul este captuºit cu substanþe fluorescente care activeaza sub influenþa razelor ultraviolete , pe care le absorb, apoi emit lumina vizibila. Prin amestecarea in proporþii diferite a substanþelor fluorescente se poate obþine aproape orice culoare.

Urmatorul pas in evoluþia lampilor mercurice cu mare presiune a fost amestecarea unui compus de metal rar in aceste lampi, care avea o flouererscenþa roºie , ceea ce compensa componenta roºie a luminii. Prin inserarea unui circuit electric adecvat , puteu fiu ineserate in duliile becurilor obiºnuite. Avantajele acestor lampi : erau mai mici decat tubul fluorescent , consumau puþin de curent electric ºi produceau puþina caldura. In funcþie de amestecul dintre aburul de mercur aflat sub mare presiune ºi diverse metale – thaliu, disproziu, indiu, sodiu– componenþa culorii se amelioreaza . Randamentul acestor lampi , cu metal halogenid este de 80-85 lumeni/watt iar lumina este aproape naturala. In marile studiouri se folosesc astfel de lampi cu putere de 1000 de waþi, inchise in clopot de reflector de sticla presata. Ele au inlocuit ºi lampile cu arc carbonic folosite in spaþiile exterioare de catre televiziune.

O modalitate de creºte fidelitatea componentei cromatice este creºterea presiunii aburului in interiorul lampilor dar intervine neajunsul ca la presiuni inalte sticla tubului nu rezista la acþiunea chimica a aburului de sodiu ce produce temperaturi de 700 grade Celsius. Pentru rezolvarea acestui luccru s-au invenat diverse metode cum ar fi tuburi din oxid de aluminiu, ceramica sau cuarþ , sau captuºirea tubului de sticla cu pulbere de dufuziune. Savanþii experimenteaza acum tuburi cu xenon , care emit o lumina cu co componneþa cromatica aprope la fel ca cea naturala. Dar ce ne rezerva viitorul in privinþa electroluminescenþei - proprietae ce ar face ca pereþii ºi tavanul sa fie fluorescenþi – deocamdata nu ºtim.

Cercetari privind lumina , componentele ei folosirea ºi producerea ei se intreprind ºi in alte direcþii. In industrie se folosesc lampi specilae capabile sa porneasca anumite reacþii chimice , razele infraroºii ºi ultraviolete sunt folosite ºi in medicina. Astfel se folosec endoscoape cu lampi ce patrund in corpul bolnavului fara a produce rani superficiale ºi se pot efectua intervenþii chirurgicale mici ce necesita vizibilitate buna. Prin fibrele optice se pot aborda locuri imposibil de luminat cu lampi tradiþionale iar laserul - fascicol luminos subþire, intens –situat la capatul fibrei optice in interiorul endoscopului poate fi folosit pentru a rezolva probleme organice interne. Laserul se foloseºte in medicina pentru rezolvarea multor probleme dar asta esta ea insaºi alta problema. Ca de altfel ºi folosirea laserului in tehnologiile militare ca de exemplu in bmbele cu ghidare prin laser. Evenimentele din Golful Persic de acum caþiva ani au demonstrat importanþa acestor arme. Dar toate acestea -laser, fibre optice- sunt lucrurui extrem de complicate care depaºesc insa competenþa noastra.

De la prima lampa cu seu la prima lampa cu gaz au trecut mii ºi mii de ani , dar dupa aceasta paºii au fost mult mai rapizi iar rezultateele din ce in ce mai spectaculoase. Iar ceea ce se obþine in prezent , utilizarea laserului, a fibrelor optice ºi altele reprezinta fiecare in parte, am putea spune, capitole de sine statatoare in istoria omenirii. Depinde numai de aceasta de a ºti sa foloseasca in scopul binefacerii ºi nu al distrugerii toate descoperirile ºi realizarile.