Kaip veikia neoninės lempos (paprastas paaiškinimas)

Paprastas įrodymas, kodėl tauriosios dujos nereaguoja

„DigiPub“ / „Getty Images“.

Neoninės šviesos yra spalvingi, ryškūs ir patikimi, todėl matote, kad jie naudojami iškabose, ekranuose ir net oro uosto nusileidimo juostose. Ar kada nors susimąstėte, kaip jie veikia ir kaip išgaunama skirtingų spalvų šviesa?

Pagrindiniai pasiūlymai: neoninės lempos

• Neoninėje šviesoje yra nedidelis kiekis neoninės dujos esant žemam slėgiui.
• Elektra suteikia energiją elektronams atskirti nuo neoninių atomų ir juos jonizuoti. Jonai pritraukiami prie lempos gnybtų, užbaigiant elektros grandinę.
• Šviesa susidaro, kai neoniniai atomai įgyja pakankamai energijos, kad susijaudintų. Kai atomas grįžta į žemesnės energijos būseną, jis išskiria fotoną (šviesą).

Kaip veikia neoninė šviesa

Galite padaryti a netikras neoninis ženklas patys, bet tikri neoniniai žibintai susideda iš stiklinio vamzdelio, pripildyto nedideliu kiekiu (žemo slėgio). neoninis dujų. Neonas naudojamas, nes yra vienas iš tauriųjų dujų . Viena iš šių elementų ypatybių yra ta, kad kiekvienas atomas turi užpildytą elektronų apvalkalą, todėl atomai nereaguoja su kitais atomais ir reikia daug energijos pašalinti. elektronas .

Abiejuose vamzdelio galuose yra elektrodas. Neoninė šviesa iš tikrųjų veikia naudojant kintamąją srovę arba nuolatinę srovę, tačiau jei naudojama nuolatinė srovė, švytėjimas matomas tik aplink vieną elektrodą. Kintamosios srovės srovė naudojama daugeliui neoninių žibintų, kuriuos matote.

Kai į gnybtus įjungiama elektros įtampa (apie 15 000 voltų), tiekiama pakankamai energijos, kad pašalintų išorinį elektroną iš neono atomų. Jei nebus pakankamai įtampos, nebus pakankamai kinetinė energija kad elektronai pabėgtų iš savo atomų ir nieko neatsitiks. Teigiamo krūvio neono atomai ( katijonai ) yra traukiami prie neigiamo gnybto, o laisvieji elektronai traukiami į teigiamą gnybtą. Šios įkrautos dalelės, vadinamos plazma , užbaigti lempos elektros grandinę.

Taigi iš kur atsiranda šviesa? Atomai vamzdyje juda, atsitrenkia vienas į kitą. Jie perduoda energiją vienas kitam, be to, pagaminama daug šilumos. Kai kurie elektronai pabėga iš savo atomų, kiti įgyja pakankamai energijos, kad galėtų tapti ' susijaudinęs “. Tai reiškia, kad jie turi aukštesnę energijos būseną. Jaudinimasis yra tarsi lipimas kopėčiomis, kur elektronas gali būti ant tam tikro kopėčių laiptelio, o ne bet kurioje jo ilgio vietoje. Elektronas gali grįžti į pradinę energiją (pagrindinę būseną), išleisdamas tą energiją fotono (šviesos) pavidalu. Gaminamos šviesos spalva priklauso nuo to, kiek toli sužadinta energija yra nuo pradinės energijos. Kaip ir atstumas tarp kopėčių laiptelių, tai yra nustatytas intervalas. Taigi kiekvienas sužadintas atomo elektronas išskiria būdingą fotono bangos ilgį. Kitaip tariant, kiekvienos sužadintos tauriosios dujos išskiria būdingą šviesos spalvą. Neonui tai yra rausvai oranžinė šviesa.

Kaip gaunamos kitos šviesos spalvos

Matote daug skirtingų ženklų spalvų, todėl jums gali kilti klausimas, kaip tai veikia. Yra du pagrindiniai būdai, kaip sukurti kitas šviesos spalvas, be oranžinės-raudonos neono. Vienas iš būdų yra naudoti kitas dujas arba dujų mišinį spalvoms gauti. Kaip minėta anksčiau, kiekvienos tauriosios dujos išskiria būdingą šviesos spalvą. Pavyzdžiui, helis šviečia rožine spalva, kriptonas yra žalias ir argonas yra mėlyna. Jei dujos sumaišomos, gali būti gaunamos tarpinės spalvos.

Kitas būdas gauti spalvas yra padengti stiklą fosforu ar kita chemine medžiaga, kuri, kai bus įjungta, švyti tam tikra spalva. Dėl galimų dangų asortimento dauguma šiuolaikinių šviestuvų nebenaudoja neoninių lempų, o yra fluorescencinės lempos, kurios priklauso nuo gyvsidabrio / argono išlydžio ir fosforo dangos. Jei matote skaidrią šviesą, švytinčią spalva, tai tauriųjų dujų lemputė.

Kitas būdas pakeisti šviesos spalvą, nors ji nenaudojama šviestuvuose, yra valdyti šviesai tiekiamą energiją. Nors paprastai kiekviename šviesos elemente matote vieną spalvą, iš tikrųjų sužadinti elektronai turi skirtingus energijos lygius, kurie atitinka šviesos spektrą, kurį elementas gali sukurti.

Trumpa neoninės šviesos istorija

Heinrichas Geissleris (1857 m.)

• Geissleris laikomas fluorescencinių lempų tėvu. Jo „Geissler Tube“ buvo stiklinis vamzdis su elektrodais abiejuose galuose, kurių dalinio vakuuminio slėgio dujos. Jis eksperimentavo su lankine srove per įvairias dujas, kad sukurtų šviesą. Vamzdis buvo neoninės šviesos, gyvsidabrio garų šviesos, fluorescencinės šviesos, natrio lempos ir metalo halogeno lempos pagrindas.

William Ramsay ir Morris W. Travers (1898)

• Ramsay ir Traversas pagamino neoninę lempą, tačiau neonas buvo itin retas, todėl išradimas nebuvo ekonomiškas.

Danielis McFarlanas Moore'as (1904 m.)

• Moore'as komerciniais tikslais įrengė „Moore Tube“, kuris elektros lanku per azotą ir anglies dioksidą skleisdavo šviesą.

George'as Claude'as (1902 m.)

• Nors Claude'as neišrado neoninės lempos, jis sukūrė metodą, kaip izoliuoti neoną nuo oro, kad šviesa būtų prieinama. Neoninę šviesą 1910 m. gruodį Paryžiaus automobilių parodoje demonstravo Georges Claude. Iš pradžių Claude'as dirbo su Moore'o dizainu, tačiau sukūrė patikimą savo lempos dizainą ir iki 1930-ųjų užvertė šviesų rinką.