燈會(huì)發(fā)光的科學(xué)原理是什么
燈和太陽一樣，給我們帶來了光明，是我們工作、學(xué)習(xí)、生活中不可缺少的東西。但是有很多的人都想不明白為什么燈會(huì)發(fā)光。下面是百分網(wǎng)小編為你精心推薦的燈會(huì)發(fā)光科學(xué)原理，希望對(duì)您有所幫助。
燈會(huì)發(fā)光的科學(xué)原理
燈在人類學(xué)會(huì)用火以后就出現(xiàn)了，一直發(fā)展到今天的白熾燈和放電燈。人類使用燈的歷史是十分悠久的，但是人們弄清楚燈為什么會(huì)發(fā)光，還是近一二百年的事。
光是一種電磁波。自然界有許多波。向水面扔一塊石子，會(huì)產(chǎn)生一圈一圈的波紋，這是眼晴可以直接看到的水波;撥動(dòng)一根琴弦，會(huì)在空氣中產(chǎn)生聽得見的聲波。空間大量存在的是我們既看不見又聽不到的電波。光波(波長(zhǎng)7.7×10-5厘米至4×10-5厘米)也是它的成員之一，只是波長(zhǎng)很短，波動(dòng)頻率很高罷了。
光波是怎樣產(chǎn)生的呢?水波是水被激蕩所引起的。聲波是物體振動(dòng)產(chǎn)生的。無線電波是由于電子運(yùn)動(dòng)，從高塔頂上的天線發(fā)出的。同樣，光波是由物質(zhì)中原子、分子和電子的運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的。不過這些都是微觀世界的特殊運(yùn)動(dòng)。例如，在白熾燈中，通電的鎢絲，溫度高達(dá)2300℃。其中的原子在劇烈地運(yùn)動(dòng)著，于是，有一部分原子處于不穩(wěn)定的高勢(shì)能狀態(tài)，就像尖屋頂上的一只球，由于勢(shì)能很高，很容易掉下來。這些原子一旦從高能量狀態(tài)“掉”下來，回到低勢(shì)能狀態(tài)時(shí)，就放出一份能量，這份能量以光的形式放出來。在高壓水銀燈中，通過放電產(chǎn)生許多自由電子，電子在電的作用下加速，速度比子彈快得多。當(dāng)這種電子和水銀原子碰撞時(shí)，就把能量傳送給水銀原子，使之受激發(fā)，達(dá)到不穩(wěn)定的高能量狀態(tài)。同樣，在自發(fā)地從高能量狀態(tài)“掉”下來，回到低能量狀態(tài)時(shí)，就發(fā)出了光。
在這種發(fā)光過程中，從不同的高能量狀態(tài)“掉”下來的原子，會(huì)發(fā)出不同顏色的光。不同原子發(fā)出的光，方向也不一樣，雜亂無章的。如果選擇一定能量的原子、分子和電子運(yùn)動(dòng)，使它們按一定的相互關(guān)系“有組織”地發(fā)出來，就能獲得一種奇妙的新光源。1960年，美國科學(xué)家造出了這種20世紀(jì)的“神燈”，這就是激光器。
白熾燈的發(fā)光原理
簡(jiǎn)單來說，白熾燈里面的燈絲是鎢絲，其主要成分是鎢。當(dāng)鎢絲通電時(shí)，由于鎢絲的電阻式電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，將鎢絲加熱，溫度升高，一般金屬加熱到一定程度后就會(huì)發(fā)光(鐵受熱變紅也是發(fā)光)，就是內(nèi)能有轉(zhuǎn)化成光能。這就是白熾燈發(fā)光原理最簡(jiǎn)單理解。
為什么選鎢絲，那時(shí)人們長(zhǎng)久以來經(jīng)驗(yàn)的結(jié)果。當(dāng)愛迪生發(fā)明電燈的時(shí)候，傳說他試驗(yàn)了包括植物纖維、動(dòng)物毛發(fā)和人的頭發(fā)在內(nèi)的一千多種(也有說兩千多種)材料，很多不適合作燈絲。主要原因是內(nèi)阻小，或者熔點(diǎn)低，或者亮度不合適等等。最后愛迪生選擇的并不是今天我們廣泛采用的鎢絲。具體是什么，我忘了。后來人們經(jīng)過多次改進(jìn)才選擇了鎢作燈絲。
