LICHTBRONNEN ZONDER WARMTE. ')

LICHTBRONNEN ZONDER WARMTE. ') DOOR

DR. L. BLEEKRODE.

Onder de nasporingen op natuurkundig gebied, waarvan de resultaten voor het maatschappelijk leven groote beteekenis hebben, bekleeden die, welke zich uitstrekken over hulpmiddelen voor kunstmatige verlichting een voorname plaats en zij hebben aanspraak op belangstelling zoowel van vakmannen als van leeken. Zelfs zou beweerd kunnen worden, dat de snelle vlucht, die het proefondervindelijk onderzoek in onze dagen genomen heeft, in zekeren zin een afspiegeling vindt in het voortdurend optreden van nieuwe lichtbronnen, waarvan wij getuigen zijn, nadat men eeuwen lang zich met zeer primitieve verlichtingsmiddelen heeft beholpen. De walmende vetkaars, thans een zeldzaamheid, hoewel niet geheel verdwenen, was eertijds het hulpmiddel om licht te verkrijgen; in Engeland tot op 1130, waar zij volgde op brandende spanen van harsrijkhout in de muren gestoken, of merg van riet, dat men met was en vet had doortrokken, en een soort van kaars opleverde. Drie eeuwen later diende de vetkaars in Frankrijk eerst bij de verlichting van straten en pas in 1667 vond men het doelmatig haar in een lantaren te plaatsen. Daarop kwamen de waskaarsen en olielampen, waarbij in het laatst der voorgaande eeuw Argand de belangrijke verbetering door lampeglazen aanbracht. Hoe gebrekkig dit een en ander werkte, voor ons thans schier ongeloofelijk, kan blijken uit het feit, dat nog omstreeks 1830 een hofbal op de Tuileriën niet kon doorgaan, wegens de schadelijke dampen, die de honderde kaarsen verspreidden. Daarna trad de gasverlichting op; nadat in 1813 de eerste gasfabriek te Londen was in werking gekomen, werd dit nieuwe verlichtingstelsel in ons vaderland in 1832 te Rotterdam voor het eerst ingevoerd, waarop Amsterdam in 1835 volgde. Een veertigtal jaren bleef dit stelsel meester van het terrein en had olie en kaarsen op den achtergrond gedrongen, totdat nieuwe concurrenten, de petroleum en het electrisch licht, de gasfabrikanten uit hun rust opwekten en hen dwongen den strijd om het bestaan te gaan voeren. Daaraan heeft men de nieuwere gasbranders te danken, die in lichtglans hun mededinger trachten te evenaren, en deze streeft thans er niet meer naar zijn voorganger te verdringen; men ziet zelfs voorbeelden , waarin gas en electriciteit elkander wederzijds helpen om licht te verschaffen, ja het is reeds gebleken, dat daar, waar electrisch licht gebruikt wordt, ook het gaslicht meer uitgebreide toepassing vindt. Zoo werden te Berlijn, waar een goed georgani1) Bewerkt naar een voordracht door den schrijver over dat onderwerp gehouden te Utrecht en te 's Hage.

26

39O

ELSEVIER'S GEÏLLUSTREERD MAANDSCHRIFT.

