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燈泡的工作原理
添加者:
義烏禮品城
添加時間:
2010-9-7 10:31:0
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在燈泡發(fā)明之前，在太陽下山后想要照明一個地方可是一個費勁而危險的事情，要用蠟燭或者火把來照明，雖然當(dāng)時的油燈還算不錯，但它總是會留下煙灰。
在18世紀的中期電氣科學(xué)真正有了發(fā)展，當(dāng)時到處的發(fā)明家都大聲疾呼要發(fā)明一個實用的家庭照明的裝置。英國發(fā)明家斯萬和美國發(fā)明家愛迪生在1897年發(fā)明了電燈泡，在現(xiàn)代的電燈泡與當(dāng)年愛迪生發(fā)明的電燈泡沒有本質(zhì)上的改變只是多了一些部件。
光的基本知識
光是能量的一種形式是由原子釋放出來的。它是由許多微小類似粒子的小團組成的，這些類似粒子的東西有能量和動量但沒有質(zhì)量。這些粒子叫做可見光子，是光的最基本單位。當(dāng)電子受到激發(fā)的時候原子就會釋放出可見光子。如果你已經(jīng)知道原子是如何工作的話，那你也就知道電子是圍著原子核走來走去的負極電荷粒子。原子的電子有著不同等級的能量，主要取決幾個因素，包括它們的速度和離原子核的距離。電子不同的能量等級占有不同的軌函數(shù)和軌道。通常來說，有著大能量的電子就會離原子核更遠當(dāng)原子得到或失去能量的時候，是以電子移動表示變化。當(dāng)有某些東西將能量傳到原子的時候---以熱量為例子-電子可以暫時被推進到一個更高的軌道（遠離原子核）。電子只是在這一軌道位置停留極短時間：幾乎馬上就被退回到原子核，到達它的原始軌道上。這時電子就以光子的形式放出額外的能量。發(fā)光的波長取決于有多少能量被釋放出來，這也就取決于電子所在的軌道位置。因此，不同類的原子就會釋放出不同類的可見光子。換句話說就是光的顏色是由受激發(fā)的原子種類決定。
燈泡的結(jié)構(gòu)非常簡單。在它的底部有兩個金屬接觸點，是用來連接電的。金屬接觸點有兩條接觸到一個薄金屬燈絲的線。燈絲坐落在燈泡的中央，由一個玻璃支撐住的。線和燈絲都包在充滿惰性氣體的玻璃燈泡的里面，通常都是氬惰性氣體當(dāng)燈泡連上電源的時候，電流就會從其中一個接觸點流到另一個接觸點然后再流到線和燈絲。實心導(dǎo)體線電流中的大量自由電子從負極帶電區(qū)移動到正極帶電區(qū)。在振動原子的跳躍電子可能暫時被推到一個更高的能量位置。當(dāng)它們落回原始正常位置時候，電子就會以光子形式釋放出額外能量。金屬原子釋放大部分的紅外線可見光子，人們的眼睛是可以看見的。但如果它們被加熱到大約4000華氏溫度的時候燈泡就會發(fā)出大量的可見光。幾乎在所有的白熾燈泡都用到鎢，因為它是最理想的燈絲材料。金屬必須要加熱到極高的溫度才會發(fā)出有用可見光。實際上大多數(shù)金屬在達到這個溫度之前都會熔化了，而鎢絲卻有著不尋常的高熔化溫度。但鎢絲在這么高的溫度時會起火，如果在條件允許下，兩種化學(xué)物之間就會產(chǎn)生反應(yīng)而引起燃燒，燈泡里的燈絲是由一個密封，無氧空間覆蓋來防止燃燒。把燈泡里的空氣都吸出來創(chuàng)造一個接近真空的狀態(tài)--就是說里面沒有任何物質(zhì)。由于幾乎沒有任何氣體特物質(zhì)在里面，所以物質(zhì)就不會燃燒。這個方法存在一個問題就是鎢原子蒸發(fā)作用。在這么高的溫度里，在一個真空燈泡里，自由鎢原子以直線射出。隨著越來越多的原子蒸發(fā)，燈絲就開始衰變并且玻璃開始變黑。這大大減少了燈泡的壽命。
在現(xiàn)代燈泡里使用了惰性氣體通常是氬氣，這大大減少了鎢的這種損失。當(dāng)一個鎢原子蒸發(fā)，它就會和一個氬原子碰撞并且由于惰性氣體通常都不和其它元素反應(yīng)，所以就沒有了燃燒反應(yīng)。便宜和容易使用，燈泡已經(jīng)證明了一個巨大成功。燈泡仍然是室內(nèi)最受歡迎的照明選擇。但它最終還是會讓位給更先進的技術(shù)，因為不夠節(jié)能。白熾燈泡所發(fā)出的大多數(shù)能量都是帶熱紅外線可見光子方式發(fā)出--產(chǎn)生的光大約只有10%是可見光譜。這浪費了很多電力。暖光源，比如熒光燈和LED燈，它們并不浪費大理能量產(chǎn)生熱并且發(fā)出大部分可見光。因此，它們會慢慢地取代燈泡。
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