Wytwarzanie światła

Światło od początków wieków inspirowało ludzi. Mogli je uzyskiwać od słońca lub od bijącego jasnością ognia. Ale czym właściwie jest światło.
pojęcie to ma inne znaczenie potoczne i w nauce.
1. Potocznie nazywa się widzialną część promieniowania elektromagnetycznego, czyli promieniowanie widzialne odbierane przez siatkówkę oka ludzkiego np. światłocień. Precyzyjne ustalenie zakresu długości fal elektromagnetycznych nie jest tutaj możliwe, gdyż wzrok każdego człowieka charakteryzuje się nieco inną wrażliwością, stąd za wartości graniczne przyjmuje się maksymalnie 380-780 nm, choć często podaje się mniejsze zakresy (szczególnie od strony fal najdłuższych) aż do zakresu 400-700 nm.
2. W nauce pojęcie światła jest jednak szersze (używa się pojęcia promieniowanie optyczne), gdyż nie tylko fale widzialne, ale i sąsiednie zakresy, czyli ultrafiolet i podczerwień można obserwować i mierzyć korzystając z podobnego zestawu przyrządów, a wyniki tych badań można opracowywać korzystając z tych samych praw fizyki.
Jednak skąd ono się bierze. Na to pytanie właśnie pragnę odpowiedzieć.
Wszystkie urządzenia wytwarzają światło, począwszy od świec i lamp elektrycznych, a na świetlówkach i laserach kończąc, zależy od procesów zachodzących w atomach. We wszystkich tych procesach uczestniczą elektrony. W atomie obojętnym elektrony obsadzają orbity reprezentujące różne poziomy energetyczne mianowicie orbity najbliższe jądra mają energię niższą, a zewnętrzne orbity - wyższą. Dodatkowa energia dostarczana atomowi np. przez grzanie, jest absorbowana przez elektrony i powoduje, że ?przeskakują? one na wyższy poziom energetyczny. W takim stanie wzbudzonym są one niestabilne i szybko przeskakują z powrotem na swoje podstawowe poziomy. Wtedy to nadmiar energii zostaje wypromieniowany jako światło. Długość fali ( a więc barwa) emitowanego światła zmieni się w zależności od rodzaju pierwiastka.

Światło Może zostać wytworzone na wiele sposobów. Główna różnica między nimi polega na sposobie dostarczania atomom dodatkowej energii. W płomieniu świecy lub lampy naftowej węgiel pochodzący z węglowodorów wosku lub nafty grzeje się podczas żarzenia. Cie pło jest również źródłem energii w przypadku światła pochodzącego z lamp gazowych, które zaopatrzone są w koszulkę, osłonę otaczająca płomień. Atomy toru znajdujące się w koszulce wydzielają intensywne białe światło.
W żarówkach elektrycznych, ciepło wytwarzane jest podczas przepływu prądu elektrycznego przez włókna z cienkiego drutu wolframowego. A atomy wolframu wydzielają światło. W elektrycznej lampie łukowej intensywne światło pochodzi od rozgrzanej do białości iskry, która przeskakuję między dwiema elektrodami węglowymi.

Przykładem innego sposobu zmiany energii elektronów na energie świetlna ( bez grzania) jest jarzeniówka, wykorzystywana w napisach neonowych. Lampa taka zawiera śladowe ilości neonu pod niskim ciśnieniem. Prąd elektryczny dochodzący do katody umieszczonym na jednym końcu rury wytwarza strumień elektronów. Strumień ten przepływa do anody umieszczonej na drugim końcu, zderzając się z atomami neonu i wzbudzając w nich elektrony. Które przechodzą na wyższe poziomy energetyczne. Gdy wzbudzone elektrony wracają na swoje podstawowe poziomy, emitują charakterystyczne czerwone światło neonowe. Użycie w lampach błyskowych aparatów fotograficznych ksenonu zamiast neonu powoduje, że emitowane światło jest białe i jaskrawe.

Świetlówka jest nieco innym ?zimnym? źródłem światła. Tak jak jarzeniówka, wykorzystuje prąd elektryczny i ma dwie elektrody, ale gazem są pary rtęci pod niskim ciśnieniem, które wytwarzają niewielkie światło ultrafioletowe. Świetlówka pokryta jest wewnątrz substancją zwaną luminoforem. Gdy to pokrycie bombardowane jest przez ultrafiolet. Niektóre atomy luminoforu ulegają wzbudzeniu. Powracając do stanu podstawowego, emitują światło widzialne.
Różne rodzaje luminoforów służą do wytwarzania światła o różnych kolorach. Luminofory wykorzystuje się w ekranach telewizorów i monitorach komputerowych, gdzie atom wzbudza strumień elektronów , wychodzący z działa elektronowego lampy elektropromieniowej.

Luminofory przestają emitować światło natychmiast, gdy powstaje pobudzające promieniowanie. Podobne zjawisko to fosforescencja. W tym przypadku światło jest nadal emitowane przez krótki czas po ustaleniu pobudzającego promieniowania. I dlatego materiały fosforyzujące świecą w ciemności.

lampa naftowa ma knot zanurzony w zbiorniku z naftą. Zjawisko woskowatości powoduje, że nafta podnosi się wzdłuż knota, umieszczonego w osłonie metalowej. gdy nafta płonie, to zawarte w niej atomy węgla absorbują energie cieplną i płomień emituje światło. Dopasowując wysokość knota można wyregulować wielkość i natężenie płomienia.