Jak se dělá světlo (3) Svícení jedem - zářivky

Plyn a světo - ve výbojkách se znovu reinkarnoval pojem “plynová lampa”. Dnes už světlo nepochází ze spalování ale vzniká díky elektrickému proudu. (délka blogu 8 min.)

Plynové výbojky

Žárovkou (kterou jsem popisovala v minulém blogu) samozřejmě vývoj stále lepších zdrojů světla neskončil. Další etapou na cestě k levnému a dostupnému světlu se staly výbojky a zářivky. 

U nich se místo pevné látky (drátu) používá jako zdroj elektromagnetického záření (světla) plyn. Princip jejich práce je samozřejmě jiný než u žárovky. 

Elektřinou se v takové lampě nejprve vyvolá ionizace plynu - například srážkou jeho atomů s rychle letícími elektrony. Když se plyn vrací zpět do svého běžného stavu, vyzařuje pak určitý (a pro něj typický) druh elektromagnetického záření. 

Světlo, které se dá pomocí výbojek získat, má úplně jinou charakteristiku než světlo žárovky. Ta vysílá spojité spektrum různých vlnových délek s určitým maximem, závislým na teplotě rozžhaveného drátu. Výbojka vysílá to, čemu říkáme emisní spektrum - jednotlivé specifické vlnové délky, závislé na chemickém druhu náplně (plynu). Sodíkové výbojky například září intenzivní žlutooranžovou barvou. 

Vzácné plyny - vzácné vlastnosti

Speciálně pro výbojky jsou tzv. vzácné plyny také vzácnou a jedinečnou náplní.  

Vzácné plyny

 (neboli ušlechtilé plyny) jsou členy 18. skupiny periodické tabulky. Mezi vzácné plyny patří helium, neon, argon, krypton, xenon a radon. Jsou téměř inertní. Příčinou nízké reaktivity je dokonalé zaplnění všech volných pozic vnější elektronové slupky, tedy té části elektronového obalu, která určuje chemické vlastnosti prvku. Vzácné plyny jsou zkrátka naprosto spokojeny v takovém stavu, v jakém se od přírody nacházejí. Nejsou zvědavy na žádné další chemické prvky - a k reakci se s nimi musí přimět nějakým důmyslným trikem. 

Každý jistě zná neonové zářivky. Jsou typické svým jasným bílým světlem. Přitom je zajímavé, že neon sám o sobě vydává světlo červené. 

Jak je tedy možné, že “neonka” vydává bílé světlo? 

Spolu s neonem se do trubice lampy přidávají také páry rtuti. Ty pak vydávají zelenomodrou barvu. Výslednou barvu pak vnímáme jako bílou. Kromě toho díky rtuti vzniká ještě značná porce ultrafialového záření. To sice pouhým okem vidět není - výrobci ale nic nebrání, aby použil podobný trik, který se využívá u některých typů žárovek (viz minulý blog). Vnitřní povrch trubice zářivky pokryje speciálním pigmentem. Ten pohlcuje vzniklé ultrafialové záření a vysílá na oplátku záření ve viditelné části spektra. 

Naše dnešní úsporné zářivky jsou vlastně také “neonkami” - mají jen ještě podpůrnou elektroniku. 

Vzhledem k tomu, že si v tomto případě svítíme pomocí jedu (rtuť je všechno - jen ne zdravá), dají se ale vést spory o to, zda se v tomto případě skutečně jedná o dobrý vynález. Rtuti je v běžné zářivce samozřejmě jen málo - několik miligramů, celkové množství rtuti, které se díky nespočetným poškozeným zářivkám dostalo do životního prostředí ale nebude zanedbatelné. 

Znáte xenonky?

Určitě jste je už viděli. S největší pravděpodobností to bylo v noci na silnici. Výrobci aut našli  v posledních letech zálibu v oslepivě bílých a jasných lampách. 

Jsou plněny dalším ze vzácných plynů, xenonem - a kromě toho také parami rtuti a halogenu. K čemu sloužil halogen - víte z minulého blogu. I tady se totiž používá wolframové vlákno. Neslouží ale k přímému žhavení jako u žárovky. Pomocí dvou wolframových elektrod se v lampě vytváří obloukový výboj. Ten pak navádí ke svícení zbylý plynový obsah lampy. Světlo je principiálně tím intenzivnější, čím těžší je atom vzácného plynu. Xenon je nejtěžším z nich, není tedy divu, že jsou takové lampy opravdu velmi efektivní. 

Světlo xenonek se složením spektra velice podobná dennímu světlu. Proto jsou ve tmě vnímány jako oslepivě bílé.