seerde electriciteits-maatschappij haar debiet uitbreidt, toch nog in 1889 een bedrag van 32 millioen kub Meter gas verbruikt; in Frankrijk waar in 1873 het gaslicht in 687 steden dienst deed, telde men in 1888 reeds meer dan IOOO steden daarbij, hoewel in dat tijdsverloop het electrisch licht reeds voor openbare en huisselijke verlichting in toepassing was gebracht. Behoefte aan meer licht schijnt dus wel het gevolg te zijn van het in gebruik komen van steeds meer krachtige lichtbronnen, en een eigenaardig bewijs voor dat opmerkelijke feit levert de verlichting van de bekende.spiegelgallerij te Versailles. Deze zaal werd in 1745, tijdens de huwelijksfeesten van den toenmaligen Dauphin, voor het eerst verlicht; naderhand in 1873, bij een feestmaaltijd aldaar gegeven ter eere van den Shah van Perzië, in 1878 nogmaals bij een receptie door Mac Mahon tijdens een tentoonstelling. De verlichting geschiedde telkens met waskaarsen en nu blijkt uit de offlcieele bescheiden, dat om dezelfde ruimte te verlichten, men voortdurend het getal kaarsen heeft vermeerderd; men heeft achtereenvolgens 1600, 4000, eindelijk 8000 kaarsen noodig geoordeeld. Het bleek noodzakelijk alzoo na een tijdsverloop eener eeuw de lichtkracht te verdubbelen, en dit nogmaals na een tijdperk van vijf jaren, maar toen had men reeds het electrisch licht zien schitteren , en hoewel er nu vijfmaal meer kaarsen brandden dan één eeuw geleden, sprak niemand over een buitengewone glansrijke verlichting. De krachtige electrische lichtbron dwingt tot navolging; hier geldt de wet van den vooruitgang, die geen schreden achterwaarts meer toelaat. Maar zou men hieruit mogen besluiten, dat wij thans, nu onze eeuw ten einde spoedt, beschikken over de beste wijze van verlichting, en dat wij, zooals men vaak in 't openbaar hoort verkondigen, in de electriciteit het licht der toekomst mogen begroeten, uitmuntende boven al zijn voorgangers? Geenszins, de toekomst behoort den mensch op geenerlei gebied, en hij kan daarover niet beslissen, zoo min op natuurkundig gebied als elders. Reeds gaan er stemmen op, en wel van bevoegde zijde, die verkondigen, dat al de fraaie lichtbronnen uit onze dagen, zelfs de electrische gloeilamp niet uitgezonderd , in qualiteit van het licht dat zij geven, en ten opzichte van het nuttig effect der toestellen, die zij voor hun productie noodig hebben, niet veel voor hebben boven de roetgevende kaars, die de Eskimo nu nog uit traan bereidt, om er de duisternis der poolnachten door te verminderen, of boven die, welke de pionnier in het verre Westen zelf uit talk moet vervaardigen. Dit moge paradoxaal klinken, maar het doel dezer regelen is juist den aandachtigen lezer te overtuigen, dat inderdaad de gebruikelijke middelen om licht te verkrijgen nog veel te wenschen overlaten , ja, dat wij eigenlijk daarmede op een dwaalweg zijn. De gronden voor deze bewering hangen samen met de beteekenis der lichtstralen als natuurkundig verschijnsel, en, tot recht begrip daarvan, wordt de herinnering vereischt aan de hypothese, die den hoeksteen vormt van de optica, dit is de vermaarde undulatie-theorie van onzen daardoor wereldberoemd geworden landgenoot Chr. Huyghens. Evenals bij de overige natuurkrachten, dient ook bij het licht een toestand van beweging tot grondslag, en daar deze niet denkbaar is zonder materie, zoo onderstelde hij de

LICHTBRONNEN ZONDER WARMTE.

391

aanwezigheid door de geheele wereldruimte eener uiterst dunne, hoogst veerkrachtige middenstof, die niet onderworpen is aan de zwaartekracht, en zich zelfs gemakkelijk door lichamen heen kan bewegen, die wij toch als zeer dicht kennen, b. v. het glas. Deze stof wordt ^Ai?r genoemd, de lichtbron is het middel om zijn uiterst kleine deeltjes in zeer snelle heen en wedergaande slingeringen te brengen, de zoogenaamde lichttrillingen, die zich in rechte lijnen naar alle richtingen als lichtgolven of lichtstralen uitbreiden, daarbij ook door het oog] heen de gezichtszenuw bereiken, en in de hersenen de gewaarwording opwekken, die wij /JV/^ noemen.

In fig. I is aangewezen hoe men zich den bewegingstoestand der ether' deeltjes in een lichtstraal heeft voor te stellen. Zij A B de richting, waarin hij zich voortplant, en de punten, etherdeeltjes, die hun trillingen volbrengen in lijnen loodrecht daarop, d. i. transversaal, dus zoodanig, als men bemerken zou, in een gespannen koord, waarop een krachtige slag gegeven, wordt. Het verloop der kromme lijn wijst dan de achtereenvolgende uitwijkingen uit den evenwichtsstand aan der etherdeeltjes ; voor b is die gelegen tusschen b, en bj , en dit is dan een trilling of vibratie. Terwijl b het eerst begint, volgt een tweede deeltje iets later, daarna een derde, zoodat men er verder een aan zal treffen, namelijk c, die juist begint als b zijn geheele schommeling heeft volbracht, en zijn tweede aanvangt, deze beiden zullen dus op geheel gelijksoortige wijze schommelen en men noemt den afstand bc een golflengte, evenzoo cd, daar d gaat trillen als c zijn eerste, b zijn tweede schommeling voltooid heeft. Het is van groot belang in te zien, dat de deeltjes zich niet verwijderen van de lichtbron om in ons oog te komen, maar op hun eigen plaats op en neer gaan; wat zich schijnt te verplaatsen en in zekeren zin zich ook uitbreidt, is de afwijking uit den toestand van evenwicht, waaraan al de etherdeeltjes achtereenvolgens deelnemen; een beeld daarvan kan men opmerken op een korenveld, waar de wind de toppen der korenaren heen en weder doet wiegelen en het geheel den indruk geeft van een zich over den akker uitbreidende golfbeweging, hoewel men zeer goed weet dat de halmen op hun plaats blijven staan. Deze uitbreiding geschiedt met verbazende snelheid, de grootste trouwens,

