Kuinka neonvalot toimivat (yksinkertainen selitys)

Neon-valot ovat värikkäitä, kirkkaita ja luotettavia, joten näet niitä käytettävän opasteissa, näytöissä ja jopa lentokentän laskeutumisliuskoissa. Oletko koskaan miettinyt kuinka ne toimivat ja kuinka erilaiset valon värit tuotetaan?

Avaintyypit: Neonvalot

Voit tehdä väärennetty neon merkki itse, mutta todelliset neonvalot koostuvat lasiputkesta, joka on täytetty pienellä määrällä (matala paine) neon kaasu. Neonia käytetään, koska se on yksi jalokaasut. Yksi ominaisuus näille elementeille on, että jokaisella atomilla on täytetty elektronikuori, joten atomit eivät reagoi muiden atomien kanssa ja vie paljon energiaa poistaakseen atomin. elektroni.

Putken molemmissa päissä on elektrodi. Neonvalo toimii tosiasiallisesti joko vaihtovirtaa tai tasavirtaa käytettäessä, mutta jos käytetään tasavirtaa, hehku näkyy vain yhden elektrodin ympärillä. Vaihtovirtaa käytetään useimmissa neonvaloissa, joita näet.

Kun napoihin kohdistetaan sähköjännite (noin 15 000 volttia), syötetään tarpeeksi energiaa ulkoisen elektronin poistamiseksi neoniatomeista. Jos jännitettä ei ole tarpeeksi, ei riitä kineettinen energia jotta elektronit pääsevät atomiensa päälle ja mitään ei tapahdu. Positiivisesti varautuneet neoniatomit (kationit) houkuttelevat negatiiviseen napaan, kun taas vapaat elektronit vetoavat positiiviseen napaan. Nämä varautuneet hiukkaset, nimeltään plasma, suorita lampun sähköpiiri.

Joten mistä valo tulee? Putken atomit liikkuvat ympäri ja lyövät toisiaan. Ne siirtävät energiaa toisilleen, samoin kuin paljon lämpöä tuotetaan. Vaikka jotkut elektronit pakenevat atominsa, toiset saavat tarpeeksi energiaa tullakseen "innoissaan". Tämä tarkoittaa, että heillä on korkeampi energiatila. Innoissaan on kuin tikkaat kiipeämällä, jossa elektroni voi olla tietyllä tikkaan askeleella, ei vain missään puolella sen pituutta. Elektroni voi palata alkuperäiseen energiaansa (perustilaansa) vapauttamalla kyseisen energian fotonina (valona). Tuotetun valon väri riippuu siitä, kuinka kaukana erotettu energia on alkuperäisestä energiasta. Kuten tikkaiden reunusten välinen etäisyys, tämä on asetettu aikaväli. Joten jokainen atomin viritetty elektroni vapauttaa ominaisen fotonin aallonpituuden. Toisin sanoen kukin viritetty jalokaasu vapauttaa tunnetun valon värin. Neonille tämä on punertavan oranssi valo.

Näet paljon erivärisiä merkkejä, joten saatat ihmetellä, miten tämä toimii. On olemassa kaksi päätapaa tuottaa muita värejä valoa neonin oranssinpunaisen lisäksi. Yksi tapa on käyttää toista kaasua tai kaasuseosta värien tuottamiseksi. Kuten aiemmin mainittiin, kukin jalokaasu vapauttaa ominaisen valon värin. Esimerkiksi helium hehkuu vaaleanpunaisena, krypton on vihreää ja argon on sininen. Jos kaasuja sekoitetaan, voidaan tuottaa värejä.

Toinen tapa tuottaa värejä on päällystää lasi fosforilla tai muulla kemikaalilla, joka hehkaisee tietyn värin, kun se viritetään. Käytettävissä olevien päällystevalikoimien vuoksi useimmat nykyaikaiset valot eivät enää käytä neonia, vaan ovat loistelamppuja, jotka tukeutuvat elohopea / argonin purkaukseen ja fosforipinnoitteeseen. Jos näet värissä kirkkaan valon, se on jalokaasuvaloa.

Toinen tapa muuttaa valon väriä, vaikka sitä ei käytetä valaisimissa, on valoon syötetyn energian hallinta. Vaikka yleensä valossa näet yhden värin elementtiä kohden, viritetyille elektroneille on tosiasiallisesti saatavana erilaisia ​​energiatasoja, jotka vastaavat valonspektriä, jonka tämä elementti voi tuottaa.

• Geissleriä pidetään loistelamppujen isänä. Hänen "Geissler-putki" oli lasiputki, jonka molemmissa päissä oli elektrodeja, jotka sisälsivät kaasua osittaisessa tyhjiöpaineessa. Hän kokeili valokaarivirtaa eri kaasujen läpi valon tuottamiseksi. Putki oli perustana neonvalolle, elohopeahöyryvalolle, fluoresoivalle valolle, natriumlampulle ja metallihalogenidilampulle.

• Ramsay ja Travers tekivät neonlampun, mutta neon oli erittäin harvinainen, joten keksintö ei ollut kustannustehokas.

• Moore asensi kaupallisesti "Moore-putken", joka kuljetti sähkökaaria typen ja hiilidioksidin läpi valon tuottamiseksi.

• Vaikka Claude ei keksinyt neonlamppua, hän suunnitteli menetelmän eristää neon ilmasta ja tehdä valosta edullisen. Neonvaloa osoitti Georges Claude joulukuussa 1910 Pariisin autonäyttelyssä. Claude työskenteli alun perin Mooren suunnittelussa, mutta kehitti oman luotettavan valaisinsuunnitelmansa ja johti valomarkkinoihin 1930-luvulle saakka.