鎢絲發(fā)光跟核裂變或者核聚變一點(diǎn)關(guān)系都沒有。這個(gè)過程中除了鎢絲被加熱，部分省化成整齊外并未發(fā)生什么變化。
霓虹燈發(fā)光原理
霓虹燈原理在密閉的玻璃管內(nèi)，充有氖、氦、氬等氣體，燈管兩端裝有兩個(gè)金屬電極，電極一般用銅材料制作，電極引線接入電源電路，配上一只高壓變壓器，將10～15kV的電壓加在電極上。由于管內(nèi)的氣體是由無數(shù)分子構(gòu)成的，在正常狀態(tài)下分子與原子呈中性。在高電壓作用下，少量自由電子向陽極運(yùn)動(dòng)，氣體分子的急劇游離激發(fā)電子加速運(yùn)動(dòng)，使管內(nèi)氣體導(dǎo)電，發(fā)出色彩的輝光(又稱虹光)。霓虹燈原理的發(fā)光顏色與管內(nèi)所用氣體及燈管的.顏色有關(guān);霓虹燈原理如果在淡黃色管內(nèi)裝氖氣就會(huì)發(fā)出金黃色的光，如果在無色透明管內(nèi)裝氖氣就會(huì)發(fā)出黃白色的光。霓虹燈原理要產(chǎn)生不同顏色的光，就要用許多不同顏色的燈管或向霓虹燈管內(nèi)裝入不同的氣體。
白熾燈是將電能轉(zhuǎn)化為光能的，以提供照明的設(shè)備，其工作原理是：電流通過燈絲(鎢絲，熔點(diǎn)達(dá)3000多攝氏度)時(shí)產(chǎn)生熱量，螺旋狀的燈絲不斷將熱量聚集，使得燈絲的溫度達(dá)2000攝氏度以上，燈絲在處于白熾狀態(tài)時(shí)，就象燒紅了的鐵能發(fā)光一樣而發(fā)出光來。燈絲的溫度越高，發(fā)出的光就越亮。故稱之為白熾燈。
太陽發(fā)光原理
太陽內(nèi)部有許多的可轉(zhuǎn)換的氫原子，它們聚變成氦原子，在聚變過程中會(huì)釋放出許多能量并通過太陽的各種活動(dòng)揮發(fā)出去。(簡(jiǎn)單來說就是核聚變動(dòng)) 我還看過是因?yàn)樘栔械牧Ｗ铀俣仁挚?在太陽內(nèi)部，4個(gè)氫原子發(fā)生氫核聚變縮合成一個(gè)氦原子，放出巨大能量，這能量就是光和熱。
太陽是利用核聚變發(fā)光發(fā)熱的，當(dāng)兩種很輕的原子核在高溫下相遇時(shí)(比如氦和氫)，會(huì)合成新的原子核，同時(shí)釋放出巨大的能量。 因?yàn)樗鼤r(shí)刻都在進(jìn)行核聚變 這是人們一直在探索的重要問題。但是由于受到科技研究手段的局限，雖然各種各樣的有關(guān)太陽能源的猜測(cè)相繼提出，卻總是找不出足夠的科學(xué)依據(jù)。大約一百年前，德國和英國的科學(xué)家們根據(jù)能量守恒和轉(zhuǎn)化定律提出太陽中的分子在引力的作用下會(huì)向中心坍縮。在著坍縮過程中，分子的動(dòng)能會(huì)變成熱能。所以太陽維持著它極高的溫度，輻射出光和熱。
本世紀(jì)三十年代起，隨著原子核結(jié)構(gòu)研究的深入，人們逐漸地認(rèn)識(shí)到當(dāng)很輕的原子核在極高的溫度下非�？拷鼤r(shí)，會(huì)發(fā)生聚變，形成新的原子核，并且放出巨大的能量。這為解釋太陽的巨大能源的來源提供了新的理論。 美國物理學(xué)家貝特把聚變的理論推廣到太陽。他認(rèn)為太陽內(nèi)部高達(dá)2000萬度的高溫下氫原子聚變?yōu)楹ぴ�，同時(shí)釋放出巨大的能量。根據(jù)這些核聚變計(jì)算出的太陽能量釋放值與觀察值相當(dāng)吻合。
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