Jak fungují Neonová světla (jednoduché vysvětlení)

Neonová světla jsou barevné, světlé a spolehlivé, takže je vidíte, jak se používají ve značkách, displejích a dokonce i na letištích. Přemýšleli jste někdy o tom, jak fungují a jak se vytvářejí různé barvy světla?

Klíčové cesty: Neonová světla

Můžete udělat falešný neonový nápis sami, ale skutečná neonová světla sestávají ze skleněné trubice naplněné malým množstvím (nízkým tlakem) neon plyn. Neon se používá, protože je jedním z vzácné plyny. Jednou z charakteristik těchto prvků je to, že každý atom má vyplněnou elektronovou skořepinu, takže atomy nereagují s jinými atomy a odstranění atomu vyžaduje hodně energie elektron.

Na obou koncích zkumavky je elektroda. Neonové světlo ve skutečnosti funguje buď pomocí střídavého proudu (střídavý proud) nebo stejnosměrného proudu (stejnosměrný proud), ale pokud je použit stejnosměrný proud, záře je vidět pouze kolem jedné elektrody. Střídavý proud se používá pro většinu neonových světel, které vidíte.

Když je na svorky přivedeno elektrické napětí (asi 15 000 voltů), je dodáváno dostatek energie k odstranění vnějšího elektronu z atomů neonů. Pokud není dostatek napětí, nebude jich dost Kinetická energie aby elektrony unikly jejich atomům a nic se nestane. Pozitivně nabité atomy neonů (kationty) jsou přitahovány k negativnímu terminálu, zatímco volné elektrony jsou přitahovány k pozitivnímu terminálu. Tyto nabité částice se nazývají plazma, dokončete elektrický obvod lampy.

Takže odkud světlo vychází? Atomy ve zkumavce se pohybují kolem sebe a bijí se navzájem. Přenášejí energii na sebe a produkuje se také velké množství tepla. Zatímco některé elektrony unikají jejich atomům, jiné získávají dostatek energie, aby se staly "vzrušený". To znamená, že mají vyšší energetický stav. Být nadšený je jako lezení po žebříku, kde může být elektron na konkrétní příčce žebříku, nejen kdekoli na jeho délce. Elektron se může vrátit ke své původní energii (základní stav) uvolněním této energie jako fotonu (světlo). Barva vytvářeného světla závisí na tom, jak daleko je excitovaná energie od původní energie. Stejně jako vzdálenost mezi příčkami žebříku je to nastavený interval. Každý vzrušený elektron atomu tedy uvolňuje charakteristickou vlnovou délku fotonu. Jinými slovy, každý vzrušený vzácný plyn uvolňuje charakteristickou barvu světla. Pro neon je to červeno-oranžové světlo.

Vidíte spoustu různých barev znaků, takže byste se mohli divit, jak to funguje. Kromě oranžově-červené neonové barvy existují dva hlavní způsoby výroby dalších barev světla. Jedním ze způsobů je použití jiného plynu nebo směsi plynů k vytvoření barev. Jak již bylo zmíněno, každý vzácný plyn uvolňuje charakteristickou barvu světla. Například helium svítí růžově, krypton je zelený a argon je modrá. Pokud jsou plyny smíchány, mohou se vytvářet mezilehlé barvy.

Dalším způsobem, jak vyrábět barvy, je povlečení skla fosforem nebo jinou chemikálií, která po zapnutí nabarví určitou barvu. Protože řada dostupných povlaků, většina moderních světel již neon používá, ale jsou to zářivky, které se spoléhají na rtuť / argonový výboj a fosforový povlak. Pokud vidíte jasné světlo zářící barvou, je to ušlechtilé plynové světlo.

Dalším způsobem, jak změnit barvu světla, ačkoli to není používáno ve svítidlech, je řízení energie dodávané do světla. I když obvykle vidíte jednu barvu na prvek ve světle, pro excitované elektrony jsou ve skutečnosti k dispozici různé energetické úrovně, které odpovídají spektru světla, které tento prvek může produkovat.

• Geissler je považován za otce zářivek. Jeho „Geisslerova trubice“ byla skleněná trubice s elektrodami na obou koncích obsahující plyn při částečném vakuovém tlaku. Experimentoval elektrický proud přes různé plyny, aby produkoval světlo. Trubka byla základem pro neonové světlo, rtuťové parní světlo, zářivkové světlo, sodíkovou lampu a halogenidovou výbojku.

• Ramsay a Travers vyrobili neonovou lampu, ale neon byl extrémně vzácný, takže vynález nebyl nákladově efektivní.

• Moore komerčně instaloval “trubku Moore”, který provozoval elektrický oblouk přes dusík a oxid uhličitý produkovat světlo.

• Zatímco Claude nevynalezl neonovou lampu, vymyslel způsob, jak izolovat neon od vzduchu, a tak učinit světlo dostupným. Neonové světlo předvedl Georges Claude v prosinci 1910 na autosalonu v Paříži. Claude zpočátku pracoval s Mooreovým designem, ale vyvinul spolehlivou lampovou konstrukci svého vlastního a do 30. let 20. století trhal světlomety.