392


die men in de natuur kent; één seconde, nadat het eerste deeltje der lichtgolf in beweging is gebracht, heeft zij zich voortgeplant tot een deeltje ongeveer 300000 kilometers verder gelegen; de snelheid van het licht overtreft alzoo ongeveer een millioen malen die van het geluid, waarbij een luchtdeeltje op slechts ongeveer 332 Meters van de geluidbron af na één seconde in trilling komt. De golflengte is door proefneming ook nauwkeurig gemeten kunnen worden, en déze heeft wederom gestrekt, om het getal trillingendoor een etherdeeltje per seconde volbracht, te doen kennen. Deze kennis is van groot belang, omdat men daardoor zich rekenschap kan geven, van hetgeen het verschil in indruk doet ontstaan, dat de verschillende lichtstralen op de gezichtszenuw te weeg brengen. Het bedrag dezer schommelingen is namelijk niet alleen buitengewoon groot, maar ook voor de verschillende soorten van lichtstralen niet hetzelfde, daaraan schrijft men toe het ontstaan der gewaarwording, die wij /£/

393

licht de minste, het violette licht de sterkste afwijking ondergaat; het eerste bezit grootere golflengte en is minder breekbaar dan het laatste, daartusschen liggen de andere kleuren zonder scherpe afscheiding. En nu is in de laatste helft dezer eeuw naauwkeurig onderzocht, wat men vindt aan beide zijden of grenzen van het zichtbare kleurenbeeld, en het bleek, dat daar ook stralenbundels aanwezig zijn, naar hun plaats ultra roode en ultra violette stralen ge-

noemd; en al is ons netvlies voor hen ongevoelig, zoodat zij ongeschikt zijn voor het oog, toch kan de aanwezigheid door hun karakteristieke werking worden aangetoond. Zoo zijn de ultra violette stralen vooral in staat verschillende chemische stoffen, die de photographie zich ten nutte heeft gemaakt, in anderen, door kleur bijv. daarvan onderscheiden, om te zetten; men zou dus op de plaats naast het violet, waar geen licht aanwezig schijnt te zijn, een of ander praeparaat kunnen aanbrengen, dat dan snel van kleur zou blijken te veranderen. Maar men kan ook die stralen omzetten in anderen, die grootere golflengte en minder trillingen per seconde maken, en dan zichtbaar worden, door hen te doen vallen op daartoe geschikte stoffen, bijv. een chinineverbinding, dat dan naast het violet gebracht, aldaar een zacht blauwe lichtglans te zien geeft; deze stof brengt dus de onzichtbare stralen binnen het bereik der gezichtszenuw. De ultraroode stralen onderscheiden zich vooral door hun eigenschap om warmte op te wekken, en een gevoelige thermometer zou op de plaats der ultraroode stralen sneller stijgen dan elders in het spectrum, maar voor demonstratie is een andere inrichting meer doeltreffend; zij is in fig. 3 aangewezen. De electrische lamp zendt met behulp van een hollen spiegel, een sterken stralenbundel door de opening, waarvoor een bakje is geplaatst met een op-

394

ELSEVIER S GEÏLLUSTREERD MAANDSCHRIFT.

lossing van nigrosine (anilinezwart) in chloroform; de zeer donkere vloeistof houdt natuurlijk de lichtstralen tegen, maar bezit de eigenschap om een groot deel der ultraroode stralen door te kunnen laten. Zij worden daarna door een lens in een enkel punt, het brandpunt, geconcentreerd in a , waar een brandbaar voorwerp, b. v. phosphorus, buskruit enz. terstond ontvlamt, terwijl het oog geen aanwezigheid van stralen kan bespeuren; ja de gezichtszenuw is er zelfs zoo ongevoelig voor, dat een zeer bekend Engelsch natuuronderzoeker, John Tyndall, mededeelt, dat hij zonder letsel te bekomen, het oog in ge-

tviMrc noemd punt a zoodanig heeft kunnen plaatsen, dat de bundel door den oogappel op het netvlies viel ; hij verkreeg niet de minste gewaarwording van licht, zelfs evenmin die van warmte, omdat de gezichtszenuw daar in't geheel niet vatbaar voor is. Maar werd nu op dezelfde plaats het oog vervangen door een platinaplaatje, dan werd dit onmiddellijk gloeiend. Men zal het begrijpelijk vinden, dat Tyndall er opzettelijk bijvoegt, niet aan te raden deze gevaarlijke proef te herhalen, daar bij onvoorzichtigheid, hevige brandwonden op andere plaatsen dan het netvlies volgen zouden. Ook deze ultraroode of donkere warmtestralen kan men omzetten in lichtgevende, met grooter aantal trillingen, door in a een schermpje te plaatsen met de zoogenaamde Balmainsche lichtverf bestreken, dat dan, in een donker vertrek, op de plaats, waar de donkere stralenbundel valt, een duidelijke phosphoresceerende lichtplek vertoont. Uit dit alles kan men de gevolgtrekking maken, dat het witte licht, ons door een of ander kunstmatige lichtbron toegezonden (trouwens ook bij de zon) drie stralen groepen bevat *), die men door gepaste hulpmiddelen l) Het is een der belangrijkste verdiensten der hypothese van Iluyghens, dat daaruit het bestaan dezer drie soorten van slralenbundels zich gereedelijk laat verklaren, en licht en warmtestraling uit dezelfde oorzaak kunnen worden afgeleid; het verschil is alleen gelegen in het bedrag der trillingen per seconde. Bedenkt men nu dat in de beide laatste jaren feiten zijn ontdekt, die er toe leiden, ook den ether tot verklaring der electriciteits-verschijnselen te doen dienen, dan blijkt daaruit des te meer het helder inzicht, dat Huyghens reeds twee en halve eeuw geleden had in de vermoedelijke oorzaak der natuurkrachten.


