چراغ های نئون رنگی ، روشن و قابل اعتماد هستند ، بنابراین می بینید که از آنها در علائم ، نمایشگرها و حتی نوارهای فرود فرودگاه استفاده می شود. آیا تاکنون فکر کرده اید که چگونه آنها کار می کنند و چگونه رنگ های مختلفی از نور تولید می شود؟
غذای اصلی: چراغ های نئون
نور نئون دارای مقدار کمی از گاز نئون تحت فشار کم است.
برق برای جدا کردن الکترون ها از اتم های نئون ، یونیزه کننده آنها ، انرژی لازم را فراهم می کند. یونها با تکمیل مدار الکتریکی به پایانه های لامپ جذب می شوند.
نور هنگامی تولید می شود که اتم های نئون انرژی کافی برای هیجان پیدا می کنند. هنگامی که یک اتم به حالت انرژی کمتری باز می گردد ، فوتون (نور) آزاد می کند.
چگونه نور نئون کار می کند
می توانید خودتان یک نئون جعلی بسازید ، اما چراغ های نئونی واقعی از یک لوله شیشه ای پر شده از مقدار کمی (فشار کم) از گاز نئون تشکیل شده است. از نئون استفاده می شود زیرا یکی از گازهای نجیب است. یکی از ویژگی های این عناصر این است که هر اتم دارای یک پوسته الکترونی پر شده است ، بنابراین اتم ها با اتم های دیگر واکنش نشان نمی دهند و برای برداشتن یک الکترون انرژی زیادی لازم است.
در هر دو انتهای لوله الکترود وجود دارد. نور نئونی در واقع با استفاده از AC (جریان متناوب) یا DC (جریان مستقیم) کار می کند ، اما اگر از جریان DC استفاده شود ، درخشش فقط در اطراف یک الکترود مشاهده می شود. جریان برق برای بیشتر چراغ های نئونی که مشاهده می کنید استفاده می شود.
هنگامی که یک ولتاژ الکتریکی به پایانه ها اعمال می شود (حدود 15000 ولت) ، انرژی کافی برای خارج کردن یک الکترون بیرونی از اتم های نئون تأمین می شود. اگر ولتاژ کافی وجود نداشته باشد ، انرژی جنبشی کافی برای الکترون ها برای فرار از اتم های آنها وجود نخواهد داشت و هیچ اتفاقی نخواهد افتاد. اتمهای نئونی با بار مثبت (کاتیونها) به ترمینال منفی جذب می شوند ، در حالی که الکترون های آزاد به ترمینال مثبت جذب می شوند. این ذرات باردار ، به نام پلاسما ، مدار الکتریکی لامپ را کامل می کنند.
بنابراین چراغ از کجا می آید؟ اتم های لوله در حال حرکت هستند و به یکدیگر ضربه می زنند. آنها انرژی را به یکدیگر منتقل می کنند ، به علاوه گرمای زیادی تولید می شود. در حالی که برخی الکترونها از اتمهای خود فرار می کنند ، برخی دیگر انرژی کافی برای "هیجان" شدن به دست می آورند. این بدان معنی است که آنها وضعیت انرژی بالاتری دارند. هیجان زده بودن مانند بالا رفتن از نردبان است ، جایی که یک الکترون می تواند در یک نرده مخصوص نردبان باشد ، نه فقط در هر جای طول آن. الکترون با آزاد کردن آن انرژی به عنوان فوتون (نور) می تواند به انرژی اصلی خود (حالت زمین) بازگردد. رنگ نوری که تولید می شود بستگی به این دارد که انرژی هیجان زده از انرژی اصلی تا چه اندازه فاصله دارد. مانند فاصله بین پله های یک نردبان ، این یک فاصله زمانی مشخص است. بنابراین ، هر الکترون هیجان زده یک اتم طول موج مشخصه فوتون را منتشر می کند. به عبارت دیگر ، هر یک از گازهای نجیب هیجان زده ، رنگ مشخصه ای از نور را منتشر می کند. برای نئون ، این یک نور نارنجی مایل به قرمز است.
چگونه سایر رنگهای نور تولید می شوند
بسیاری از رنگ های مختلف علائم را می بینید ، بنابراین ممکن است تعجب کنید که چگونه این کار می کند. علاوه بر رنگ نارنجی-قرمز نئون ، دو روش اصلی برای تولید رنگهای دیگر نور وجود دارد. یک راه استفاده از گاز دیگر یا ترکیبی از گازها برای تولید رنگ است. همانطور که قبلاً نیز گفته شد ، هر گاز نجیب ، رنگ مشخصه ای از نور را منتشر می کند. به عنوان مثال ، هلیوم درخشان صورتی ، کریپتون سبز و آرگون به رنگ آبی است. اگر گازها مخلوط شوند ، می توان رنگهای متوسط تولید کرد.
راه دیگر تولید رنگ ، پوشاندن لیوان با فسفر یا مواد شیمیایی دیگر است که در هنگام انرژی ، رنگ خاصی را درخشان خواهد کرد. به دلیل محدوده پوشش های موجود ، بیشتر چراغ های مدرن دیگر از نورون استفاده نمی کنند ، بلکه لامپ های فلورسنت هستند که به ترشح جیوه / آرگون و یک پوشش فسفر تکیه می کنند. اگر می بینید که یک چراغ روشن و درخشان در یک رنگ است ، این یک چراغ گاز نجیب است.
روش دیگر برای تغییر رنگ نور ، اگرچه در لوازم لامپ استفاده نمی شود ، کنترل انرژی تأمین شده از نور است. در حالی که شما معمولاً در هر نور یک رنگ را در یک عنصر مشاهده می کنید ، در واقع سطح انرژی متفاوتی برای الکترون های هیجان زده وجود دارد ، که مربوط به طیف نوری است که عنصر می تواند تولید کند.
تاریخچه مختصر نور نئون
هاینریش گیسلر (1857)
گیسلر پدر لامپهای فلورسنت به حساب می آید. "لوله گیسلر" او یک لوله شیشه ای بود که الکترودهایی در هر دو انتهای آن حاوی گاز در فشار خلاء جزئی بود. او آزمایش جریان قوس الکتریکی را از طریق گازهای مختلف برای تولید نور انجام داد. این لوله پایه نور نئون ، نور بخار جیوه ، نور فلورسنت ، لامپ سدیم و لامپ هالید فلزی بود.
ویلیام رامسی و موریس دبلیو تراورز (1898)
رامسی و تراورس یک لامپ نئونی ساختند ، اما نئون بسیار نادر بود ، بنابراین این اختراع مقرون به صرفه نبود.
دانیل مک فارلان مور (1904)
مور به صورت تجاری "لوله مور" را نصب کرد که یک قوس الکتریکی از طریق نیتروژن و دی اکسید کربن برای تولید نور می چرخید.
ژرژ کلود (1902)
در حالی که کلود لامپ نئون را اختراع نکرد ، او برای جداسازی نئون از هوا روشی ابداع کرد ، و این نور را مقرون به صرفه ساخت. نور نئون توسط ژرژ کلود در دسامبر سال 1910 در نمایشگاه اتومبیل پاریس نشان داده شد. کلود در ابتدا با طراحی مور کار می کرد ، اما یک طراحی لامپ قابل اعتماد را از خودش تهیه کرد و بازار را برای آن رقم زد چراغها تا دهه 1930