Для Вавилова это были не просто слова. Это была глубокая убежденность, многократно подтвержденная делами.
Работы по созданию принципиально новых высокоэкономичных источников света — люминесцентных ламп были начаты Вавиловым еще в 1927 году на светотехническом факультете Высшего технического училища. Чуть позднее исследования проводились в разных местах, затем они были сосредоточены в трех институтах — в ФИАНе, Всесоюзном электротехническом институте (ВЭИ) в Москве и в ГОИ в Ленинграде. Все они осуществлялись под общим руководством С. И. Вавилова.
Сергей Ивановил верил в большое будущее этих работ и решительно устранял препятствия с их пути. М. А. Константинова-Шлезингер рассказывала автору книги, что для новых ламп важно было готовить кристаллофосфоры в особо чистых условиях. Для этого было необходимо специально оборудованное большое помещение. Его с некоторых пор занимал сотрудник, явно не способный к научной работе. Вавилов принял решение о его увольнении. Когда Константинова-Шлезингер пожалела его, то Сергей Иванович сказал, что ему жаль его не меньше, однако, дело есть дело, а уволенному лучше поискать себя в какой-либо другой области, где он сможет приносить бо́льшую пользу.
Незадолго до начала Великой Отечественной войны, 30 мая 1941 года, на общем собрании Академии наук СССР С. И. Вавилов сделал доклад о люминесцентных источниках света и продемонстрировал первые образцы люминесцентных ламп. Обосновывая постановку этих работ, Сергей Иванович сказал: «Свет — необходимое условие для работы глаза, самого тонкого, универсального и могучего органа чувств. Ночь лишает человека этого органа, превращая жизнь из активной в пассивную. Роль искусственного света — поддерживать активное, бодрствующее сознание. Свет фактически удлиняет сознательное существование человека, и в этом прежде всего его великое значение. Неудивительно поэтому, что в наше время вопрос о количестве света вырастает в очень большую технико-экономическую проблему».
Образцы люминесцентных ламп были переданы для производства Московскому электроламповому заводу и Московскому заводу «Светотехник», однако начавшаяся война затормозила их массовое изготовление. Широкое внедрение этих ламп в народное хозяйство и в быт началось лишь в послевоенные годы.
Первоначально люминесцентные лампы были несовершенными, цветопередача была плохой. Лица людей, освещенных ими, имели мертвенный оттенок. Опыты с лампами более высокого давления также оказались малоудачными — лампы нередко взрывались. Пошли слухи, что люминесцентное освещение вредно для глаз. Сергей Иванович смеялся над ними и вспоминал, что в конце ХIХ века, когда появилось электрическое освещение, во многих ботатых домах спальни детей продолжали освещать керосиновыми лампами, ибо матерям казалось, что электрический свет вреден для детского организма.
3. Л. Моргенштерн вспоминала, что однажды Сергей Иванович сказал: «Представьте, повесят наши лампы на Кузнецком мосту. Кругом будут ходить люди, похожие на мертвецов, а лампы начнут взрываться, да еще в какого-нибудь министра угодят. Всем тогда достанется на орехи». Конечно, это была шутка, но над усовершенствованием люминесцентных ламп Вавилов с сотрудниками работали с большим упорством, и труд увенчался успехом.
Обычные источники света — лампы накаливания — весьма неэкономичны: в них около 95 — 96 процентов энергии расходуется на невидимое глазом инфракрасное излучение и только 4 — 5 процентов — на излучение видимого света. Кроме того, спектр излучения ламп накаливания сильно сдвинут в сторону длинных волн по сравнению со спектром дневного света. Это создает неправильную цветовую окраску у освещаемых предметов.
Во время излучения лампа накаливания использует энергию металлического волоска, раскаленного электрическим током, и ее свечение подчиняется законам температурного излучения. Уменьшение тепловых потерь и улучшение спектрального состава излучения лампы накаливания можно осуществить, лишь увеличивая температуру ее волоска.
Но, чтобы излучение лампы накаливания походило на дневной свет, необходимо поднять температуру до температуры Солнца, что составляет около 6000 градусов Цельсия. Это неосуществимо, так как все встречающиеся в природе вещества, из которых делается волосок, имеют гораздо более низкую температуру плавления.
Как известно, люминесценция не сопровождается нагреванием тела — ее природа иная, чем природа температурного излучения. Люминесцентная лампа представляет собой стеклянную трубку, из которой откачан воздух и в которую введены пары ртути под давлением около 0,01 миллиметра ртутного столба. На внутренние стенки трубки тонким слоем нанесено неорганическое кристаллическое люминесцирующее вещество — кристаллофосфор. С обеих сторон в трубку введены электроды, имеющие вид небольших спиралей, соединяющиеся посредством специальных пусковых устройств с электрической сетью.