395

van elkaar kan scheiden, maar waarvan slechts een deel (en zelfs maar een betrekkelijk klein deel) voor het oog bruikbaar is en dus doelmatig voor verlichting kan dienen. Het is derhalve van groot belang, dat wanneer wij arbeid en kosten besteden om licht te verschaffen, wij dan ook werkelijk lichtgevende stralen tot het hoogst mogelijk bedrag verkrijgen, en het zal nu blijken, dat juist de tegenwoordig daartoe gebruikte hulpmiddelen in dit opzicht, te kort schieten, en slechts een klein percentage van den opgewekten stralenbundel als voor ons oog bruikbaar opleveren. Van uit genoemd standpunt moeten wij de lichtbronnen beoordeelen ; zij moeten dienen voor de verlichting zoowel binnen als buitenshuis; wij hebben licht zonder warmte noodig! Ter wille der beknoptheid zullen wij ons tot twee der voornaamste hulpmiddelen , gas en electrisch licht bepalen. De gasvlam, bij volkomen verbranding, blijkt al zeer weinig licht te geven; .zij behoort tot de zoogenaamde donkere vlammen en dient in 't bijzonder wegens haar hooge temperatuur voor verwarming (men denke bijv. aan onze gaskomforen enz.). Houdt men in de vlam een of ander vast lichaam b. v. een platinaspiraal, dan wordt deze gloeiend, en men ziet de vlam lichtgevend worden; deze eenvoudige proef leert, dat een lichtbron, die op chemische werking berust, een hooge temperatuur en een uitstralend vast lichaam vereischt. De vlam is eigentlijk een brandende kolom gas of damp (dit geldt ook voor de olielampen) die een aanzienlijke hoeveelheid warmte door het verbrandingsproces voortbrengt, en waarvan 80 pet. door de opstijgende deeltjes wordt medegevoerd; als uitstralend lichaam dienen een zeker aantal kooldeeltjes aan het benedengedeelte der vlam uit het gas afgescheiden. Zij vormen slechts een geringe oppervlakte en verdwijnen door verbranding, om weder door nieuwe te worden vervangen. Om de lichtuitstraling te vermeerderen, heeft men zijn toevlucht moeten nemen tot sterke temperatuurs-verhooging, waartoe verschillende manieren in praktijk worden gebracht. Sommige gasvlammen geeft men daartoe een groot oppervlak , andere verkrijgen meer lucht door lampeglazen (Argand'sche branders), de verbeterde gasvlammen uit de laatste jaren ontvangen veelal aanvoer van verwarmde lucht en gas, op vernuftig uitgedachte wijze, door de afgevoerde verbrandingsproducten der vlam zelve verhit; dat geschiedt bij de zoogenaamde intensiefbranders van Siemens, Wenham en anderen. Zij geven bij minder gas? verbruik sterker licht en minder warmte dan de brander uit vroeger jaren, maar de warmteuitstraling is toch nog groot, het licht mist de witte kleur, die het daglicht nabij komt zooals bij electrisch licht, en de kool verdwijnt, voor dat zij haar maximum van lichtkracht bereikt heeft. Op een geheel andere inrichting berust het gasgloeilicht, dat nu en dan zich een plaats tracht te veroveren onder de lichtbronnen en op een bijzonder beginsel berust. Men laat het gas in daarvoor ingerichte branders, zoo volkomen mogelijk verbranden , dat is zonder afscheiding van kool, en er ontstaat een donkere vlam van zeer hooge temperatuur; hierin plaatst men een vuurbestendig lichaam, dat tot de witgloeihitte gebracht, licht gaat uitstralen. Dit is natuurlijk iets anders dan kool; men vermijdt dus roet, en ook de lichtkracht van het gas

396


zelf komt niet daarbij in aanmerking. Men heeft voor dit lichaam magnesia (het bekende witte poeder dat overblijft als magnesiummetaal verbrandt) beproefd , maar het bleek te broos; in de laatste tijden is met goed gevolg zirkonaarde genomen, dat een zuurstofverbinding van het element zirkonium is, en in verbinding als delfstof nog al wordt aangetroffen. Het is onveranderlijk bij de hoogste, langs chemischen weg, bereikte temperatuur, en onderscheidt zich door een bijzonder sterk lichtuitstralend vermogen, waarop reeds Berzelius had gewezen. Auer van Welsbach heeft sedert een paar jaren beproefd lampen in gebruik te doen komen, die hiervan een toepassing zijn; men vindt in fig. 4 de samenstelling aangewezen bij een lamp voor gewone verlichting van een vertrek. *) Zij bestaat uit een gasbrander, die een donkere vlam geeft, met door een lampenglas verhoogde luchttrekking.

