Đèn neon có nhiều màu sắc, sáng và đáng tin cậy, đó là lý do tại sao bạn sẽ thấy chúng trên các bảng hiệu, màn hình hiển thị và thậm chí trên đường băng của sân bay. Bạn đã bao giờ thắc mắc chúng hoạt động như thế nào và các màu sắc ánh sáng khác nhau được tạo ra như thế nào chưa?
Chìa khóa takeaways: Đèn Neon
- Đèn neon chứa một lượng nhỏ khí neon áp suất thấp .
- Điện cung cấp năng lượng để loại bỏ các electron khỏi nguyên tử neon, làm ion hóa chúng. Các ion bị hút vào các cực của đèn, hoàn thành mạch điện.
- Ánh sáng được tạo ra khi các nguyên tử neon thu đủ năng lượng để trở nên kích thích. Khi một nguyên tử trở lại trạng thái năng lượng thấp hơn, nó sẽ giải phóng một photon (ánh sáng).
Đèn neon hoạt động như thế nào?
Bạn có thể tự làm biển hiệu đèn neon giả , nhưng đèn neon thật bao gồm một ống thủy tinh chứa đầy một lượng nhỏ khí neon (áp suất thấp) . Neon được sử dụng vì nó là một trong những khí trơ . Một đặc điểm của các nguyên tố này là mỗi nguyên tử có một lớp vỏ điện tử được lấp đầy, vì vậy các nguyên tử này không phản ứng với các nguyên tử khác và cần rất nhiều năng lượng để loại bỏ một điện tử .
Có một điện cực ở mỗi đầu của ống. Đèn neon thực sự được cung cấp năng lượng bởi AC (dòng điện xoay chiều) hoặc DC (dòng điện một chiều), nhưng nếu sử dụng dòng điện một chiều, ánh sáng chỉ được nhìn thấy xung quanh một điện cực. AC được sử dụng cho hầu hết các đèn neon mà bạn nhìn thấy.
Khi một điện áp được đặt vào các cực (khoảng 15.000 vôn), đủ năng lượng được cung cấp để loại bỏ một electron bên ngoài khỏi các nguyên tử neon. Nếu không có đủ điện áp, sẽ không có đủ động năng để các electron thoát ra khỏi nguyên tử của chúng và sẽ không có gì xảy ra. Các nguyên tử neon tích điện dương ( cation ) bị hút về cực âm, trong khi các electron tự do bị hút về cực dương. Những hạt tích điện này, được gọi là plasma , hoàn thành mạch điện của đèn.
Vậy ánh sáng đến từ đâu? Các nguyên tử trong ống chuyển động, va chạm vào nhau. Chúng truyền năng lượng cho nhau, cộng với rất nhiều nhiệt được tạo ra. Trong khi một số electron thoát ra khỏi nguyên tử của chúng, những electron khác thu đủ năng lượng để ” kích thích”.«. Điều này có nghĩa là chúng có trạng thái năng lượng cao hơn. Phấn khích giống như leo lên một cái thang, trong đó một electron có thể ở trên một bậc nhất định của thang, chứ không phải ở bất kỳ vị trí nào dọc theo chiều dài của nó. Electron có thể trở lại năng lượng ban đầu (trạng thái cơ bản) bằng cách giải phóng năng lượng đó dưới dạng photon (ánh sáng). Màu sắc của ánh sáng được tạo ra phụ thuộc vào khoảng cách của năng lượng kích thích so với năng lượng ban đầu. Giống như khoảng cách giữa các bậc thang, đây là một khoảng cố định. , mỗi electron bị kích thích trong nguyên tử giải phóng một photon có bước sóng đặc trưng. Nói cách khác, mỗi khí hiếm bị kích thích giải phóng một màu ánh sáng đặc trưng. Đối với đèn neon, đây là ánh sáng màu đỏ cam.
Các màu khác của ánh sáng được tạo ra như thế nào
Bạn nhìn thấy nhiều màu sắc khác nhau của biển báo, vì vậy bạn có thể thắc mắc cách thức hoạt động của biển báo này. Có hai cách chính để tạo ra các màu ánh sáng khác với màu đỏ cam của đèn neon. Một cách là sử dụng một loại khí khác hoặc hỗn hợp khí để tạo ra màu sắc. Như đã đề cập ở trên, mỗi khí hiếm phát ra một màu ánh sáng đặc trưng. Ví dụ, helium phát sáng màu hồng, krypton có màu xanh lá cây và argon có màu xanh lam. Nếu các khí được trộn lẫn, có thể tạo ra màu trung gian.
Một cách khác để tạo ra màu sắc là phủ lên thủy tinh một chất phốt pho hoặc hóa chất khác sẽ phát sáng một màu nhất định khi được cung cấp năng lượng. Do có nhiều loại lớp phủ khác nhau, hầu hết các đèn hiện đại không còn sử dụng đèn neon nữa mà thay vào đó là đèn huỳnh quang dựa trên sự phóng điện thủy ngân/argon và lớp phủ phốt pho. Nếu bạn thấy ánh sáng trong suốt phát sáng một màu, đó là ánh sáng khí hiếm.
Một cách khác để thay đổi màu sắc của ánh sáng, mặc dù không được sử dụng trong thiết bị chiếu sáng, là kiểm soát nguồn điện cung cấp cho đèn. Mặc dù bạn thường nhìn thấy một màu cho mỗi nguyên tố trong ánh sáng, nhưng thực tế có các mức năng lượng khác nhau dành cho các electron bị kích thích, tương ứng với quang phổ ánh sáng mà nguyên tố đó có thể tạo ra.
Tóm tắt lịch sử của đèn neon
Henry Geissler (1857)
- Geissler được coi là cha đẻ của đèn huỳnh quang. “Ống Geissler” của ông là một ống thủy tinh có các điện cực ở mỗi đầu chứa khí ở áp suất chân không một phần. Ông đã thử nghiệm với dòng hồ quang qua nhiều loại khí khác nhau để tạo ra ánh sáng. Ống này là cơ sở cho đèn neon, đèn hơi thủy ngân, đèn huỳnh quang, đèn natri và đèn halogen kim loại.
William Ramsay và Morris W. Travers (1898)
- Ramsay và Travers đã tạo ra một chiếc đèn neon, nhưng neon cực kỳ hiếm nên phát minh này không mang lại lợi nhuận.
Daniel McFarlan Moore (1904)
- Moore đã lắp đặt “Moore Tube” về mặt thương mại, chạy một hồ quang điện qua nitơ và carbon dioxide để tạo ra ánh sáng.
Georges-Claude (1902)
- Trong khi Claude không phát minh ra đèn neon, ông đã nghĩ ra một phương pháp cách ly neon với không khí, làm cho ánh sáng có giá cả phải chăng. Đèn neon được Georges Claude trình diễn vào tháng 12 năm 1910 tại Paris Motor Show. Claude ban đầu làm việc với thiết kế của Moore, nhưng đã phát triển thiết kế đèn đáng tin cậy của riêng mình và dồn vào thị trường đèn cho đến những năm 1930.
