Izvori svjetla

Oblaci, iza kojih je Sunce, najveći izvor svetlosti na Zemlji.

Izvori svjetla su sva tijela ili uređaji koji emituju za ljudsko oko vidljivo svjetlo talasne dužine od 380 nm -780 nm. Razlikujemo prirodne (npr. zvijezde) i umjetne (npr. sijalice ili svijeće) svjetlosne izvore. Po načinu nastanka svjetla, mogu se podijeliti na primarne (termičke) i sekundarne (reakcione) izvore svjetla.

Glavni izvor svetlosti na Zemlji je Sunce. Sunčeva svetlost pruža energiju koju zelene biljke koriste da formiraju ugljene hidrate uglavnom u obliku skroba, koji otpušta energiju u živa bića koja ga konzumiraju. Proces fotosinteze pruža doslovno svu energiju koju koriste živa bića. Istorijski, još jedan važan izvor svetlosti za ljude je bila vatra, od drevnih ognjišta do kerozinskih lampi. Sa razvojem električne struje, električna rasveta je skoro potpuno zamenilo svetlost vatre.

Najčešći izvori svetla su termički; telo na određenoj temperaturi emituje karakteristični Spektar zračenja. Jednostavni termalni izvor je sunčeva svetlost, odnosno elektromagnetno zračenje koje emituje hromosfera Sunca na oko 6.000 Kelvina, većim delom u vidljivom spektru[1] (oko 44% energije sunčeve svetlosti koja doseže do površine Zemlje je vidljivo[2]). Još jedan primer su sijalice, koje emituju samo oko 10% svoje energije u obliku vidljive svetlosti, dok je ostalo infracrveno. Istorijski često korišćen termalni izvor svetla bio je plamen, mada takođe emituje najveći deo zračenja u infracrvenom opsegu, a samo mali deo u vidljivom spektru.

Pojedine hemikalije proizvode svetlost putem hemoluminiscencije, što kod živih bića naziva se bioluminiscencija. Na primer, svici proizvode svetlost tim putem. Pojedine supstance proizvode svetlost kad ozrače se, što zove se fluorescencija. Neke supstance emituju svetlost nakon što ozrače se, što je poznato kao fosforescencija. Fosforescentni materijali mogu se pobuditi i bombardovanjem subatomskim česticama. Taj mehanizam se koristi u katodnim cevima televizora i monitora.

Svjetlost se od izvora na sve strane rasprostire pravolinijski. Pravci po kojima se rasprostire svjetlost nazivaju se svjetlosne zrake. Dio prostora iza nekog tijela nasuprot svjetlosnom izvoru u koji ne dolazi neposredna svjetlost izvora naziva se sjena.

Primarni izvori svjetla

Užarena nit sijalice

Primarni ili termički izvori emituju stalno svjetlo koje zavisno o temperaturi varira od crvenog do plavog svjetla.

  • Putem upotrebe električne energije kao izvora: sve vrste normalnih i halogenih sijalica, grijači itd.
  • Putem upotrebe toplotne energije kao izvora: različite vrste goriva i gasova
  • Nuklearne reakcije: sve vrste atomskog zračenja čija je posljedica velika temperatura i zračenje u talasnoj dužini od 380-780 nm.
Podjela intenziteta zračenja ovisno o talasnoj dužini. Što je veća temperatura, to se više pomijera maksimum prema kraćim talasnim dužinama

Električna energija kao izvor

U ovom slučaju se tijela upotrebom električne energije zagrijavaju do usijanja, pri čemu kao posljedica nastaje svijetlo. Kao primjer su sijalice čija nit od volframa usijanjem daje toplo crvano-žuto svjetlo. Pri tome se atomi volframa odvajaju od baze niti i spajaju sa zidnim staklom sijalice pri čemu nit postaje sve tanja i tanja tako da sijalica pregori. Rok trajanja prvih sijalica (nit je bila od uglja) je bio vrlo kratak. Isisavanjem zraka iz sijalice i uvođenjem volframa kao baze je rok trajanja jedne sijalice produžen na otprilike 1000 sati. U halogenim sijalicama se umjesto zraka okolica niti puni inertnim gasovima sa dodatkom male količine halogenih elemenata (jod ili brom), čime se reakcija spajanja atoma sa staklom usporava i tako produžuje rok trajanja na oko 2000 sati.

Toplotna energija sagorijevanja kao izvor

U ovom slučaju kao posljedica hemijske reakcije, najčešće oksidacije, dolazi do razvijanja toplote čija je posljedica emisija svjetlosti. Kao primjer mogu se uzeti različiti gasovi ili pare pojedinih hemijskih spojeva, pri čijem plamenu se kao posljedica razvija svjetlost. Zavisno od vrste gasa ili pare i temperaturi plamena, svjetlo ovakvih reakcija moze varirati u boji.

Nuklearne reakcije

U ovom slučaju se kao posljedica atomskih reakcija razvija toplotna energija koja u najvećem broju slučajeva dovodi okolicu do usijanja i tako zrači svjetlo. Najbolji primjer za ovu skupinu je Sunce čije atomske reakcije nas svaki dan snabdjevaju za život potrebnim svjetlom.

Sekundarni izvori svjetla

Sekundarni ili reakcioni izvori svjetla putem fizičke pojave ili hemijske reakcije zrače talasne dužine od 380-780 nm, odnosno vidljivi dio spektra.

Luminiscentni izvori

Luminiscentni izvori emituju svjetlost putem mehanizama čiji uzrok nije upotreba toplote. Takve pojave su npr. ozračivanje materijala svjetlošću određene talasne dužine (fluorescencija, fosforescencija) itd.

  • Fluorescentni izvori. Sa prestankom zračenja prestaje i emisija svjetlosti (npr. fluorescentne cijevi: ultravioletno zračenje nastalo ekscitacijom gasova u unutrašnjosti dovodi fluorescentne slojeve na staklu do emisije vidljivog svjetla)
  • Fosforescentni izvori emituju svjetlost i nakon prestanka ozračivanja.

Još neki mehanizmi luminiscencije su:

Prirodni i umjetni izvori

Prirodni:

Umjetni:

Izvori

  1. ↑ http://thulescientific.com/LYNCH%20&%20Soffer%20OPN%201999.pdf
  2. ↑ „Reference Solar Spectral Irradiance: Air Mass 1.5”. Pristupljeno 2009-11-12. 

Vidi još