Kako delujejo neonske luči (preprosta razlaga)

Preprost prikaz, zakaj žlahtni plini ne reagirajo

DigiPub/Getty Images

Neonske luči so pisani, svetli in zanesljivi, zato jih lahko vidite v znakih, zaslonih in celo letaliških pristajalnih stezah. Ste se kdaj vprašali, kako delujejo in kako nastanejo različne barve svetlobe?

Ključni zaključki: neonske luči

• Neonska luč vsebuje majhno količino neonski plin pod nizkim pritiskom.
• Elektrika zagotavlja energijo za odstranjevanje elektronov iz atomov neona in njihovo ionizacijo. Ioni se privlačijo na priključke žarnice in tako sklenejo električni krog.
• Svetloba nastane, ko atomi neona pridobijo dovolj energije, da se vzbujajo. Ko se atom vrne v stanje nižje energije, sprosti foton (svetlobo).

Kako deluje neonska luč

Lahko naredite a lažni neonski znak sami, toda prave neonske luči so sestavljene iz steklene cevi, napolnjene z majhno količino (nizek tlak). neon plin. Neon se uporablja, ker je eden od žlahtni plini . Ena od značilnosti teh elementov je, da ima vsak atom zapolnjeno elektronsko lupino, tako da atomi ne reagirajo z drugimi atomi in je potrebno veliko energije, da se odstrani elektron .

Na obeh koncih cevi je elektroda. Neonska luč dejansko deluje z uporabo AC (izmeničnega toka) ali DC (enosmernega toka), če pa se uporablja enosmerni tok, je sij viden samo okoli ene elektrode. Izmenični tok se uporablja za večino neonskih luči, ki jih vidite.

Ko se na terminale priključi električna napetost (približno 15.000 voltov), ​​se dovede dovolj energije, da odstrani zunanji elektron iz atomov neona. Če ni dovolj napetosti, je ne bo dovolj kinetična energija da elektroni pobegnejo iz svojih atomov in nič se ne zgodi. Pozitivno nabiti atomi neona ( kationi ) se privlačijo na negativni terminal, prosti elektroni pa na pozitivni terminal. Ti nabiti delci, imenovani plazma , zaključite električni krog svetilke.

Od kod torej prihaja svetloba? Atomi v cevi se gibljejo in udarjajo drug ob drugega. Drug drugemu prenašajo energijo, poleg tega se proizvede veliko toplote. Medtem ko nekateri elektroni uidejo svojim atomom, drugi pridobijo dovolj energije, da postanejo navdušen '. To pomeni, da imajo višje energijsko stanje. Biti vznemirjen je kot plezanje po lestvi, kjer je lahko elektron na določenem prečku lestve, ne kjer koli na njeni dolžini. Elektron se lahko vrne v svojo prvotno energijo (osnovno stanje), tako da to energijo sprosti kot foton (svetloba). Barva proizvedene svetlobe je odvisna od tega, kako daleč je vzbujena energija od prvotne energije. Tako kot razdalja med prečkami lestve je tudi to določen interval. Torej vsak vzbujen elektron atoma sprosti značilno valovno dolžino fotona. Z drugimi besedami, vsak vzbujen žlahtni plin sprosti značilno barvo svetlobe. Za neon je to rdečkasto-oranžna svetloba.

Kako nastanejo druge barve svetlobe

Vidite veliko različnih barv znakov, zato se morda sprašujete, kako to deluje. Obstajata dva glavna načina za ustvarjanje drugih barv svetlobe poleg oranžno-rdeče neonske. Eden od načinov je uporaba drugega plina ali mešanice plinov za izdelavo barv. Kot smo že omenili, vsak žlahtni plin sprošča značilno barvo svetlobe. Na primer, helij sveti rožnato, kripton je zelen in argon je modra. Če se plini mešajo, lahko nastanejo vmesne barve.

Drugi način za ustvarjanje barv je, da steklo premažemo s fosforjem ali drugo kemikalijo, ki bo zasvetila določeno barvo, ko bo pod napetostjo. Zaradi široke palete razpoložljivih premazov večina sodobnih luči ne uporablja več neonskih, ampak so fluorescenčne sijalke, ki temeljijo na razelektritvi živega srebra/argona in fosfornem premazu. Če vidite jasno svetlobo, ki sveti v barvi, je to luč žlahtnega plina.

Drug način za spreminjanje barve svetlobe, čeprav se ne uporablja v svetilkah, je nadzor energije, ki se dovaja svetlobi. Medtem ko običajno vidite eno barvo na element v svetlobi, so vzbujenim elektronom dejansko na voljo različne ravni energije, ki ustrezajo spektru svetlobe, ki jo ta element lahko proizvede.

Kratka zgodovina neonske luči

Heinrich Geissler (1857)

• Geissler velja za očeta fluorescenčnih sijalk. Njegova 'Geisslerjeva cev' je bila steklena cev z elektrodami na obeh koncih, ki je vsebovala plin pri parcialnem vakuumskem tlaku. Eksperimentiral je z obločnim tokom skozi različne pline, da bi proizvedel svetlobo. Cev je bila osnova za neonsko luč, živosrebrno luč, fluorescentno luč, natrijevo luč in metalhalogenidno luč.

William Ramsay & Morris W. Travers (1898)

• Ramsay in Travers sta naredila neonsko svetilko, vendar je bil neon izjemno redek, zato izum ni bil stroškovno učinkovit.

Daniel McFarlan Moore (1904)

• Moore je komercialno namestil 'Moore Tube', ki je vodila električni lok skozi dušik in ogljikov dioksid, da bi proizvedla svetlobo.

George Claude (1902)

• Čeprav Claude ni izumil neonske svetilke, je zasnoval metodo za izolacijo neona iz zraka, zaradi česar je bila svetloba cenovno dostopna. Neonsko svetlobo je demonstriral Georges Claude decembra 1910 na avtomobilskem salonu v Parizu. Claude je sprva delal z Moorovim dizajnom, vendar je razvil lastno zanesljivo zasnovo svetilke in vse do 30. let 20. stoletja oviral trg luči.