Естественные источники света
В природе существуют естественные источники света, которые не зависят от деятельности человека. К ним относятся Солнце, звезды и атмосферные электрические разряды, такие как молния. Часто к источникам света ошибочно причисляют Луну, однако она является лишь отражателем солнечного света, а не излучает его самостоятельно.
Искусственные источники: от древности до XIX века
Человечество на протяжении всей истории создавало разнообразные искусственные источники света. В этих устройствах энергия преобразуется в световое излучение под контролем человека. Древнейшими примерами служили костер, факел и лучина. В античных цивилизациях Египта, Рима и Греции для освещения использовали сосуды с животным жиром, в которые опускали фитиль из веревки или ткани. Вплоть до конца XIX века основными средствами освещения оставались свечи, а также масляные и керосиновые лампы, дополненные позже газовыми фонарями.
Электрическая эра: лампа накаливания
Переломным моментом в истории освещения стало изобретение в 1872 году русским ученым Александром Лодыгиным электрической лампы накаливания. Его лампа представляла собой стеклянный сосуд с угольным стержнем, из которого был откачан воздух. При прохождении электрического тока стержень раскалялся и начинал светиться. Лодыгин проводил успешные эксперименты по освещению кораблей, улиц и зданий. В 1879 году американский изобретатель Томас Эдисон усовершенствовал конструкцию, создав лампу с угольной нитью, пригодную для массового производства. С 1909 года начали применять вольфрамовую нить, сначала в виде зигзага, а затем и спирали. Заполнение колбы инертными газами, такими как аргон и криптон, значительно увеличило срок службы ламп. Благодаря своей экономичности и удобству, электрические лампы накаливания быстро вытеснили прежние источники света и стали самыми распространенными в мире.
Несмотря на множество разновидностей (более 2000), все лампы накаливания имеют схожую конструкцию. Основными элементами являются стеклянная колба, заполненная инертным газом, и вольфрамовая спираль (тело накала), закрепленная на держателях внутри. Концы спирали соединены с вводами, которые через цоколь подключаются к электрической сети.
Лампы классифицируют по назначению (общего освещения, автомобильные, проекционные и др.), форме тела накала, размерам колбы (от сверхминиатюрных до крупногабаритных), напряжению и мощности. Срок их службы варьируется от 5 до 1000 часов, а световая отдача составляет от 10 до 35 люмен на ватт.
Другие электрические источники света
В 1876 году русский инженер Павел Яблочков изобрел дуговую угольную лампу переменного тока, что положило начало практическому применению электричества для освещения. Его система, известная как «русский свет», с большим успехом демонстрировалась на Всемирной выставке в Париже в 1878 году.
С 1930-х годов широкое распространение получили газоразрядные источники света, в которых свечение возникает благодаря электрическому разряду в газах или парах металлов (ртути, натрия).
Люминесцентные лампы
Наиболее популярными среди газоразрядных источников стали люминесцентные лампы. В них ультрафиолетовое излучение от электрического разряда в парах ртути преобразуется слоем люминофора на внутренней поверхности колбы в видимый свет. Их световая отдача (до 80 лм/Вт) и срок службы (более 10 000 часов) в несколько раз превышают аналогичные показатели ламп накаливания. Такие лампы, имеющие форму прямых, U-образных или кольцевых трубок, широко используются для освещения помещений, в рекламе и офисной технике. Для уличного освещения применяют ртутные и особенно эффективные натриевые лампы со световой отдачей до 140 лм/Вт.
Современные технологии: лазеры
Совершенно новым типом источников света стали лазеры. Они генерируют чрезвычайно яркие, одноцветные и узконаправленные световые пучки, открывая возможности для применения в науке, технике и медицине.