Каждое вещество обладает способностью испускать свой особый, характерный спектр. В том случае, когда вещество в раскаленном состоянии излучает лучи определенной длины волны, лучеиспускание называется избирательным. Всякое тело поглощает те лучи, какие оно способно излучать при той же температуре (из закона Кирхгофа). Если раскаленные газы поглощают часть излучаемого ими спектра, то получаются прерывчатые спектры с темными линиями (или полосами) поглощения. Такие с п е к т р ы называются о б р а щ е н н ы м и.
В зависимости от свойств излучающих веществ получаются световые лучи различной длины волны. Человеческий глаз способен воспринимать световые лучи с длиной волны от 0,4 до 0,75 μ (μ — микрон — одна тысячная доля миллиметра). Длина волны около 0,4 μ -соответствует фиолетовым лучам спектра, а длина около 0,75 μ — красным. Человеческий глаз наиболее чувствителен к лучам с длиной волны 0,555 и, относящимся к желто-зеленой части спектра.
При горении различных пиротехнических пламенных составов появление светящего пламени обусловливается излучением раскаленных частиц продуктов реакции. В зависимости от свойств компонентов состава и конечных продуктов реакции горения можно получить пламя с большей или меньшей силой света; бесцветное или окрашенное.
§ 3. ОСВЕТИТЕЛЬНЫЕ СОСТАВЫ
Составы, образующие при горении сильный свет, применяются для освещения местности. Для фотосъемок служат специальные фотоосветительные составы (фотовспышки).
Химическая энергия реакции горения, происходящей в осветительных составах, частично переходит в световую. При этом образуется интенсивное белое пламя.
Для осветительного пламени с большой силой света необходимы следующие условия:
1) химическая реакция горения должна протекать с большой скоростью;
2) при горении должно выделяться много тепла, т. е. реакция должна быть высоко экзотермичной;
3) температура, развиваемая реакцией, должна быть высокой (доходить до 2500—3000°);
4) в результате реакции должны образовываться и газообразные и твердые (или жидкие) продукты, которые определяют появление интенсивного белого пламенного свечения.
При горении осветительного состава происходит термическое излучение раскаленных твердых и газообразных частиц. Твердые частицы излучают сплошной (непрерывный) спектр, а газообразные — прерывчатый; при этом раскаленная газовая фаза пламени поглощает часть излучаемой световой энергии, образуя обращенный спектр. Таким образом, при горении пиротехнических осветительных составов получается сложный спектр. Его можно рассматривать как сплошной спектр с некоторым количеством темных линий и полос поглощения (обращения), а также ярких линий и полос излучения газовой фазы пламени. В результате человеческий глаз воспринимает этот спектр как белый свет, оттенок которого зависит от относительного преобладания линий и полос спектра той или иной длины волны.
Наибольшая чувствительность человеческого глаза к желтым лучам объясняется тем, что глаз больше всего приспособлен к свету солнца. Солнце излучает желтых лучей больше всех других. Температура солнца доходит приблизительно до 6000°; такой температуры осветительные составы не дают, и поэтому от чисто термического излучения при горении составов преобладания желтых или близких к ним по длине волны зеленых лучей не может быть. Однако осветительные составы, основанные на использовании физиологического действия света, должны давать пламя желтого или желто-зеленого оттенка. Для этой цели в осветительные составы вводятся п л а м е н н ы е д о б а в к и, т. е. вещества, которые при температуре горения состава излучают световые лучи в желтой и зеленой частях спектра. Соединения натрия дают желтое, а соединения бария — желто-зеленое пламя.
Таким образом, в осветительный состав должны входить следующие компоненты: окислитель, горючее, пламенная добавка и цементатор. Однако основные компоненты часто выбирают с таким расчетом, чтобы они сами играли роль пламенных добавок, например, в качестве окислителя употребляют соль бария.
Роль каждого из этих компонентов в составе различна. При выборе их следует учитывать характер тех продуктов, которые получаются в результате реакции горения. Среди них обязательно должны быть газообразные продукты, без которых не может появиться пламя. Однако большое преобладание газообразных продуктов понизит температуру реакции и снизит световой эффект. Поэтому около половины всех продуктов реакции горения должны составлять твердые вещества. Для получения интенсивного белого цвета необходимо, чтобы среди этих твердых продуктов реакции были тугоплавкие вещества, способные излучать свет при температуре горения составов.