Jak działają światła neonowe (proste wyjaśnienie)

Światła neonowe są kolorowe, jasne i niezawodne, więc można je zobaczyć w znakach, na wyświetlaczach, a nawet na pasach lotniskowych. Czy zastanawiałeś się kiedyś, jak działają i jak powstają różne kolory światła?

Najważniejsze dania na wynos: neony

Możesz zrobić fałszywy neon siebie, ale prawdziwe neony składają się ze szklanej rurki wypełnionej niewielką ilością (niskie ciśnienie) neon gaz. Neon jest używany, ponieważ jest jednym z Gazy szlachetne. Jedną z cech charakterystycznych tych pierwiastków jest to, że każdy atom ma wypełnioną powłokę elektronową, więc atomy nie reagują z innymi atomami i usunięcie dużej ilości energii wymaga elektron.

Na obu końcach rurki znajduje się elektroda. Światło neonowe faktycznie działa przy użyciu prądu przemiennego (prądu przemiennego) lub prądu stałego (prądu stałego), ale jeśli stosuje się prąd stały, blask jest widoczny tylko wokół jednej elektrody. Prąd prądu przemiennego jest wykorzystywany w większości widzialnych neonów.

Kiedy do zacisków zostanie przyłożone napięcie elektryczne (około 15 000 woltów), dostarczana jest wystarczająca energia, aby usunąć zewnętrzny elektron z atomów neonu. Jeśli napięcie jest niewystarczające, nie będzie wystarczające energia kinetyczna aby elektrony uciekły przed atomami i nic się nie wydarzy. Dodatnio naładowane atomy neonu (kationy) są przyciągane do ujemnego bieguna, natomiast wolne elektrony są przyciągane do dodatniego bieguna. Te naładowane cząstki, zwane osocze, uzupełnij obwód elektryczny lampy.

Skąd więc pochodzi światło? Atomy w rurze poruszają się, uderzając się nawzajem. Przekazują sobie energię i wytwarzane jest dużo ciepła. Podczas gdy niektóre elektrony uciekają przed atomami, inne zyskują wystarczającą ilość energii, aby stać się „podekscytowany". Oznacza to, że mają wyższy stan energetyczny. Podekscytowanie przypomina wspinanie się po drabinie, gdzie elektron może znajdować się na konkretnym szczeblu drabiny, a nie tylko na całej jej długości. Elektron może powrócić do swojej pierwotnej energii (stanu podstawowego), uwalniając tę ​​energię jako foton (światło). Kolor wytwarzanego światła zależy od odległości energii wzbudzonej od energii pierwotnej. Podobnie jak odległość między szczeblami drabiny, jest to ustalony interwał. Zatem każdy wzbudzony elektron atomu uwalnia charakterystyczną długość fali fotonu. Innymi słowy, każdy wzbudzony gaz szlachetny uwalnia charakterystyczny kolor światła. W przypadku neonu jest to czerwonawo-pomarańczowe światło.

Widzisz wiele różnych kolorów znaków, więc możesz się zastanawiać, jak to działa. Istnieją dwa główne sposoby wytwarzania innych kolorów światła oprócz pomarańczowo-czerwonego neonu. Jednym ze sposobów jest użycie innego gazu lub mieszaniny gazów do uzyskania kolorów. Jak wspomniano wcześniej, każdy gaz szlachetny uwalnia charakterystyczny kolor światła. Na przykład hel świeci na różowo, krypton jest zielony, a argon jest niebieski. Jeśli gazy zostaną zmieszane, można uzyskać kolory pośrednie.

Innym sposobem na uzyskanie kolorów jest powlekanie szkła fosforem lub inną substancją chemiczną, która będzie świecić określonym kolorem, gdy zostanie pod napięciem. Ze względu na zakres dostępnych powłok większość nowoczesnych lamp nie wykorzystuje już neonów, ale są to lampy fluorescencyjne, które opierają się na wyładowaniu rtęci / argonu i powłoce fosforowej. Jeśli widzisz jasne światło świecące w kolorze, jest to szlachetne światło gazowe.

Innym sposobem zmiany koloru światła, chociaż nie jest on stosowany w oprawach oświetleniowych, jest kontrola energii dostarczanej do światła. Podczas gdy zwykle widzisz jeden kolor na elemencie w świetle, faktycznie istnieją różne poziomy energii dla wzbudzonych elektronów, które odpowiadają spektrum światła, które ten element może wytworzyć.

• Geissler jest uważany za Ojca Lampy Fluorescencyjne. Jego „rura Geisslera” była szklaną rurką z elektrodami na obu końcach zawierającymi gaz przy częściowym ciśnieniu próżniowym. Eksperymentował przepływ łuku przez różne gazy w celu wytworzenia światła. Rurka była podstawą światła neonowego, rtęciowego, rtęciowego, fluorescencyjnego, sodowego i metalohalogenkowego.

• Ramsay i Travers zrobili lampę neonową, ale neon był niezwykle rzadki, więc wynalazek nie był opłacalny.

• Moore komercyjnie zainstalował „rurkę Moore'a”, która prowadziła łuk elektryczny przez azot i dwutlenek węgla w celu wytworzenia światła.

• Chociaż Claude nie wynalazł lampy neonowej, opracował metodę izolowania neonu od powietrza, dzięki czemu światło jest niedrogie. Światło neonowe zademonstrował Georges Claude w grudniu 1910 r. Na Paris Motor Show. Claude początkowo pracował nad projektem Moore'a, ale opracował własny niezawodny projekt lampy i opanował rynek lamp do lat 30. XX wieku.