解密霓虹灯的工作原理
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霓虹灯色彩鲜艳、明亮且可靠 ， 因此您会看到它们用于标志、展示甚至机场着陆带 。 你有没有想过它们是如何工作的以及如何产生不同颜色的光？
霓虹灯在低压下含有微量的氖气 。 电提供能量以将电子从氖原子上剥离 ， 使它们电离 。 离子被吸引到灯的端子 ， 完成电路 。 当氖原子获得足够的能量被激发时 ， 就会产生光 。 当一个原子返回到较低的能量状态时 ， 它会释放一个光子 。
那么霓虹灯的工作原理是什么呢？您可以自己制作一个假霓虹灯 ， 但真正的霓虹灯由一个玻璃管组成 ， 玻璃管内装有少量（低压）氖气 。 使用氖是因为它是一种稀有气体 。 这些元素的一个特点是每个原子都有一个填充的电子壳 ， 因此原子不会与其他原子发生反应 ， 移除一个电子需要大量能量 。
管的两端各有一个电极 。 霓虹灯实际上使用交流电或直流电工作 ， 但如果使用直流电 ， 则只能在一个电极周围看到辉光 。 您看到的大多数霓虹灯都使用交流电流 。 当向端子施加电压（约 15000 伏）时 ， 会提供足够的能量来去除氖原子的外层电子 。 如果没有足够的电压 ， 电子就没有足够的动能逃离它们的原子 ， 什么也不会发生 。 带正电的氖原子（阳离子）被吸引到负极 ， 而自由电子被吸引到正极 。 这些带电粒子 ， 称为等离子体 ， 完成了灯的电路 。
【解密霓虹灯的工作原理】
那么光是从哪里来的呢？管中的原子四处移动 ， 相互撞击 。 它们相互传递能量 ， 并产生大量热量 。 当一些电子逃离它们的原子时 ， 其他电子获得足够的能量变得“兴奋”“ 。 这意味着它们具有更高的能量状态 。 兴奋就像爬梯子 ， 电子可以在梯子的特定梯级上 ， 而不仅仅是在其长度上的任何位置 。 电子可以返回其原始能量（基态） ) 通过释放能量作为光子（光） 。 产生的光的颜色取决于激发能量与原始能量的距离 。 就像梯子的横档之间的距离一样 ， 这是一个固定的间隔 。 所以 ， 原子的每个激发电子释放出光子的特征波长 。 换句话说 ， 每个激发的惰性气体释放出一种特征颜色的光 。 对于氖来说 ， 这是一种红橙色的光 。
您会看到许多不同颜色的标志 ， 因此您可能想知道这是如何工作的 。 除了霓虹灯的橙红色之外 ， 还有两种主要的产生其他颜色光的方法 。 一种方法是使用另一种气体或气体混合物来产生颜色 。 如前所述 ， 每种惰性气体都会释放出一种特征颜色的光 。 例如 ， 氦是粉红色的 ， 氪是绿色的 ， 氩是蓝色的 。 如果气体混合 ， 可以产生中间颜色 。
另一种产生颜色的方法是在玻璃上涂上磷光体或其他化学物质 ， 当它通电时会发出某种颜色的光 。 由于可用涂层的范围 ， 大多数现代灯不再使用氖灯 ， 而是依赖汞/氩放电和磷光体涂层的荧光灯 。 如果你看到一种清晰的光发出某种颜色的光 ， 它就是一种惰性气体光 。
改变灯光颜色的另一种方法是控制提供给灯光的能量 ， 尽管它不用于灯具 。 虽然您通常在光中看到每个元素一种颜色 ， 但实际上激发电子可以使用不同的能级 ， 这对应于该元素可以产生的光谱 。
盖斯勒被认为是荧光灯之父 。 他的“盖斯勒管”是一根两端带有电极的玻璃管 ， 其中含有部分真空压力下的气体 。 他尝试通过各种气体产生电弧电流以产生光 。 该管是霓虹灯、汞蒸气灯、荧光灯、钠灯和金属卤化物灯的基础 。
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