Daarbinnen hangt boven de opening der uitstroomingsbuis een zoogenaamd kousje uit wol of katoen geweven en doortrokken met salpeterzure verbindingen van eenige vuurvaste stoffen, die daaruit na gloejing zich afscheiden, en hiertoe behoort hoofdzakelijk de zirkonaarde. Plaatst men dus dit kousje op den brander en ontsteekt het gas, dan verbrandt natuurlijk eerst en voor goed het weefsel, maar een skelet van het vuurbestendig lichaam blijft dan over en straalt bij de witgloeihitte een fraai, wit, constant licht uit; men ziet geen vlam en in kleur komt het zeer nabij aan electrisch licht. Er wordt minder gas verbruikt en dus ook minder hitte voortgebracht dan bij andere vlammen van 1) In A ziet men de complete brander; in B is het kousje afzonderlijk geteekend.


397

gelijke lichtkracht; een vlam van 16 normaalkaarsen verbruikt hierbij 70 a 80 liter gas per uur, daarentegen de andere genoemde inrichtingen 100 a 120 liters. Intusschen zijn er ook bezwaren, als de broosheid van het kousje,dat een uiterst voorzichtige behandeling eischt, en niet zeer goedkoop is; zij zijn thans te Londen voor f 1.20 per stuk verkrijgbaar, en men verzekert, dat zij 1000 a 1500 uren het kunnen uithouden, zonder uiteen te vallen, op voorwaarde van hen nimmer aan te raken; men ziet evenwel niet, dat dit licht den toegang tot huis of winkel op eenigzins uitgebreide schaal heeft verkregen. Toch geeft men de zaak niet op en er zijn thans zeer goede branders, naar de inrichting van Dr. Kochs verkrijgbaar, die de lichtkracht nog veel verder opvoert door de vlam van lichtgas met zuivere zuurstof te voeden, en daarin een zirkonaardestift van 2 cM. lengte en 8 mM. dikte tot de witgloeihitte te brengen. Het is een wijziging van het bekende kalklicht van Drummond, maar het lichtuitstralend vermogen is veel grooter. Door een doelmatige inrichting van den brander is een lichtkracht van 50 kaarsen verkregen met 30 liters gas per uur, die anders maar één kaars zouden opleveren; men heeft, dus 40 a 50 maal meer licht uit dezelfde hoeveelheid gas, maar nu wordt er ^«'nf« zuurstof vereischt, en hoewel het licht zeer fraai en wit is, en de glans aan dien van electrisch licht nabij komt, is het lang niet zeker, dat het dit uit werkplaatsen en winkels zal verdrijven, waarbij evenwel moet opgemerkt worden, dat er tegenwoordig te Berlijn een zuurstoffabriek bestaat, die dat gas in cylinders verkrijgbaar stelt, en dus de toepassing bij dit licht zeer eenvoudig maakt. Heeft dus de gasindustrie tot op dit oogenblik al het mogelijke gedaan om met minder gasverbruik meer licht voort te brengen, de vervulling van bovengestelden eisch van licht zonder warmte is er op verre na niet door bereikt. Maar ook bij het electrisch licht is dit lang het geval niet, en nadat zoo dikwijls deszelfs voordeden zijn aangeprezen, vooral tegen over het gas, en die werkelijk waardeering verdienen, bijv. geringe warmteontwikkeling, weinig brandgevaar en geen luchtbederf, zoo wordt het ook tijd om eens op de tekortkomingen te wijzen. Bij de electrische booglamp, zoowel als bij het electrisch gloeilicht, is het lichtuitstralend lichaam wederom de kool, evenals bij de meeste gasvlammen; intusschen hier wordt de hooge temperatuur niet door een verbrandingsproces verkregen, maar door arbeid, geleverd door electrische stroomen. En wil men nu weten of die arbeid doelmatig genoeg wordt besteed, dat is, tot het verkrijgen van lichtgevende stralen, dan geven de onderzoekingen omtrent dit punt nu onlangs bekend gemaakt, geen gunstig antwoord, daar er nog altijd 90 a 95 pCt. van den uitgegeven arbeid verspild worden, d. is. geen licht leveren ; intusschen is dit bij de gasvlam nog erger, daar zij slechts 2 pCt. daartoe gebruikt. Er is dus vooruitgang, maar de bekende spreekwijze: „wij zijn dankbaar maar niet voldaan " is hier toepasselijk. Het maximum der werking in een electrische gloeilamp levert 10 pCt. dat in licht wordt omgezet, maar dan zalmendoor het zoover te drijven, gevaar loopen den gloeienden kooldraad te doen breken, tengevolge eener eigenaardige werking, die trouwens altijd de lichtuitstraling in dit toestel vergezelt, maar onder normale omstandigheden minder sterk,

ELSEVIER S GEÏLLUSTREERD MAANDSCHRIFT.

