白熾燈的發光原理
白熾燈的來歷
托馬斯·阿爾瓦·愛迪生(Alva)在1879年發明了白熾燈泡,被稱之為光明之父。他發明出的第一個燈泡其實不是歷史上的第一盞電燈,但愛迪生卻是第一個發明并使用燈泡的人。所以普遍地你們稱他是“電燈的發明者”。
托馬斯·阿爾瓦·愛迪生(Alva)
“白熾燈”這個名詞聽上去似乎很專業,但畢竟它就是現代人生活中使用最頻繁的電燈泡。
電燈泡的結布光
一顆電燈泡的結構可以簡單地分為3部份:燈具、燈芯,和玻璃泡殼。其中燈芯的構造是發光的重要條件。
燈芯由3根導線絲閉合組成,分別是A燈絲、C導絲、G導絲。其中,A、G導絲皆為銅導絲且內阻比較小;而A燈絲的內阻稍為大一點。
當電壓從H錫焊點步入,依次通過A、C、G,當電壓抵達阻值較大的燈絲處時開始發熱,抵達一定濕度后,燈絲都會形成熱幅射并發光。
白熾燈的演化
最早,愛迪生發明的是碳絲燈(A的原材料為碳絲),用碳絲形成熱幅射并發出光,而現代的白熾燈泡中使用的都是燈絲。
同時為了保護燈絲,還將玻璃泡殼內抽了真空并充入氦氣,這樣做可以使燈泡的壽命更長一點。
這就是白熾燈的基本構造以及它的發光原理。
電暖爐為什么發光?
雖然男子伴們可以類比一下:在冬天你們都用過電暖爐,當電暖爐插上電以后,伴隨著氣溫的下降它會發熱腫脹關于白熾燈的物理原理,這些現象就是因為氣溫的下降而造成發光。
其實,因為它的濕度還沒有達到幾千度,所以發出來的光是藍色的。
從化學能量學角度看,雖然白熾燈的發光原理很簡單,總共分為2個過程:首先電能轉換成熱能(熱效應);接著熱能轉弄成光能(熱能不會全部轉換為光能,會有一部份其它消耗)。
燈絲幅射曲線圖
下邊這張圖是燈絲的幅射曲線圖,從圖中可知:燈絲熱幅射的波長范圍很廣,但可見光部份占總幅射的比列卻很小。
因為可見區域在500納米左右,所以當燈絲形成熱幅射時,我們看見的多數都是綠光(具體緣由關于白熾燈的物理原理,男子伴們可以參考“可見光的波譜”)。
隨著燈泡工作體溫的降低,燈絲的熱幅射降低,可見光部份急劇也降低。所以,當電暖爐的氣溫越來越高,我們人眼可見的綠光也就愈來愈強烈。