Kuidas neoonvalgustid töötavad (lihtne selgitus)

Neoontuled on värvilised, erksad ja usaldusväärsed, nii et näete neid siltide, väljapanekute ja isegi lennujaama maandumisribadena kasutatavatena. Kas olete kunagi mõelnud, kuidas need töötavad ja kuidas toodetakse erinevaid valguse värve?

Peamised võtmed: neoonvalgustid

Võite teha a võlts neoonmärk ise, kuid päris neoonvalgustid koosnevad klaasist torust, mis on täidetud väikese kogusega (madalrõhkkond) neoon gaas. Neooni kasutatakse, kuna see on üks neist väärisgaasid. Nende elementide üks omadus on see, et igal aatomil on täidetud elektronkest, seega aatomid ei reageeri teiste aatomitega ja aatomite eemaldamiseks kulub palju energiat elektron.

Toru mõlemas otsas on elektrood. Neoonvalgus töötab tegelikult vahelduvvoolu (vahelduvvoolu) või alalisvoolu (alalisvoolu) kasutades, kuid alalisvoolu kasutamisel on hõõglamp näha ainult ühe elektroodi ümber. Vahelduvvoolu kasutatakse enamiku neoonvalgustite korral.

Kui klemmidele rakendatakse elektrilist pinget (umbes 15 000 volti), tarnitakse välise elektroni eemaldamiseks neooni aatomitest piisavalt energiat. Kui pinget pole piisavalt, ei ole seda piisavalt kineetiline energia et elektronid pääseksid oma aatomitest ja midagi ei juhtu. Positiivselt laetud neooniaatomid (katioonid) meelitatakse negatiivse otsa külge, samas kui vabad elektronid on positiivse otsa külge. Need laetud osakesed, nn plasma, lõpetage lambi elektriskeem.

Kust tuleb valgus? Torus olevad aatomid liiguvad ringi, löövad üksteist. Nad edastavad üksteisele energiat, lisaks toodetakse palju soojust. Kuigi mõned elektronid pääsevad oma aatomitest, saavad teised piisavalt energiat, et saada "erutatud". See tähendab, et neil on kõrgem energiaseisund. Põnevus on nagu redelil ronimine, kus elektron võib asuda redeli konkreetsel astmel, mitte ainult kuskil selle pikkusel. Elektron võib naasta oma algse energia (põhiseisundi) juurde, vabastades selle energia footonina (valgus). Tekkiva valguse värv sõltub sellest, kui kaugel ergastatud energia on algsest energiast. Nagu ka redeli astmete vaheline kaugus, on see kindlaksmääratud intervall. Niisiis, iga aatomi ergastatud elektron vabastab iseloomuliku footoni lainepikkuse. Teisisõnu, iga ergastatud väärisgaas eraldab iseloomuliku valguse värvi. Neoonide jaoks on see punakasoranž tuli.

Näete palju erinevat värvi silte, nii et võite küsida, kuidas see töötab. Peale neooni oranžikas-punase on ka kaks peamist valgusevärvi tootmise viisi. Üks võimalus on värvide saamiseks kasutada teist gaasi või gaaside segu. Nagu varem mainitud, eraldab iga väärisgaas iseloomuliku valguse värvi. Näiteks heelium helendab roosa, krüptoon on roheline ja argoon on sinine. Kui gaasid on segatud, võivad tekkida vahevärvid.

Teine viis värvide tootmiseks on klaasi katmine fosfori või muu kemikaaliga, mis annab energia saamiseks teatud värvi. Saadaval olevate pinnakattevalikute tõttu ei kasuta enamik kaasaegseid tulesid enam neooni, vaid on luminofoorlambid, mis sõltuvad elavhõbeda / argooni tühjendusest ja fosforkattest. Kui näete selget värvi helendavat valgust, on see üllasgaasi tuli.

Teine võimalus valguse värvi muutmiseks, ehkki seda ei kasutata valgustusseadmetes, on valgusele tarnitud energia juhtimine. Kui tavaliselt näete valguses ühe elemendi kohta ühte värvi, siis ergastatud elektronidele on tegelikult saadaval erinevad energiatasemed, mis vastavad valguse spektrile, mida see element võib tekitada.

• Geisslerit peetakse luminofoorlampide isaks. Tema "Geissleri toru" oli klaasist toru, mille mõlemas otsas olid elektroodid, mis sisaldasid gaasi osalise vaakumrõhu all. Valguse saamiseks katsetas ta mitmesuguste gaaside kaudu kaarvoolu. Toru oli neoonvalguse, elavhõbeda aurude, päevavalguslambi, naatriumlambi ja metallhalogeniidlambi alus.

• Ramsay ja Travers tegid neoonlambi, kuid neoon oli äärmiselt haruldane, seega polnud leiutis kulutõhus.

• Moore paigaldas kaubanduslikult "Moore toru", mis jooksis elektrikaare läbi lämmastiku ja süsinikdioksiidi, et toota valgust.

• Kuigi Claude ei leiutanud neoonlampi, töötas ta välja meetodi neooni õhust eraldamiseks, muutes valguse taskukohaseks. Neoonvalgust demonstreeris Georges Claude 1910. aasta detsembris Pariisi autonäitusel. Claude töötas algselt Moore'i disainiga, kuid töötas välja enda usaldusväärse lampide kujunduse ja nurgas tulede turu kuni 1930. aastateni.