霓虹燈色彩鮮豔，明亮且可靠，因此您會看到它們用於標牌，顯示器甚至機場著陸帶。您是否想過它們如何工作以及如何產生不同顏色的光？
要點：霓虹燈
- 霓虹燈在低壓下包含少量氖氣。
- 電提供能量，使電子從氖原子中剝離出來，使它們離子化。離子被吸引到燈的端子上，從而完成了電路。
- 氖原子獲得足夠的能量激發時會產生光。當原子返回低能態時，它釋放光子（光）。
霓虹燈的工作原理
您可以自己製作偽造的霓虹燈招牌，但真正的霓虹燈是由裝有少量（低壓）氖氣的玻璃管組成的。使用氖氣是因為它是稀有氣體之一。這些元素的一個特徵是，每個原子都有一個充滿的電子殼，因此這些原子不會與其他原子反應，並且需要大量能量才能除去電子。
管的兩端都有一個電極。霓虹燈實際上使用AC（交流電）或DC（直流電）工作，但是如果使用DC電流，則僅在一個電極周圍看到輝光。交流電用於大多數霓虹燈。
當在端子上施加電壓（大約15,000伏）時，將提供足夠的能量以從氖原子中去除外層電子。如果沒有足夠的電壓，將沒有足夠的動能使電子逃逸其原子，並且什麼也不會發生。帶正電的氖原子（陽離子）被吸引到負極，而自由電子被吸引到正極。這些帶電粒子（稱為等離子體）完成了燈的電路。
那麼，光從何而來呢？管中的原子在移動，互相撞擊。它們彼此傳遞能量，併產生大量的熱量。當一些電子逃逸其原子時，其他電子獲得足夠的能量而變得“被激發”“。這意味著它們具有較高的能量狀態。被激發就像爬上一個梯子，其中電子可以在梯子的特定梯級上，而不僅僅是在其長度上的任何位置。電子可以返回到其原始能量（基態）。 ），將其釋放為光子（光），所產生的光的顏色取決於所激發的能量與原始能量的距離有多遠，就像梯子的梯級之間的距離一樣，這是一個固定的間隔。 ，原子的每個激發電子釋放一個特徵波長的光子，換句話說，每個激發的稀有氣體釋放一個特徵顏色的光，對於氖，這是一個橘紅色的光。
如何產生其他顏色的光
您會看到許多不同顏色的標誌，因此您可能想知道這是如何工作的。除了橙紅色霓虹燈外，還有兩種主要的產生其他顏色光的方法。一種方法是使用另一種氣體或混合氣體產生顏色。如前所述，每種稀有氣體都會釋放出特徵顏色的光。例如，氦氣發出粉紅色，k發出綠色，而氬發出藍色。如果混合氣體，則可能產生中間色。
產生顏色的另一種方法是在玻璃上塗上熒光粉或其他化學物質，這些物質在通電後會發出某種顏色。由於可用的塗料種類繁多，大多數現代燈不再使用霓虹燈，而是依靠汞/氬氣放電和熒光粉塗層的熒光燈。如果您看到清晰的燈發出某種顏色的光，那是一種稀有的氣體燈。
改變燈光顏色的另一種方法（雖然未在燈具中使用）是控制提供給燈光的能量。通常您會在光源中看到每種元素一種顏色，但實際上激發電子可以使用不同的能級，這對應於元素可以產生的光譜。
霓虹燈簡史
海因裡希·蓋斯勒（Heinrich Geissler）（1857）
- 蓋斯勒被認為是熒光燈之父。他的“蓋氏管”是一種玻璃管，其兩端的電極均包含處於部分真空壓力的氣體。他嘗試了通過各種氣體的電弧電流產生光。該管是霓虹燈，汞蒸氣燈，熒光燈，鈉燈和金屬鹵化物燈的基礎。
威廉·拉姆齊（William Ramsay）和莫里斯·特拉維斯（Morris W.
- Ramsay和Travers製作了霓虹燈，但霓虹燈極為罕見，因此本發明並不具有成本效益。
丹尼爾·麥克法蘭·摩爾（1904年）
- 摩爾在商業上安裝了“摩爾管”，該管通過氮氣和二氧化碳產生電弧以產生光。
喬治·克勞德（1902）
- 雖然克勞德（Claude）並未發明霓虹燈，但他確實設計了一種將霓虹燈與空氣隔離的方法，從而使這種燈價格可承受。霓虹燈由喬治·克勞德（Georges Claude）於1910年12月在巴黎車展上展示。克勞德（Claude）最初從事摩爾的設計工作，但後來開發出了自己的可靠燈設計，並一直壟斷著燈的市場，直到1930年代。
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