电灯泡为什么会发光?

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电灯泡为什么会发光?

电灯泡能发光,跟里边的灯丝密不可分。灯丝是以钨为原料做的,钨的熔点在3000℃以上,这样电流在经过钨丝时,就不易将其烧毁,钨丝会因为通电而产生热量。这些热量会使灯丝的温度增高,灯丝就会随之发光。钨丝的温度越高,发出的光亮就越耀眼,照明功能也就越强。

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灯泡是根据电流的热效应原理制成的。灯泡接上额定的电压后,电流通过灯丝而被加热到白炽状态(2000C以上),因而发热发光,从而在工作时,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。它是由许多微小类似粒子的小团组成的,这些类似粒子的东西有能量和动量但没有质量。这些粒子叫做可见光子,是光的最基本单位。当电子受到激发的时候原子就会释放出可见光子。

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如果已经知道原子是如何工作的话,那也就知道电子是围着原子核走来走去的负极电荷粒子。原子的电子有着不同等级的能量,主要取决几个因素,包括它们的速度和离原子核的距离。电子不同的能量等级占有不同的轨函数和轨道。通常来说,有着大能量的电子就会离原子核更远当原子得到或失去能量的时候,是以电子移动表示变化。当有某些东西将能量传到原子的时候---以热量为例子-电子可以暂时被推进到一个更高的轨道(远离原子核)。电子只是在这一轨道位置停留极短时间:几乎马上就被退回到原子核,到达它的原始轨道上。这时电子就以光子的形式放出额外的能量。发光的波长取决于有多少能量被释放出来,这也就取决于电子所在的轨道位置。因此,不同类的原子就会释放出不同类的可见光子。换句话说就是光的颜色是由受激发的原子种类决定。

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灯泡的结构非常简单。在它的底部有两个金属接触点,是用来连接电的。金属接触点有两条接触到一个薄金属灯丝的线。灯丝坐落在灯泡的中央,由一个玻璃支撑住的。线和灯丝都包在充满惰性气体的玻璃灯泡的里面,通常都是氩惰性气体当灯泡连上电源的时候,电流就会从其中一个接触点流到另一个接触点然后再流到线和灯丝。实心导体线电流中的大量自由电子从负极带电区移动到正极带电区。在振动原子的跳跃电子可能暂时被推到一个更高的能量位置。当它们落回原始正常位置时候,电子就会以光子形式释放出额外能量。金属原子释放大部分的红外线可见光子,人们的眼睛是可以看见的。但如果它们被加热到大约4000华氏温度的时候灯泡就会发出大量的可见光。

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几乎在所有的白炽灯泡都用到钨,因为它是最理想的灯丝材料。金属必须要加热到极高的温度才会发出有用可见光。实际上大多数金属在达到这个温度之前都会熔化了,而钨丝却有着不寻常的高熔化温度。但钨丝在这么高的温度时会起火,如果在条件允许下,两种化学物之间就会产生反应而引起燃烧,灯泡里的灯丝是由一个密封,无氧空间覆盖来防止燃烧。把灯泡里的空气都吸出来创造一个接近真空的状态--就是说里面没有任何物质。由于几乎没有任何气体特物质在里面,所以物质就不会燃烧。这个方法存在一个问题就是钨原子蒸发作用。在这么高的温度里,在一个真空灯泡里,自由钨原子以直线射出。随着越来越多的原子蒸发,灯丝就开始衰变并且玻璃开始变黑。这大大减少了灯泡的寿命。

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