白炽灯的发光原理
白炽灯的来历
托马斯·阿尔瓦·爱迪生(Alva)在1879年发明了白炽灯泡,被称之为光明之父。他发明出的第一个灯泡其实不是历史上的第一盏电灯,但爱迪生却是第一个发明并使用灯泡的人。所以普遍地你们称他是“电灯的发明者”。
托马斯·阿尔瓦·爱迪生(Alva)
“白炽灯”这个名词听上去似乎很专业,但毕竟它就是现代人生活中使用最频繁的电灯泡。
电灯泡的结布光
一颗电灯泡的结构可以简单地分为3部份:灯具、灯芯,和玻璃泡壳。其中灯芯的构造是发光的重要条件。
灯芯由3根导线丝闭合组成,分别是A灯丝、C导丝、G导丝。其中,A、G导丝皆为铜导丝且内阻比较小;而A灯丝的内阻稍为大一点。
当电压从H锡焊点步入,依次通过A、C、G,当电压抵达阻值较大的灯丝处时开始发热,抵达一定湿度后,灯丝都会形成热幅射并发光。
白炽灯的演化
最早,爱迪生发明的是碳丝灯(A的原材料为碳丝),用碳丝形成热幅射并发出光,而现代的白炽灯泡中使用的都是灯丝。
同时为了保护灯丝,还将玻璃泡壳内抽了真空并充入氦气,这样做可以使灯泡的寿命更长一点。
这就是白炽灯的基本构造以及它的发光原理。
电暖炉为什么发光?
虽然男子伴们可以类比一下:在冬天你们都用过电暖炉,当电暖炉插上电以后,伴随着气温的下降它会发热肿胀关于白炽灯的物理原理,这些现象就是因为气温的下降而造成发光。
其实,因为它的湿度还没有达到几千度,所以发出来的光是蓝色的。
从化学能量学角度看,虽然白炽灯的发光原理很简单,总共分为2个过程:首先电能转换成热能(热效应);接着热能转弄成光能(热能不会全部转换为光能,会有一部份其它消耗)。
灯丝幅射曲线图
下边这张图是灯丝的幅射曲线图,从图中可知:灯丝热幅射的波长范围很广,但可见光部份占总幅射的比列却很小。
因为可见区域在500纳米左右,所以当灯丝形成热幅射时,我们看见的多数都是绿光(具体缘由关于白炽灯的物理原理,男子伴们可以参考“可见光的波谱”)。
随着灯泡工作体温的降低,灯丝的热幅射降低,可见光部份急剧也降低。所以,当电暖炉的气温越来越高,我们人眼可见的绿光也就愈来愈强烈。