KIEDY ODKRYTO ŚWIATŁO ELEKTRYCZNE

Barbara Gorgol, kl. 3h

Gimnazjum Nr 13 w Sosnowcu, www.gimnazjum13sc.republika.pl

ul. Zamenhofa 15, 41 – 200 Sosnowiec, gimnazjum13sc@poczta.onet.pl

Już prawdopodobnie mieszkańcy jaskiń wykorzystywali tłuszcz do robienia lamp olejowych. Przez tysiące lat tłuszcze zwierzęce i oliwa dostarczały ludziom światła. Potem wynaleziono ulepszony rodzaj lampy olejowej.

Ludziom epoki kamiennej dodawała w nocy otuchy jedynie lampa olejowa. Żyjący w Arktyce Eskimosi zupełnie niedawno jeszcze używali lamp olejowych o kształcie spodka. Olej (rodzaj foczego tłuszczu ) wsiąkał w wykonany z mchu knot, który palił się do wyczerpania oleju.

Rzymianie do swoich lamp stosowali olej skalny. W roku 1680 lampami olejowymi zaczęto oświetlać ulice Londynu.

W roku 1784 Szwajcar Aimė Argand skonstruował ulepszony rodzaj lampy olejowej. Była ona wyposażona w szkiełko osłaniające knot i dawała o wiele mocniejsze światło. W XIX wieku wiele domów oświetlano wyłącznie lampami zasilanymi olejem parafinowym.

Oświetlenie gazowe i elektryczne wprowadzono dopiero później.

Pierwszym znanym źródłem światła elektrycznego był łuk elektryczny działający na zasadzie ciągłego wyładowania elektrycznego. Wyładowanie to wywołał Humphry Davy w 1802 roku w Anglii. Łuk był jednak zbyt jasny do zastosowania w domach.

Pod koniec I połowy XIX wieku podjęto w różnych krajach próby skonstruowania żarówki elektrycznej, czyli urządzenia, którego włókno żarowe (tzw. żarnik) rozżarza się pod wpływem przepływającego przez nie prądu elektrycznego i świeci. Pionierzy żarówki mieli do przezwyciężenia duże trudności. Musieli dobrać właściwy materiał na włókno żarowe, aby przewodził prąd elektryczny, nie topiąc się jednocześnie pod wpływem gorąca. Musieli także uzyskać stosunkowo wysoką próżnię, aby umieszczone w niej włókno nie utleniało się. Z uwagi na ograniczony wybór materiałów spełniających takie warunki oraz brak odpowiednich urządzeń pozwalających na uzyskiwanie wysokiej próżni, osiągnięcia ich były znikome.

Próby i eksperymenty R. W. Grove`a z platyną (1840), F. de Moleynsa z węglem drzewnym i platyną (1841), E. W. Staite`a ze stopem platyny i irydu (1847), H. Goebla ze zwęglonym włóknem bambusa (1854), A. Łodygina z węglem retortowym (1873) oraz wielu innych dawały w wyniku prymitywne żarówki świecące co najwyżej przez kilka minut.

Wśród wczesnych pionierów żarówki wyróżniał się J.W. Swan, brytyjski naukowiec, stosujący włókno węglowe (1848), ale zadowalające wyniki uzyskał on dopiero w 1878 roku.

Praktyczną, w pełni użyteczną żarówkę wynalazł zespół badawczy w laboratorium w Menlo Park (USA) pod kierownictwem Thomasa Edisona. Po kilkumiesięcznych żmudnych pracach udało się im (21 października 1879 roku) skonstruować żarówkę z włóknem węglowym (włókno grafitowe otrzymane z bawełnianej nici) świecącą przez kilkadziesiąt godzin, a później przedłużyć czas jej świecenia do ponad 100 godzin.

W noc sylwestrową 1879 roku Edison mógł już iluminować Menlo Park przy użyciu 800 swoich żarówek.

W 1880 roku wyposażono w oświetlenie elektryczne statek „Columbia”, a w 1882 roku pierwsza elektrownia w Nowym Jorku zasilała prądem 7200 żarówek pod napięciem 110 V. W końcu XIX wieku przewaga żarówek nad innymi źródłami światła stała się widoczna, a od początku XX wieku żarówka odgrywa dominującą rolę w dziedzinie sztucznego oświetlenia.

W XX wieku zaczęto używać w żarówce drucików z osmu (1905) lub wolframu (1907) i wypełniać ją rozrzedzonym gazem obojętnym, najpierw argonem, a następnie kryptonem. Nowoczesną żarówkę wypełnioną argonem z drucikiem wolframowym zwiniętym w skrętkę skonstruował w 1913 roku I. Langmuir. Około 1930 roku wprowadzono dwuskrętny żarnik wolframowy, który stosowany jest w żarówkach do chwili obecnej. Współczesnym żarówkom nadaje się oryginalne kształty, co w powiązaniu z mlecznym szkłem baniek umożliwia użytkowanie ich bez kloszy.

