Luminiscence

V pondělí 19. 10. 2015 navštívil SPŠST Panská prof. RNDr. Jan Valenata, Ph. D. z pražské Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy, který postupně pro žáky tříd 12D, 12A a 12L přednesl přenášku Elektroluminiscence.

Přednáška byla věnována zejména historii objevu modré LED, za který získali v roce 2014 Nobelovu cenu japonští vědci Isamu Akasaki, Hiroši Amano a Šudži Nakamura.

Jan Valenta v úvodu přednášky připomněl rozdíl mezi tepelným zářením, které je vyzařování všemi tělesy zahřátými na určitou teplotu, a luminiscencí. Ta nastává, pokud těleso získá energii, která se uvnitř tělesa změní na světlo (světelnou energii). Ze všech druhů luminiscence je pro přednášku podstatná elektroluminiscence a fotoluminiscence. Pak nás seznámil s vývojem technologie modré LED a s problémy, které byly spojené s hledáním vhodného materiálu. Vzhledem k tomu, že modré světlo má z celého okem viditelného oboru elektromagnetického záření nejmenší vlnovou délku, mají také jeho fotony nejvyšší energii. A proto není snadné toto světlo v polovodičích generovat. Nicméně japonským fyzikům se to podařilo, i když vývoj trval více než 20 let.

Pomocí vhodného modelu s výrobou sendviče pak Jan Valenta přiblížil výrobu LED diod (a čipů obecně) ve velkém. Tyto součástky se nevyrábějí jednotlivě, ale po několika desítkách (či stovkách) tisíc kusů najednou. Při výrobě je přitom nutné dodržet maximální čistotu výrobního procesu, aby byly vyrobené součástky kvalitní.

Pak už porovnal radiometrické a fotometrické veličiny, abychom pochopili jednak připravené experimenty, ale také abychom si uvědomili, že v současné době není elektrické napětí (tj. údaj ve voltech) pro světelnou techniku tím jediným údajem, podle kterého lze poznat „jak moc daný zdroj svítí“. Veličinou, která charakterizuje světlo vyzářené daným zdrojem, je světelný tok udávaný v lumenech. Pro vzájemné srovnání jednotlivých zdrojů světla (které mají obecně různý světelný tok při různém napětí), je nutné najít způsob převodu údajů v lumenech na hodnoty elektrického napětí (a naopak). Tento přepočet přitom vychází z definice z roku 1931, kdy byly stanoveny barevné standardy pro právě nastupující barevné televizory.

Krabice s pomůckami, kterou si Jan Valenta přinesl s sebou, byla představena až nyní. Nejprve Jan Valenta zobrazil pomocí spektroskopu spektrum světla zářivek ve třídě. Zobrazený graf vysvětlil a upozornil na další zajímavosti tohoto spektra. Pak už zapínal jednotlivé zdroje světla a zobrazoval jejich světelná spektra. Pro zajímavost porovnal dva zdroje, které mají stejné napájecí elektrické napětí, ale přitom svítí naprosto odlišně - jejich světelné toky jsou tedy zásadně odlišné. Měl připraveny také dva zdroje, které měly srovnatelné světelné toky, ale přitom se lišily napájecím elektrickým napětím.

Na závěr své přednášky pohovořil o vývoji osvětlovací techniky a uvedl i pár zajímavostí z tohoto oboru.

Přednáška byla podaná srozumitelně a snad si žáci přednesené poznatky zapamatují a případně je využijí při dalším studiu.

Průběh přednášky a předvedené experimenty zachycují fotografie. Fotografie byly pořízeny během tří uskutečněných přednášek, ale jsou seřazeny tak, aby jejich pořadí odpovídalo průběhu jedné přednášky.

Poděkování:

Autor fotografií:

© Jaroslav Reichl, 21. 10. 2015