При прохождении тока через электроды они раскаляются, и с их поверхности вылетают электроны. В трубке происходит электрический разряд в парах ртути, в результате чего возникает ультрафиолетовое излучение, поглощаемое кристаллофосфором. Возбуждаясь, кристаллофосфор дает видимое излучение требуемого спектрального состава.
Спектральный состав зависит от свойств используемого кристаллофосфора, что позволяет варьировать его в широких пределах. Обычно кристаллофосфоры подбираются так, чтобы свечение имитировало дневной свет, поэтому люминесцентные лампы часто называют лампами дневного света.
По своей экономичности люминесцентные источники света в 4 раза превосходят лампы накаливания. Они обладают и другими преимуществами, что позволяет использовать их для освещения заводских цехов, шахт, картинных галерей, улиц и жилых помещений. Их производство быстро растет. Недалек тот день, когда лампу накаливания, уступившую место люминесцентной лампе, можно будет встретить лишь в музеях истории техники.
Появление люминесцентных ламп стало подлинной революцией в технике освещения. Оно приносит огромную пользу, позволяя экономить миллиарды рублей. Вавилов считал, что по мере внедрения в быт люминесцентных источников света слово «люминесценция», подобно словам «радио» и «электричество», станет обыденным, привычным.
По настоянию Сергея Ивановича взрывобезопасные люминесцентные лампы были внедрены на шахтах Донбасса, их начали широко использовать на станциях Московского метрополитена, в высотных зданиях столицы, для освещения ленинградского Эрмитажа. Создание новых источников света получило высокую оценку.
В 1951 году коллективу ученых в составе Сергея Ивановича Вавилова, Вадима Леонидовича Левшина, Владимира Александровича Фабриканта, Марии Александровны Константиновой, Фатимы Асланбековны Бутаевой и Виктора Ивановича Долгополова за разработку люминесцентных ламп была присуждена Государственная премия СССР.
Велики заслуги С. И. Вавилова и в области разработки методов люминесцентного анализа. Своими фундаментальными исследованиями природы молекулярной люминесценции он заложил теоретические основы ее нового применения. Когда выяснилось, что каждое люминесцирующее вещество имеет характерный спектр излучения, Сергей Иванович предложил использовать это свойство для аналитических целей. Учитывая спектральный состав излучения пробы и интенсивность его свечения, можно проводить не только качественный, но и количественный люминесцентный анализ. Разработка методов количественного люминесцентного анализа была впервые начата перед войной М. А. Константиновой-Шлезингер, которую в 1943 году С. И. Вавилов пригласил в ФИАН.
Оказалось, что люминесцентный анализ обладает рядом достоинств, выгодно отличающих его от других видов анализа. В первую очередь это его огромная чувствительность. Люминесцентными методами удается обнаруживать стомиллиардные доли грамма вещества в одном кубическом сантиметре пробы. Другим его важным преимуществом является сохранность исследуемого вещества, тогда как при всех иных видах анализа проба полностью разрушается. Это обстоятельство очень существенно при работе с малыми количествами редких трудно добываемых веществ.
В настоящее время люминесцентный анализ широко используется в научных исследованиях и в различных отраслях народного хозяйства. Вавилов многое сделал для обеспечения работ по люминесцентному анализу необходимой аппаратурой. Он считал необходимым популяризовать успехи люминесцентного анализа: организовывал соответствующие совещания, хлопотал об издании пособий и руководств.
М. А. Константиновой-Шлезингер он поручил написать монографию по люминесцентному анализу. В то время у нее не было опыта литературной работы. Сергей Иванович помогал ей советами, попросил поработать с ней опытного редактора. В 1948 году монография вышла в свет. Она принесла большую пользу практическим работникам.
По инициативе Вавилова была переведена на русский язык с английского монография Петера Прингсгейма и Марселя Фогеля «Люминесценция жидких и твердых тел и ее практические применения», в которой большое внимание уделялось люминесцентному анализу. По его идее М. А. Константинова-Шлезингер начала работу по составлению реферативных сборников по люминесцентному анализу. Первый такой сборник вышел уже после смерти Сергея Ивановича, в 1951 году, под редакцией В. Л. Левшина.
Ряд работ по люминесцентному анализу был выполнен при непосредственном участии самого Вавилова. Так, в его лаборатории в ГОИ был разработан и внедрен в производство экспрессный метод сортировки различных видов оптического стекла с помощью люминесцентного анализа. Возглавляя Комиссию по изучению стратосферы, Сергей Иванович начал в ФИАНе исследования по определению люминесцентным методом содержания озона в высоких слоях атмосферы. Эти исследования диктовались потребностями геофизиков, они были нужны для решения ряда теоретических и практических задач. Метод был разработан М. А. Константиновой-Шлезингер.
Стремясь широко внедрять методы люминесцентного анализа в промышленность, Вавилов систематически направлял к М. А. Константиновой-Шлезингер и ее сотрудникам работников с производства для прохождения стажир