Краткий курс пиротехники

Лучеиспускание раскаленных тел, вызываемое высокой темпера­турой, называется температурным излучением. Чем выше темпера­тура тела, тем интенсивнее его излучение. Спектры света, даваемые источниками света, называются с п е к т р а м и и с п у с к а н и я. Раскаленные твердые и жидкие тела дают непрерывный, или сплош­ной, спектр испускания, а раскаленные газы —прерывчатый. В пер­вом случае спектр представляет собой разноцветную полосу с по­степенным переходом цветов; во втором случае на темном фоне наблюдаются разноцветные линии или полосы. При свечении раска­ленных молекул газа получаются п о л о с а т ы е с п е к т р ы; при свечении одноатомных газов получаются л и н е й н ы е с п е к ­т р ы .

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.