Ako fungujú svetlá Neon (jednoduché vysvetlenie)

Neónové svetlá sú farebné, svetlé a spoľahlivé, takže ich vidíte používať v značkách, displejoch a dokonca aj na pristávacích plochách letiska. Premýšľali ste niekedy nad tým, ako fungujú a ako sa vytvárajú rôzne farby svetla?

Kľúčové cesty: Neónové svetlá

Môžete urobiť falošný neónový nápis sami, ale skutočné neónové svetlá pozostávajú zo sklenenej trubice naplnenej malým množstvom (nízkym tlakom) neon plyn. Neon sa používa, pretože je jedným z vzácne plyny. Jednou z charakteristík týchto prvkov je, že každý atóm má vyplnené elektrónové puzdro, takže atómy nereagujú s inými atómami a odstránenie atómu vyžaduje veľa energie. elektrón.

Na oboch koncoch skúmavky je elektróda. Neónové svetlo v skutočnosti funguje buď pomocou striedavého prúdu (striedavý prúd) alebo jednosmerného prúdu (jednosmerný prúd), ale ak sa používa jednosmerný prúd, žiara je viditeľná iba okolo jednej elektródy. Sieťový prúd sa používa pre väčšinu neónových svetiel, ktoré vidíte.

Keď je na svorky privedené elektrické napätie (asi 15 000 voltov), ​​dodáva sa dostatok energie na odstránenie vonkajšieho elektrónu z atómov neónov. Ak nie je dostatok napätia, nebude dostatok Kinetická energia aby elektróny unikli z ich atómov a nič sa nestane. Pozitívne nabité atómy neónov (katióny) sú priťahované k negatívnemu terminálu, zatiaľ čo voľné elektróny sú priťahované k pozitívnemu terminálu. Tieto nabité častice sa nazývajú plazma, dokončite elektrický obvod žiarovky.

Odkiaľ pochádza svetlo? Atómy v trubici sa pohybujú okolo seba a navzájom sa bijú. Prenášajú navzájom energiu a navyše sa produkuje veľké množstvo tepla. Zatiaľ čo niektoré elektróny unikajú z atómov, iné získavajú dostatok energie, aby sa stali „vzrušený". To znamená, že majú vyšší energetický stav. Byť vzrušený je ako lezenie po rebríku, kde elektrón môže byť na konkrétnej priečke rebríka, nielen kdekoľvek na jeho dĺžke. Elektrón sa môže vrátiť k svojej pôvodnej energii (základný stav) uvoľnením tejto energie ako fotónu (svetlo). Farba vyrobeného svetla závisí od toho, ako ďaleko je excitovaná energia od pôvodnej energie. Podobne ako vzdialenosť medzi priečkami rebríka je to nastavený interval. Takže každý excitovaný elektrón atómu uvoľní charakteristickú vlnovú dĺžku fotónu. Inými slovami, každý vzrušený vzácny plyn uvoľňuje charakteristickú farbu svetla. Čo sa týka neónu, jedná sa o červeno-oranžové svetlo.

Vidíte veľa rôznych farieb znakov, takže by vás mohlo zaujímať, ako to funguje. Okrem oranžovo-červenej neónovej farby existujú dva hlavné spôsoby výroby ďalších farieb svetla. Jedným zo spôsobov je použitie iného plynu alebo zmesi plynov na výrobu farieb. Ako už bolo uvedené, každý vzácny plyn uvoľňuje charakteristickú farbu svetla. Napríklad hélium svieti ružovo, krypton je zelený a argón je modrá. Ak sú plyny zmiešané, môžu vzniknúť stredné farby.

Ďalším spôsobom, ako vyrobiť farby, je povlečenie skla fosforom alebo inou chemikáliou, ktorá po zapnutí podsvieti určitú farbu. Kvôli širokej škále dostupných povlakov väčšina moderných svetiel už nepoužíva neóny, ale sú to žiarivky, ktoré sa spoliehajú na ortuťový / argónový výboj a fosforový povlak. Ak vidíte jasné svetlo žiariace farbou, je to ušľachtilé plynové svetlo.

Ďalším spôsobom, ako zmeniť farbu svetla, aj keď sa nepoužíva v svietidlách, je riadenie energie dodávanej do svetla. Aj keď zvyčajne vidíte jednu farbu na prvok vo svetle, pre excitované elektróny sú v skutočnosti k dispozícii rôzne úrovne energie, ktoré zodpovedajú spektru svetla, ktoré tento prvok môže produkovať.

• Geissler je považovaný za otca žiariviek. Jeho „Geisslerova trubica“ bola sklenená trubica s elektródami na oboch koncoch obsahujúca plyn pri čiastočnom podtlaku. Experimentoval elektrický prúd cez rôzne plyny, aby produkoval svetlo. Trubica bola základom pre neónové svetlo, ortuťové svetlo, fluorescenčné svetlo, sodíkovú lampu a halogenidovú výbojku.

• Ramsay a Travers vyrobili neónovú lampu, ale neón bol extrémne zriedkavý, takže vynález nebol nákladovo efektívny.

• Moore komerčne nainštaloval „Moore Tube“, ktorý prešiel elektrickým oblúkom cez dusík a oxid uhličitý, aby produkoval svetlo.

• Kým Claude nevynalezl neónovú lampu, vymyslel spôsob izolácie neónu od vzduchu, čím urobil svetlo dostupným. Neónové svetlo demonštroval Georges Claude v decembri 1910 na autosalóne v Paríži. Claude spočiatku pracoval s dizajnom Moore, ale vyvinul spoľahlivý dizajn žiarovky a až do tridsiatych rokov 20. storočia trhal svetlá.