398

namelijk de zoogenaamde „verstuiving". Kleine kooldeeltjes worden onder den invloed van den electrischen stroom en de hooge temperatuur in groot aantal van den kooldraad afgeslingerd en zij bewegen zich in rechte lijnen naar alle richtingen door de sterke luchtverdunde ruimte in den glazen ballon. Infig.5 ziet men de bekende gloeilamp met haar kooldraad en bij nadere beschouwing zal men kunnen opmerken, dat op den glaswand, tegenover den kooldraad, een heldere lijn is afgeteekend, omdat zij de plaats aangeeft, waar het glas beschermd is geworden tegen het afzetten der rondstuivende kooldeeltjes, door den zich daartegenover bevindenden kooldraad, die dus als scherm gewerkt heeft. Overal elders heeft het glas een sombere kleur gekregen , die de lichtkracht merkbaar verzwakt, en zelfs met het gebruik voortdurend toeneemt, en 22 pCt. verlies aan licht bewerkt, totdat op een of ander te dun geworden gedeelte van den kooldraad, deze doorbreekt, gelijk in de figuur aangewezen. Een leerzaam overzicht van het nuttig effect der gebruikelijke lichtbronnen, d. i. het deel der uitgezonden stralen, die den lichtindruk kunnen opwekken, geeft de volgende tafel.

f

OVERZICHT. Olielamp ' Gasvlam Electr. gloeilamp (16 K.)

0.3 pCt. — 2 ,, 1340° C 5 a 6 pCt., hoogstens 10 pCt.

verlies in lichtsterkte door neerslag van kool, 22 pCt.

Electr. booglamp Magnesiumlamp Geissler'sche buizen Glimworm

10 pCt. 15 „ 32.8 pCt. bijna 100 pCt.

2450°— 3900" 1400° weinig merkbaar.

Er blijft nog over de reden aan te wijzen, waarom bij deze methoden om licht te verschaffen, de verbruikte arbeid, in de meeste gevallen, zulk een klein bedrag aan nuttig effect oplevert. De oorzaak ligt in het beginsel der methode zelf; het baat daartoe niet of men de gasbranders wijzigt en verbetert,


399

of men de machines voor electrisch licht een andere samenstelling geeft; hierin is trouwens het mogelijke nagenoeg bereikt. Er bestaat een principieële fout, die men gemakkelijker zal leeren inzien, als men nagaat, wat wij doen bij het voortbrengen van tonen bij een of ander muziekstuk. Evenals bij de lichtstralen de /è/«/r het onderscheid maakt, doet dit bij de tonen de Aö^te/ beide hangen af van het aantal trillingen dat in de seconde wordt volbracht, en nu zijn de geluidsbronnen, dat beteekent hier de muziekinstrumenten, er op ingericht, om terstond den toon van elke verlangde hoogte te geven, zonder dat men daarbij eerst de tonen met lagere trillingsgetallen behoeft op te wekken en te onderhouden; in piano en in 't orgel heeft men bijv. de toetsen voor het grijpen liggen, die den bepaalden toon opleveren kunnen met uitsluiting van anderen, die voor 't oogenblik onnoodig zijn. Juist het omgekeerde geschiedt thans in de gebruikelijke lichtbronnen, waar eerst al de stralen met lagere trillingsgetallen moeten voortgebracht zijn en bestaan blijven, om tot die met het hoogst aanzienlijk getal trillingen te komen, welke voor ons netvlies noodig zijn, ten einde den lichtindruk op te wekken en die op zich zelf in het verkregen resultaat niet veel meer te beduiden hebben, dan ééne zwakke toon in een geheel orchest. Ging men bij de uitvoering van muziek evenzoo te werk, er zouden reuzenkrachten in materieelen zin vereischt worden om een symphonie van Beethoven te kunnen uitvoeren; kon men de lichtbronnen doen werken als de toonvoortbrengende instrumenten, dan zou de arbeid van een knaap wellicht toereikend zijn om evenveel gloeilampen in werking te houden, als nu door het kolenverbruik in de vuurhaarden der electrische centraalstations verkregen wordt. Men aanschouwe daar maar eens de vaak reusachtige hoeveelheid brandstof, die avond aan avond verdwijnen moet, om de kleine dunne draadjes van een beperkt getal gloeilampen tot voldoende lichtuitstraling in staat te stellen, om niet getroffen te worden door de wanverhouding tusschen uitgegeven en terugverkregen arbeid. De lezer zal misschien na deze beschouwingen wenschen te vernemen of er dan geen uitzicht bestaat om andere middelen te baat te kunnen nemen, die op een beter beginsel berusten en direct tot het doel voeren; daarop kan van het tegenwoordig standpunt der physica slechts gezegd worden, dat de weg wèl is aangewezen, maar dat het nog niet gelukt is, daardoor een lichtbron van praktische beteekenis te verkrijgen; er moge ten slotte nog een korte uiteenzetting omtrent dit punt hier volgen. De nieuwste nasporingen omtrent het verkrijgen van licht zonder warmte hebben betrekking op de verschijnselen aangeduid door phosphorescentie, fluorescentie enz. in natuur- en scheikunde wel bekend, maar nog weinig doorgrond, en die nu met een nieuwen algemeenen naam van luminescentieverschijnselen worden bestempeld. Men verstaat er door het vermogen van sommige lichamen uit het delfstoffenrijk of wel tot de bewerktuigde wereld behoorende, om onder den invloed van licht, warmte, electriciteit of ook wel van bepaalde levensfunctiën, lichtgevend te worden, en gewoonlijk licht uit te zenden zonder merkbare temperatuursverhooging; ongelukkigerwijze is de

