电灯泡为什么会发光?

博罗高级中学2022-06-24  19

电灯泡为什么会发光? 01

电灯泡能发光,和里面的灯丝密切相关。
灯丝由钨制成,熔点在3000℃以上,这样电流通过钨丝时,不容易烧坏,钨丝会因通电而发热。
这种热量会使灯丝温度升高,灯丝也会相应发光。
钨丝温度越高,光线越刺眼,照明功能越强。

灯泡是根据电流的热效应原理制成的。
灯泡接入额定电压后,电流通过灯丝被加热到白炽状态(2000C以上),从而发热发光,工作时将电能转化为内能和光能。
而光是能量的一种形式,是由原子释放出来的。
它是由许多微小的颗粒状簇组成的。这些类似粒子的东西有能量和动量,但没有质量。
这些粒子被称为可见光子,是光的最基本单位。
当电子被激发时,原子会释放出可见光子。

如果你已经知道原子是如何工作的,你就知道电子是绕着原子核走的负电荷粒子。
原子的电子具有不同的能级,这主要取决于几个因素,包括它们的速度和与原子核的距离。
不同能级的电子占据不同的轨道函数和轨道。
一般来说,能量大的电子会离原子核更远。当原子获得或失去能量时,是电子的运动表明了这种变化。
当某种东西向原子传递能量时——以热为例——电子可以被暂时推向更高的轨道(远离原子核)。
电子只在这个轨道位置停留很短的时间:几乎是立刻退到原子核,到达原来的轨道。
此时,电子以光子的形式释放出额外的能量。
发光的波长取决于释放能量的多少,这也取决于电子的轨道位置。
因此,不同种类的原子会释放出不同种类的可见光子。
换句话说,光的颜色是由受激原子的种类决定的。

灯泡的结构很简单。
它的底部有两个金属触点,用来接电。
金属触点有两根电线接触一根细金属丝。
灯丝位于灯泡的中央,由玻璃支撑。
金属丝和灯丝被包裹在一个充满惰性气体(通常是氩气)的玻璃灯泡中。当灯泡连接到电源时,电流将从一个触点流到另一个触点,然后流到电线和灯丝。
固体导体电流中大量的自由电子从带负电的区域移动到带正电的区域。
振动原子中的跳跃电子可能被暂时推到更高能量的位置。
当电子回落到原来的正常位置时,会以光子的形式释放出额外的能量。
金属原子释放出大部分可见的红外光子,人的眼睛可以看到。
但是如果把它们加热到华氏4000度左右,灯泡就会发出大量可见光。

钨几乎用于所有白炽灯泡,因为它是最理想的灯丝材料。
金属必须加热到极高的温度才能发出有用的可见光。
其实大部分金属在达到这个温度之前都会熔化,而钨丝的熔化温度异常高。
但是钨丝在这么高的温度下会着火。如果条件允许,两种化学物质会发生反应并引起燃烧。灯泡中的灯丝由密封和无氧空覆盖,以防止燃烧。
把灯泡里的空气体全部吸出来,创造出一种接近真空的状态——也就是里面什么都没有。
由于里面几乎没有什么特殊的气体物质,所以该物质不会燃烧。
这种方法的一个问题是钨原子的蒸发。
这么高的温度,在真空灯泡里,自由钨原子是直线发射的。
随着越来越多的原子蒸发,灯丝开始衰变,玻璃开始变黑。
这大大缩短了灯泡的寿命。

转载请注明原文地址:https://juke.outofmemory.cn/read/451086.html

最新回复(0)