§ 180. Зависимость излучения накаленных тел от температуры. Лампы накаливания

Излучение накаленных тел очень сильно зависит от их температуры. Включив лампочку накаливания в сеть последовательно с реостатом и регулируя силу тока, можно постепенно повышать температуру накаливающейся нити. Мы замечаем при этом, что яркость нити быстро возрастает с температурой. Кроме того, отчетливо заметно изменение цвета накаливающейся нити: из темно-красной она постепенно делается ярко-белой. Отсюда следует, что с повышением температуры быстро возрастает, в излучении нити доля коротких волн.

Тщательное исследование показывает, что большая часть энергии, излучаемой лампой накаливания, приходится на долю невидимых инфракрасных лучей. С повышением температуры общая излучаемая энергия заметно увеличивается, но наиболее быстро нарастает интенсивность видимых лучей, так что и доля их в общем излучении быстро возрастает. Так, например, при повышении температуры платиновой нити от  до  общая излучаемая энергия возрастает в 1,5 раза, а энергия, приходящаяся на долю зеленых лучей, увеличивается в 20 раз. Из сказанного ясно, что повышение температуры нити крайне выгодно при использовании лампочки в качестве источника света, ибо при этом энергия, излучаемая в форме видимого света, растет гораздо быстрее, чем общая затрачиваемая энергия.

Отношение энергии, приходящейся на видимое излучение, ко всей энергии, затрачиваемой на нагрев, называют коэффициентом полезного действия (к. п. д.) или коэффициентом экономичности лампы. Следующая таблица показывает, как зависит к. п. д.  от термодинамической температуры  абсолютно черного тела.

Из этой таблицы следует, что к. п. д. лампы, вообще говоря, невелик, но быстро возрастает с повышением температуры. Важным прогрессом в производстве ламп накаливания был переход от угольных нитей, которые нельзя было нагревать свыше , к лампам с нитями из вольфрама, которые можно накаливать без быстрого разрушения до . Наполнение колб ламп накаливания азотом или аргоном препятствует быстрому распылению нити и позволяет использовать вольфрамовые нити при температуре около  (газонаполненные лампы).

Когда оборвавшаяся нить случайно спаивается при сотрясении, то нередко бросается в глаза резкое возрастание яркости и более белый свет лампы. Причина лежит в том, что при этом нить укорачивается, ее сопротивление падает, усиливается идущий через нее ток, повышается температура и увеличивается к. п. д. Лампа становится экономичней, но через короткое время такого ненормального режима нить разрушается. В настоящее время применяются лампы, в которых наряду с азотом или криптоном введен пар иода, заметно уменьшающий испарение металла раскаленной нити и допускающий повышение температуры накала лампы.