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灯塔光源的发展

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发表于 2019-5-2 10:43 | 显示全部楼层 |阅读模式

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 灯塔光源的发展

前一篇文章整理了灯塔的发展史,这一篇我们来了解下灯塔光源的发展历史。相对于塔而言,灯塔所用的灯才是最核心的部分。


传统的灯塔所用的光源是动植物油脂,西方世界捕猎了大量的鲸熬制鲸油用来照明,后来用菜籽油代替鲸油作为燃料。19世纪50年代中期,又以猪油替代。19世纪70年代开始,煤油逐渐开始取代猪油,至80年代末完成了全部替换。
 灯塔光源的发展

在新贝德福德捕鲸博物馆(美国马萨诸塞州)展出的瓶子和一罐鲸油。(图片来源:Wikipedia)


1782年,艾米.阿尔冈发明了用一个玻璃管罩住火焰,通过这种灯管,火焰的亮度提升6-7倍。光源稳定后,工程师们又把火源后边的镜子换成了火源前方的凸透镜,这样投送的距离就更远了。但是巨大的凸透镜制作成本更高,也很重,驱动它的机械结构更沉,有些小灯塔很难承载这个负荷。1800年,法国物理学家奥古斯汀.菲涅尔发明了菲涅尔透镜。这种透镜保留了凸透镜折射平行光的性能,又极大的降低了结构重量和制作成本,从此成为了灯塔、以及以后的相机闪光灯的标配。
 灯塔光源的发展
菲涅尔透镜和常规凸透镜对比(图片来源于百度百科)
 灯塔光源的发展
一个标准的菲涅尔透镜灯罩(图片来源于百度百科)

19世纪后半叶,人们发现了乙炔这种气体可以发出极为白亮的光,但是乙炔非常容易爆炸。瑞典发明家尼尔斯·古斯塔夫·达伦通过把乙炔溶解在丙酮里,然后高压灌注到一种内部呈微孔状结构的特殊储气罐里,解决了这个问题。达伦还发明了日光开关,在没有传感器的那个年代,他利用热胀冷缩的原理,将被漆成黑色的金属棒安装在真空玻璃管,阳光照射后膨胀,挤压杠杆关闭气体开关,在夜晚或阴雨天金属棒收缩,杠杆随即打开气体开关并自动点火。
 灯塔光源的发展
有了达伦的这三个发明,远洋灯塔就完全不需要工人常驻值守,原来巨量的燃料消耗也急剧下跌了97%!灯塔可以建的更小(不需要建工人住所和配套设施),维护成本可以降得更低(不需要频繁补充燃料,不需要支付工人工资)。1907年,瑞典的一个远洋灯塔的建造成本从20万克朗下降到了9000克朗,一年的维修费用从2万5千克朗下降到了60克朗。

 灯塔光源的发展
在此后的一百多年里,灯塔的光源又发生了几次变化,比如用了电弧光灯,以及用更敏锐的传感器替代了达伦的日光开关,还有的灯塔利用控制开关控制自己灯光的频闪频率,创造出属于自己灯塔的独特“指纹”,这样在有多个灯塔海域,船只可以通过特定的频率辨认出自己看到的是哪座灯塔。当然,虽然灯塔技术以及日趋完善和成熟,但新的导航技术也在发展,比如GPS,AIS和雷达之类的,灯塔发挥的作用越来越有限,有些老灯塔逐步被废弃,现在新建的灯塔也越来越少了。
 灯塔光源的发展
图为大连浪漫的星海湾灯塔

以上内容整理自网络

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