Co to jest światło?

Światło to widzialna część promieniowania elektromagnetycznego, a dokładniej rzecz biorąc, promieniowanie, które jest odbierane przez siatkówkę naszego oka. Długość fal, które widzi ludzkie oko, jest nieco inna w przypadku każdego z nas. Przyjmuje się jednak, że światło to promienie elektromagnetyczne o długości 380-780 nanometrów. 

W nauce definiuje się światło jako promieniowanie optyczne, czyli takie, które podlega prawom optyki falowej i geometrycznej. Tak rozumiane światło przyjmuje zakres fal elektromagnetycznych o długości pomiędzy 100 nanometrów a 1 milimetr. Promieniowanie optyczne dzielimy na trzy zakresy fal:

• promieniowanie ultrafioletowe,
• światło widzialne,
• podczerwień.

Jakie są źródła światła?

Źródła światła możemy podzielić na kilka kategorii, między innymi termiczne, promieniowanie synchrotronowe oraz emitowane z elektronów w atomie czy ciele stałym. Termicznymi źródłami światła są:

– gwiazdy, 

– żarówki, 

– lampy halogenowe, 

– lampy łukowe,

– płomień.

Źródłem światła może być także synchrotron (promieniowanie synochtotronowe) oraz diody elektroluminescencyjna (LED), lampki fluorescencyjne, rtęciowe, kwarcowe, maser i laser (jako emitowane z elektronów).

Jak powstaje światło w tradycyjnej żarówce?

Jeśli wiemy już, jakie źródła światła mamy, przyjrzyjmy się bliżej działaniu najważniejszych z nich. Jest nim na pewno tradycyjna żarówka, zwana również lampą żarową, od której rozpoczęła się świetlna rewolucja. Zacznijmy od budowy żarówki. Składa się ona ze szklanej bańki, najczęściej w kształcie gruszki, w której umieszczony jest żarnik, czyli wolframowy drut (wolfram to rodzaj metalu). Ma on zazwyczaj kształt prostego lub spiralnego druciku i oparty jest na kilku innych, już grubszych drutach, które są również odpowiedzialne za dostarczanie prądu. Właściwe powstanie światła w żarówce odbywa się, kiedy prąd dociera do wolframowego żarnika i nagrzewa go. Wtedy zaczyna on emitować fale elektromagnetyczne, czyli właśnie światło. Warto dodać, że światło jest tak naprawdę znikomą ilością fal, które emituje żarówka. Większość (aż 95%) zmieniana jest w ciepło. Dlatego tak łatwo jest oparzyć się klasyczną żarówką, ponieważ emituje ona zdecydowanie więcej ciepła niż światła. To również sprawiło, że naukowcy pracowali nad bardziej wydajnymi źródłami światła.

Podczas nagrzewania się wolfram paruje i z każdą godziną pracy staje się coraz cieńszy. Sam wolfram osadza się na ściankach bańki żarówki, dlatego staje się ona ciemniejsza. Gdy wolfram całkowicie się zużyje, drucik pęka, a nasza żarówka się przepala.

Jak powstaje światło w żarówce energooszczędnej – świetlówce?

Świetlówki mają zupełnie inną budowę niż klasyczne żarówki. Szklane rurki, z których się składają, są wypełnione oparami rtęci. Z kolei na ich wewnętrznych ściankach znajduje się specjalny związek chemiczny – luminofor. W żarówce energooszczędnej znajdziemy również wolfram, którego wyładowania wprawiają w ruch elektrony. Te z kolei uderzają w cząsteczki rtęci, a ona zaczyna emitować promieniowanie ultrafioletowe. My jednak go nie widzimy. To promieniowanie sprawia, że luminofor zaczyna wydzielać widzialne dla nas światło. Można więc powiedzieć, że świetlówka działa na zasadzie łańcucha połączonych ze sobą reakcji chemicznych.

Skąd się bierze światło w diodach LED?

Bardzo popularnym dzisiaj źródłem światła są żarówki LED, które wykorzystują technologię diod elektroluminescencyjnych. Każda żarówka LED zawiera kolorowe diody. Okazuje się bowiem, że LED nie emituje światła białego, a jest ono otrzymywane przez połączenie ze sobą barw podstawowych (żółte, czerwone, niebieskie).

W jaki sposób uzyskujemy światło z diod elektroluminescencyjne? Każda dioda zbudowana jest z kryształu posiadającego dwie warstwy materiału przewodzącego prąd (półprzewodnikowego). Gdy do takiej diody dostarczymy zasilanie, pomiędzy warstwami materiałów przepływają elektrony. W czasie tych skoków elektrony produkują energię, którą ludzkie oko widzi jako światło.

Skąd bierze się światło w żarówkach halogenowych?

Żarówka halogenowa działa podobnie do tej tradycyjnej. Jest zaledwie kilka niewielkich różnic pomiędzy tymi dwoma źródłami światła. Halogen jest tak naprawdę żarówką z klasycznym żarnikiem wykonanym z wolframu. Podobnie jak ona został wypełniony szlachetnym gazem, ale ten wzbogacony jest o małą ilość halogenu (czyli fluorowca, którym może być np. jod). Ten halogen wchodzi w reakcję z żarnikiem i zapobiega jego rozpylaniu. Taka żarówka nie będzie ciemniała od wewnętrznej strony. Halogen krąży po bańce żarówki wraz z pozostałym gazem, a będąc blisko żarnika, zaczyna się rozpadać na wolfram i fluorowiec. Cząstki wyparowanego wolframu zostają przeniesione z bańki na żarnik. Jest to tak zwany halogenowy cykl regeneracyjny, który wydłuża okres działania żarówki halogenowej.