Kā darbojas neona gaismas (vienkāršs skaidrojums)

Neona gaismas ir krāsaini, spilgti un uzticami, tāpēc redzat, ka tos izmanto zīmēs, displejos un pat lidostas nosēšanās joslās. Vai esat kādreiz domājuši, kā tie darbojas un kā tiek ražotas dažādas gaismas krāsas?

Taksometri: neona gaismas

Jūs varat veikt viltus neona zīme pats, bet reālas neona gaismas sastāv no stikla caurules, kas piepildīta ar nelielu daudzumu (zems spiediens) neona gāze. Neons tiek izmantots, jo tas ir viens no cēlgāzes. Viena no šo elementu īpašībām ir tā, ka katram atomam ir piepildīts elektronu apvalks, tāpēc atomi nereaģē ar citiem atomiem, un, lai noņemtu atomu, nepieciešams daudz enerģijas elektrons.

Caurules abos galos ir elektrods. Neona gaisma faktiski darbojas, izmantojot vai nu maiņstrāvu (maiņstrāva), vai līdzstrāvu (līdzstrāva), bet, ja tiek izmantota līdzstrāva, mirdzums ir redzams tikai ap vienu elektrodu. Maiņstrāva tiek izmantota lielākajai daļai neona apgaismojuma, ko redzat.

Kad spailēm tiek uzlikts elektriskais spriegums (apmēram 15 000 volti), tiek piegādāts pietiekami daudz enerģijas, lai no neona atomiem noņemtu ārēju elektronu. Ja nepietiek sprieguma, tad arī nepietiks kinētiskā enerģija lai elektroni varētu izbēgt no atomiem, un nekas nenotiks. Pozitīvi lādēti neona atomi (katjoni) tiek piesaistīti negatīvajam terminālim, bet brīvie elektroni - pozitīvajam terminālim. Šīs uzlādētās daļiņas, kuras sauc par plazma, pabeidziet luktura elektrisko ķēdi.

Tātad, no kurienes nāk gaisma? Caurulē esošie atomi pārvietojas apkārt, trāpot viens otram. Viņi nodod enerģiju viens otram, kā arī saražo daudz siltuma. Kamēr daži elektroni aizbēg no atomiem, citi iegūst pietiekami daudz enerģijas, lai kļūtu par "satraukti". Tas nozīmē, ka viņiem ir augstāks enerģijas līmenis. Satraukums ir kā kāpšana pa kāpnēm, kur elektrons var atrasties noteiktā kāpnes pakāpienā, ne tikai visā tā garumā. Elektrons var atgriezties sākotnējā enerģijā (pamata stāvoklī), atbrīvojot šo enerģiju kā fotonu (gaismu). Izgatavotās gaismas krāsa ir atkarīga no tā, cik tālu ierosinātā enerģija atrodas no sākotnējās enerģijas. Tāpat kā attālums starp kāpņu pakāpieniem, tas ir noteikts intervāls. Tātad katrs atoma ierosinātais elektrons izdala raksturīgo fotona viļņa garumu. Citiem vārdiem sakot, katra ierosinātā cēlgāze izdala raksturīgo gaismas krāsu. Neonam tā ir sarkanīgi oranža gaisma.

Jūs redzat daudz dažādu krāsu zīmju, tāpēc jums varētu rasties jautājums, kā tā darbojas. Bez neona oranžsarkanā sarkanā ir divi galvenie veidi, kā iegūt citas gaismas krāsas. Viens veids ir krāsu iegūšanai izmantot citu gāzi vai gāzu maisījumu. Kā minēts iepriekš, katra cēlgāze izdala raksturīgu gaismas krāsu. Piemēram, hēlijs mirdz rozā krāsā, kriptons ir zaļš un argons ir zils. Ja gāzes ir sajauktas, var iegūt starpposma krāsas.

Otrs krāsu iegūšanas veids ir stikla pārklāšana ar fosforu vai citu ķīmisku vielu, kas, mirdzot enerģijai, mirdz noteiktā krāsā. Pieejamo pārklājumu klāsta dēļ lielākajā daļā mūsdienu gaismu vairs netiek izmantots neons, bet gan dienasgaismas spuldzes, kuru darbības pamatā ir dzīvsudraba / argona izlāde un fosfora pārklājums. Ja redzat skaidru gaismu, kas mirdz krāsā, tā ir cēlgāzes gaisma.

Lai gan tas netiek izmantots gaismas ķermeņos, vēl viens veids, kā mainīt gaismas krāsu, ir kontrolēt gaismai piegādāto enerģiju. Lai gan parasti gaismā jūs redzat vienu krāsu uz vienu elementu, ierosinātajiem elektroniem faktiski ir pieejami dažādi enerģijas līmeņi, kas atbilst gaismas spektram, ko šis elements var radīt.

• Geislers tiek uzskatīts par dienasgaismas spuldžu tēvu. Viņa "Geissler Tube" bija stikla caurule ar elektrodiem abos galos, kas saturēja gāzi pie daļēja vakuuma spiediena. Gaismas iegūšanai viņš eksperimentēja ar loka strāvu caur dažādām gāzēm. Caurule bija neona, dzīvsudraba tvaika, dienasgaismas, nātrija un metāla halogenīdu lampu pamatā.

• Ramzijs un Traverss izgatavoja neona lampu, taču neons bija ārkārtīgi reti sastopams, tāpēc izgudrojums nebija rentabls.

• Mūrs komerciāli uzstādīja "Moore Tube", kas caur slāpekli un oglekļa dioksīdu vadīja elektrisko loku, lai iegūtu gaismu.

• Kamēr Klods neizgudroja neona lampu, viņš izstrādāja metodi, kā neonu izolēt no gaisa, padarot gaismu pieejamu. Neona gaismu 1910. gada decembrī Parīzes autoizstādē demonstrēja Georges Claude. Klods sākotnēji strādāja ar Mūra dizainu, bet pats izstrādāja uzticamu lukturu dizainu un stūra gaismu tirgu līdz 30. gadiem.