灯丝
正如我们在上一节所看到的,金属必须被加热到极端温度,才能释放出足够的可见光光。大多数金属实际上融化在达到这样的极端温度之前,振动会破坏原子所以物质变成了液体。灯泡是用钨丝制造的,因为钨丝高得不正常熔化温度。
但钨将流行起来火在这么高的温度下,如果条件合适的话。燃烧是由两种化学物质之间的反应引起的,当其中一种化学物质到达点火温度。在地球,燃烧通常是一种反应之间氧气在大气和一些加热的物质中,但其他化学物质的组合也会燃烧。
广告
灯泡的灯丝被封装在一个密封的、无氧的室内,以防止燃烧。在第一个灯泡中,所有的空气都被吸出灯泡来创造一个接近真空——一个没有物质的区域。由于不存在任何气体物质(或几乎没有),这种物质不能燃烧。
这种方法的问题是蒸发在钨原子中。在如此极端的温度下,钨原子偶尔会震动到足以与周围的原子分离并飞到空中。在真空灯泡中,自由的钨原子沿直线射出,然后聚集在玻璃内部。随着越来越多的原子蒸发,灯丝开始分解,玻璃开始变暗。这大大降低了灯泡的寿命。
在现代灯泡里,惰性气体(通常为氩)大大减少了钨的这种损耗。当钨原子蒸发时,它很可能会与氩原子相撞,然后反弹回灯丝,在那里它会重新加入固体结构。由于惰性气体通常不会与其他元素发生反应,所以在燃烧反应中,这些元素不可能结合。
这种廉价、有效、易于使用的灯泡取得了巨大的成功。这仍然是最受欢迎的方法,为室内带来光明和延长一天后的日落。但从所有迹象来看,它最终会让位于更先进的技术,因为它不是很高效。
白炽灯泡以携带热量的红外光光子的形式释放大部分能量——产生的光中只有大约10%是可见光谱的。这浪费了很多电。冷光源,如荧光灯和发光二极管不要浪费很多能量产生热量——它们释放的大部分是可见光。由于这个原因,他们正在慢慢地取代旧的可靠的灯泡。
想了解更多关于白炽灯和其他照明技术的信息,请查看下面的链接。