4OO


sterkte van dit licht meestal zeer matig. De natuur zelve geeft ons bewonderenswaardige voorbeelden van deze lichtproductie bij vele hoogere en lagere bewerktuigde dieren , als insecten, schaaldieren, visschen, weekdieren en zelfs, wat zeker tot de meest interessante gevallen behoort, bij sommige soorten van bacteriën , dat zijn de kleinste levende wezens, die zoo geringe afmetingen vaak bezitten, dat zij aan de grenzen staan van het onderscheidingsvermogen van het microscoop. Daarvan zij als voorbeeld hier aangehaald de />/Wtf£«r&y2««z /w?/?z«

401

proefnemers er zich door in staat gesteld zagen 'ƒ400000 deel van e'én graad C, er mede te bepalen, en men beseft dat geen gewone thermometer daartoe dienen kon. Zij onderzochten het spectrum van het uitgestraalde licht en vergeleken het met dat van het zonlicht tot dezelfde sterkte teruggebracht, en het bleek nu, dat «/ de stralen van dit, door het insect geleverde licht, gelegen waren binnen de grenzen van het zichtbare spectrum en verreweg nog behoorden tot de geele en blauwe stralen, die het meest geschikt zijn om de gewaarwording van licht op te wekken. De donkere warmtestralen waren zoo onbeduidend , dat zelfs met de verbazend gevoelige instrumenten , die zij ter beschikking hadden, het nog moeielijk was, het bedrag daarvan te schatten. Zooals uit de voorgaande tafel van overzicht blijkt, is het nuttig effect dezer dierlijke lichtbron niet ver van 100 pCt.; dat is nu, wat Langley en Very noemen een voorbeeld van de „ spaarzaamste" wijze om licht voort te brengen. De natuur wijst in dezen kever aan de goedkoopste lichtfabriek, waar slechts met V400 van den arbeid die wij voor één kaars noodig hebben, licht wordt geproduceerd. En wy' moeten dan nog dit op hooge temperaturen doen en soms met 99 pCt. verlies, terwijl dit hier geschiedt op de temperatuur der omgeving met uiterst geringe warmteproductie. Uit die onderzoekingen zijn ook de graphische voorstellingen ontleend, in fig. 7 weergegeven, die in staat stellen het effect van vier lichtbronnen te vergelijken. De oppervlakte, die aangestreken is, wijst voor elk geval het nuttig of als licht bruikbaar gedeelte der straling aan verkregen bij gelijk verbruik van arbeid; bij den kever kon dat niet voluit geteekend worden, omdat het buiten de teekening zou vallen,' daar het negenmaal langer moet zijn dan nu zichtbaar is. ') Overigens blijkt uit de figuur nog hoe klein inderdaad het lichtgevende deel is bij zeker verbruik aan arbeid opgeleverd, zoowel bij electriciteit als bij het gas, hoewel er vooruitgang is, geheel in overeenstemming met de opgaven in de tafel op pag. 402. Ook de zon geeft een veel grooter aantal donkere warmtestralen dan lichtstralen, hoewel dit toch geen verspilling van arbeid te noemen is, omdat zij niet slechts als lichtbron werkt, maar de andere stralen doen in de natuur belangrijke diensten bij de plantengroei, verwarming van den bodem enz., ze zijn dus noodig! Daar intusschen zoowel de zoölogen als de physici aannemen, dat het voortbrengen van licht door den kever en andere levende wezens niet aan een bijzondere levensfunctie is gebonden, maar als gevolg moet beschouwd worden van zekere chemische en physiologische werkingen, is de verwachting niet uitgesloten, dat het eenmaal gelukken zal, deze wijze van licht te maken ook in de industrie na te volgen. Totdus1) Dat het licht deielfde eigenschappen bezit als dat der gebruikelijke lichtbronnen, mag blijken uit fig. 8, die een photographische copie toont van een negatief lichtbeeld in Amerika door Farini vervaardigd, en door phototypie hier in den tekst overgebracht. liet negatieve beeld op gewone wijze verkregen, werd op een broomzilvergelatine plaat gelegd en verlicht gedurende 40 seconden met behulp van een Hchtkever (Elater oculatus), dien men tusschen de vingers hield, en op ongeveer 3 centim. afstand over de plaat bewoog. Men zal opmerken dat het uitgestraalde licht voldoende was voor een naauwkeurige lichtdruk.