Dalsze prace nad udoskonaleniem żarówki doprowadziły do skonstruowania w 1959 roku przez Zublera i Mosby`ego żarówki z regeneracyjnym cyklem jodowym. Zasada działania owych żarówek jodowanych polega na wprowadzeniu do ich wnętrza – oprócz gazu obojętnego, na przykład argonu, kryptonu lub ksenonu, także nieznacznych ilości czystego jodu (halogenu), który podczas pracy żarówki przechodzi w parę. Żarówki jodowane mają ze względów konstrukcyjnych inny kształt niż konwencjonalne. Są najczęściej rurkami. Wykazują dużo wyższą od konwencjonalnych wytrzymałość mechaniczną oraz odporność termiczną. Są o 60% lepsze i charakteryzują się doskonałą barwą światła. Dotychczas stosowano je do oświetlania lotnisk, stadionów, placów i samochodów. Ostatnio podjęto próby zastosowania w nich zamiast jodu innego halogenu – fluoru.

Poszukiwania doskonalszych od żarówki źródeł światła doprowadziły w XX wieku do skonstruowania lampy wyładowczej w wielu odmianach. Działanie lampy wyładowczej polega na emisji światła (promieniowania widzialnego) przez wzbudzone atomy gazu, którym wypełniona jest lampa. Wzbudzenie atomów gazu powodują wyładowania elektryczne w gazie. Barwa światła zależy od rodzaju wzbudzonego gazu (neon, pary sodu lub rtęci).

Pierwszą lampę wyładowczą skonstruował w 1910 roku G. Claude, używając jako gazu neonu. Lampy wyładowcze napełnione rozrzedzonym neonem lub innym gazem, ewentualnie parami metali zwane dziś neonami, jarzeniówkami lub lampami jarzeniowymi, dają światło kolorowe i stosowane są głównie do celów reklamowych.

Skuteczność świetlna lamp wyładowczych jest parokrotnie większa niż żarówek elektrycznych. Wadą niektórych lamp wyładowczych, zwłaszcza lamp sodowych i lamp rtęciowych, jest nieprzyjemna dla oka barwa ich światła zmieniająca zupełnie kolory oświetlanych przedmiotów. Mimo to lampy sodowe dające światło żółto-pomarańczowe, dobrze przenikające przez mgłę, stosuje się niekiedy do oświetlania mostów. Lampy rtęciowe, natomiast, o świetle niebiesko-zielonym znajdują zastosowanie w fizykoterapii do naświetlań leczniczych, ponieważ zawierają dużo promieni nadfioletowych.

Prace nad udoskonaleniem lamp wyładowczych doprowadziły do powstania nowej ich odmiany, znanej jako lampy fluoroscencyjne, a także do wynalezienia lamp wyładowczych wysokociśnieniowych (wysokoprężnych), które stosowane są zwłaszcza do oświetlania dużych obszarów np. placów i ulic oraz do celów specjalnych, głównie naukowych.

W 1965 roku pojawił się nowy rodzaj oświetlenia, tzw. wstęgi świecące. Mogą być instalowane wewnątrz budynków i na zewnątrz – na przykład na szosach, ulicach, placach. Zasilane są energią elektryczną z sieci miejskiej lub baterii. Wstęgi świecące są cienkie (około 8 mm), elastyczne; mogą być wykonywane w różnych kolorach oraz odcieniach i dowolnie kształtowane. Działanie tego rodzaju oświetlenia opiera się na wykorzystaniu zjawiska elektroluminescencji.

Mimo poszukiwań doskonalszych od żarówki źródeł sztucznego oświetlenia, hegemonia żarówki nie została jeszcze dotąd przełamana. Żarówka w naszym codziennym życiu jest wszechobecna. Rozwijająca się szybko cywilizacja spowodowała odejście człowieka od naturalnego rytmu życia. Żyjemy coraz intensywniej, a więc nasza aktywność nie kończy się z nadejściem wieczoru czy nocy. Pracujemy, czytamy, uczymy się, czy też czynnie odpoczywamy również wtedy, kiedy otacza nas ciemność. Sztuczne oświetlenie to już nie tylko przyjemne poczucie bezpieczeństwa, ale wręcz konieczność umożliwiająca nam normalne funkcjonowanie. Podstawą naszego sztucznego oświetlenia jest właśnie żarówka. Wystarczy chwilowa przerwa w dostawie prądu elektrycznego, aby przekonać się, czym dla nas jest energia elektryczna i żarówka. Świece, latarki itp. pozwalają nam przetrwać chwilowe niewygody, ale normalne funkcjonowanie ulega całkowitej dezorganizacji. Tak więc odważę się powiedzieć, że cywilizowane życie nie może istnieć bez energii elektrycznej i żarówki. Przynajmniej do czasu, aż pojawi się nowe, powszechnie stosowane źródło energii i następca żarówki.

Bibliografia:

1. Praca zbiorowa pod red. K. Jezierskiej – Encyklopedia odkryć i wynalazków, Warszawa 1979, „Wiedza Powszechna”.

2. Praca zbiorowa – When it happened. A question-and-answer book about world history; Przekład: Irena Jurzyniec i Jan Kusznierz – Kiedy było...? Księga pytań i odpowiedzi – o dziejach świata, Łódź 1997, „Galaktyka”.

3. Praca zbiorowa pod red. H. Boneckiego – Mała Encyklopedia Powszechna PWN, Warszawa 1974, PWN.

4. Praca zbiorowa pod red. B. Petrozolin-Skowrońskiej – Nowy Leksykon PWN, Warszawa 1998, PWN.