Как работают неоновые огни (простое объяснение)

Неоновые лампы они яркие, яркие и надежные, поэтому их можно увидеть на вывесках, дисплеях и даже на взлетно-посадочных полосах аэропортов. Задумывались ли вы, как они работают и как производятся разные цвета света?

Ключевые выводы: неоновые огни

Вы можете сделать поддельная неоновая вывеска сами, но настоящие неоновые огни состоят из стеклянной трубки, заполненной небольшим количеством (низкого давления) неон газ. Неон используется, потому что это один из благородные газы. Одной из характеристик этих элементов является то, что каждый атом имеет заполненную электронную оболочку, поэтому атомы не вступают в реакцию с другими атомами, и для их удаления требуется много энергии.

На каждом конце трубки находится электрод. Неоновый свет фактически работает с использованием переменного (переменного тока) или постоянного тока (постоянного тока), но если используется постоянный ток, свечение видно только вокруг одного электрода. Переменный ток используется для большинства неоновых огней, которые вы видите.

Когда на клеммы подается электрическое напряжение (около 15 000 вольт), подается достаточно энергии, чтобы удалить внешний электрон из атомов неона. Если не хватает напряжения, не хватит кинетическая энергия для электронов, чтобы избежать их атомов, и ничего не произойдет. Положительно заряженные атомы неона (катионы) притягиваются к отрицательному концу, а свободные электроны притягиваются к положительному концу. Эти заряженные частицы, называемые плазмаЗавершите электрическую цепь лампы.

Так откуда приходит свет? Атомы в трубе движутся, ударяя друг друга. Они передают энергию друг другу, а также выделяется много тепла. В то время как некоторые электроны избегают своих атомов, другие получают достаточно энергии, чтобы стать "в восторге". Это означает, что они имеют более высокое энергетическое состояние. Быть возбужденным - это все равно, что взбираться по лестнице, где электрон может находиться на определенной ступени лестницы, а не только где-нибудь на ее длине. Электрон может вернуться к своей первоначальной энергии (основное состояние), выпуская эту энергию как фотон (свет). Цвет производимого света зависит от того, насколько далеко возбужденная энергия находится от первоначальной энергии. Как и расстояние между ступенями лестницы, это заданный интервал. Таким образом, каждый возбужденный электрон атома испускает характерную длину волны фотона. Другими словами, каждый возбужденный благородный газ выделяет характерный цвет света. Для неона это красновато-оранжевый свет.

Вы видите много разных цветов знаков, так что вы можете удивиться, как это работает. Есть два основных способа получения других цветов света помимо оранжево-красного цвета неона. Одним из способов является использование другого газа или смеси газов для получения цветов. Как упоминалось ранее, каждый благородный газ выделяет характерный цвет света. Например, гелий светится розовым, криптон - зеленым, а аргон синий. Если газы смешаны, могут быть получены промежуточные цвета.

Другой способ получения цветов - покрыть стекло люминофором или другим химическим веществом, которое будет светиться определенным цветом, когда на него подается напряжение. Из-за широкого спектра доступных покрытий большинство современных светильников уже не используют неон, а представляют собой люминесцентные лампы, в которых используется ртутно-аргоновый разряд и люминофорное покрытие. Если вы видите яркий свет, светящийся в цвете, это свет благородного газа.

Еще один способ изменить цвет света, хотя он не используется в осветительных приборах, - это контролировать энергию, подаваемую на свет. В то время как вы обычно видите один цвет на элемент в свете, на самом деле для возбужденных электронов доступны разные уровни энергии, которые соответствуют спектру света, который этот элемент может производить.

• Гайслер считается отцом люминесцентных ламп. Его «Трубка Гейслера» представляла собой стеклянную трубку с электродами на обоих концах, содержащую газ под парциальным вакуумным давлением. Он экспериментировал с током искрения через различные газы, чтобы произвести свет. Трубка была основой для неонового, ртутного, флуоресцентного света, натриевой лампы и металлогалогенной лампы.

• Рамсей и Трэверс сделали неоновую лампу, но неон был крайне редким, поэтому изобретение не было экономически эффективным.

• Мур коммерчески установил «трубку Мура», которая пропускала электрическую дугу через азот и углекислый газ для производства света.

• Хотя Клод не изобрел неоновую лампу, он разработал метод, позволяющий изолировать неон от воздуха, делая свет доступным. Неоновый свет был продемонстрирован Жоржем Клодом в декабре 1910 года на Парижском автосалоне. Клод первоначально работал с дизайном Мура, но разработал собственный надежный дизайн лампы и загнал рынок в свет до 1930-х годов.