Принципы освещения
Рассмотрим, как происходит процесс свечения газа при электрическом разряде. Как известно, атомы имеют определенное конечное число возможных энергетических уровней. Всякое понижение энергетического состояния атома сопровождается испусканием лучистой энергии, причем длина волны излучений зависит от природы газа и характера скачкообразного изменения энергетического уровня атома. Линейчатые спектры электрического разряда в газе свидетельствуют о том, что в бесчисленном количестве атомов газа одновременно имеют место различные по своему характеру энергетические переходы
Таким образом, чтобы под воздействием электрического тока газ излучал свет, необходимо возбудить атомы газа и создать условия для обратного перехода их на низший энергетический уровень. Возбуждение атома происходит в результате соударения его с быстро движущимся электроном (или фотоном), причем в зависимости от их скорости происходит или переход атома к более высокому энергетическому уровню, или ионизация — отрыв от атома свободного электрона. Следовательно, для возбуждения атома необходимо, чтобы скорость движения электронов лежала в некоторых пределах: ниже этого предела возбуждение не происходит, а выше этого предела — наступает ионизация. Возвращение атомов к низшим энергетическим уровням происходит самопроизвольно (спонтанно) и сопровождается излучением. Свечение возникает и при рекомбинации, т. е. столкновении иона со свободным электроном и образовании при этом нейтрального атома.
Спектр свечения газа при электрическом разряде в сильной степени зависит от давления газа, но носит, в общем, линейчатый характер. Для интересующих нас ртутных ламп низкого давления максимум излучения лежит в области линии 254 ммкн, в ртутных лампах высокого давления максимум излучения перемещается к линии 365 ммкн, а в лампах сверхвысокого давления спектр свечения становится сплошным с интенсивно выраженными максимумами в области линий ртути.