402

ELSEVIER'S GEÏLLUSTEERD MAANDSCHRIFT.

ver , zooals reeds is opgemerkt, beschikt men over hulpmiddelen van slechts betrekkelijk gering effect. De oudst bekende stof is de phosphorus, waarvan de oplossing in zwavelkoolstof dienen kan, om een sterken gloed in een donker vertrek op den wand zichtbaar te maken, maar deze is kort van duur, i «n de stof zelf is hoogst gevaarlijk. Verder treft men in het dagelijksch leven de Balmain'sche lichtverf aan, (een mengsel van verschillende stoffen, waarvan zwavelcalcium een der voornaamste is); zij bezit het vermogen om na blootstelling aan het daglicht, uren -daarna een zacht, wit licht, bij gewonetemperatuur en zonder waarneembare warmte uit te stralen, •waarvan de toepassing evenwel niet verder is gekomen dan bij •eenige snuisterUt'iw-tiu) f-Mcxt- w n


403

rijen, als wijzerplaten, lucifersdoosjes enz. waarvan de oppervlakte er mede bestreken is. De electriciteit levert prachtige luminescentieverschijnselen, wanneer men aan haar ontlading sommige mineralen blootstelt, die in sterke luchtverdunde buizen worden geplaatst, dat zijn de bekende Geissler'sche buizen, later door Crookes in veel hoogere mate van lucht beroofd. In fig. 8A is een herinnering aan het verschijnsel gegeven, dat door zijn kleurenpracht, welke van de soort

.;

van mineraal afhankelijk is, tot de fraaiste proeven uit de natuurkunde behoort. Het nuttig effect kan tot ruim 32 pCt. stijgen en is dus reeds zeer veel in vergelijking der overige kunstmatige hulpmiddelen, maar de intensiteit van het licht is niet groot genoeg voor practische toepassing en de methode zelt omslachtig door het noodzakelijk zijn der electriciteitsbron (inductieklos met batterij of een electriseermachine); overigens is ook de warmteontwikkeling zeer weinig merkbaar. Maar hoe dit ook zij, de overtuiging wordt gevestigd dat verbetering in den grondslag tot het verkrijgen van licht vooral te wachten is van de groep der luminescentie verschijnselen, en konden alle bezwaren overwonnen worden, en de bewegingen der kleinste deelen van de lichamen en van den ether naar wille-

4O4


keur te wijzigen zijn, dan zou wellicht een schoon woord tot waarheid worden, dat eenmaal door den Duitschen natuurvorscher Dove is uitgesproken en dat hier het slotwoord moge zijn. Laat, zoo zeide hij, in het midden eener groote donkere kamer zich een staaf bevinden, die men aan 't trillen kan brengen en wel door een inrichting, die veroorlooft de snelheid daarvan voortdurend te vermeerderen. Ik treed in de kamer, als de staaf bijv. slechts 4 trillingen per seconde volbrengt. Noch oor, noch oog zegt mij iets van het aanwezig zijn van de staaf, alleen de hand, die bij aanraking haar slagen voelt. Maar de trillingen worden sneller, zij bereiken het aantal van 32 per seconde, een zware bastoon treft mijn oor. De toon stijgt naar gelang de

trillingen toenemen; hij doorloopt den geheelen toonladder tot het hoogste schrille geluid , maar daarna zinkt alles weder in de vorige stilte des grafs terug. Nog vol verbazing over hetgeen"' ik gehoord heb, voel ik plotseling een aangename warmte, als die van een haardvuur mij tegenstralen, maar nog blijft alles duister. De trillingen worden nog sneller, een zwak rood licht begint te schemeren, het wordt steeds helderder, de staaf is rood gloeiend. Nog een oogenblik, daar wordt zij geel, en doorloopt verder alle kleuren van het spectrum, totdat na het violet alles weder in nachtelijke duisternis verzinkt. Zoo spreekt de natuur tot verschillende zintuigen, eerst maar een zacht, slechts in de onmiddellijke nabijheid verstaanbaar woord, dan roept zij immer luider en luider op steeds grooteren afstand, en eindelijk grijpt, door de trillingen van den lichtether, haar stem mij aan, uit onmetelijk verre oorden! Den Haag, Februari '91.

LICHTBRONNEN ZONDER WARMTE. ')

Recommend Documents