Dotaz

Zjednodušeně můžeme říci, že světlo se vytváří dvěma mechanismy. Jedním z nich je luminiscence neboli „studené světlo“ – tohle je cesta světlušek, svítících tyčinek, zářivek, LED diod a podobně. Druhým způsobem je inkandescence, nazývaná také tepelné záření – díky ní svítí třeba hvězdy nebo žárovky.

Sluší se ještě dodat, že světlo je druhem energie. A jak plyne ze zákonů zachování energie, předmětu musíme energii nejprve dodat, aby vůbec mohl svítit. Její forma může být různá: tepelná, světelná, mechanická, elektrická… To platí pro oba zmíněné mechanismy.

Při luminiscenci vyzařuje těleso přesně definovanou barvu světla, která závisí pouze na materiálu, nikoliv na jeho teplotě. Například svítící tyčinka bude svítit řekněme červeně bez ohledu na to, jestli ji budeme zahřívat, nebo ne. Barva luminiscence je dána strukturou energetických hladin elektronů v atomech a molekulách – při přechodu elektronu na některou nižší hladinu se uvolní světlo určité vlnové délky.

Oproti tomu inkandescence (v angličtině označovaná jako black-body radiation, tedy záření černého tělesa) vyžaduje, aby materiál byl horký. A na jeho teplotě závisí barva vyzařovaného světla.

Všechny předměty kolem nás vydávají elektromagnetické záření. To se v případě studených těles nachází v infračervené části spektra, která není pro lidské oko viditelná. Jak se ale teplota zvyšuje, mění se pomalu spektrum produkovaného záření a roste jeho intenzita.

Nejnižší teplota, při které je záření daného tělesa pozorovatelné pouhým okem, se označuje jako Draperův bod – ten odpovídá zhruba 525 °C. Při této teplotě vyzařují všechny objekty, bez ohledu na materiál, z něhož jsou vyrobeny, červené světlo.

Když předmět dále zahříváme, mění se postupně jeho barva z červené přes oranžovou a žlutou k bílé. Při ještě vyšších teplotách se záření posouvá směrem do ultrafialové oblasti. Naše oči ho pak vnímají jako namodralé.

Zdůrazněme, že jiných barev nelze inkandescencí dosáhnout. Sebevíc rozžhavený předmět tedy nikdy nebude například zelený nebo sytě modrý.

Inkandescence poměrně dobře popisuje záření hvězd, protože ty se velmi blíží ideálnímu černému tělesu. Čím je hvězda teplejší, tím intenzivněji svítí a tím „modřejší“ se nám jeví. Její zbarvení však v menší míře ovlivňují také látky v okolí hvězdy – různé prvky jí mohou díky své luminiscenci dodávat charakteristické barvy.

U plamene je situace trochu odlišná. Oranžovou barvu zde způsobují saze, které vznikají během hoření. Saze – v podstatě drobné kousky elementárního uhlíku – se v plameni ohřívají na 600 až 1 200 °C. Inkandescencí při tom vyzařují světlo odpovídající jejich teplotě.

Na zbarvení plamene se podílí také luminiscence dalších látek přítomných v hořícím materiálu. Dobrý příklad jsou ohně používané v pyrotechnice, kdy se přidáním různých prvků či jejich sloučenin dosahuje rozmanitých barev.

Pokud chceme vytvořit plamen o vyšší teplotě, musíme zajistit dokonalejší spalování. K hořlavému materiálu přivádíme stlačený vzduch, nebo dokonce čistý kyslík. Hoření pak probíhá lépe a saze prakticky nevznikají.

Takový plamen bývá obvykle modrý. Není v něm ovšem žádná pevná látka, která by se ohřála a zářila. Jeho barvu proto nezpůsobuje inkandescence, ale především luminiscence molekul – jak produktů hoření, tak spalovaných látek. Díky tomu může být plamen modrý i při teplotách kolem 2 000 °C (a intenzita vydávaného záření je o hodně menší než u horkých hvězd podobné barvy).

Podrobnější informace o záření černého tělesa najdete třeba na webu Encyklopedie fyziky.