ネオンライトのしくみ (簡単な説明)
希ガスが反応しない理由の簡単なデモ
デジパブ/ゲッティイメージズ
ネオンライト カラフルで明るく、信頼性が高いため、看板、ディスプレイ、さらには空港の着陸帯でさえ使用されています.それらがどのように機能し、どのようにさまざまな色の光が生成されるのか疑問に思ったことはありませんか?
重要ポイント: ネオンライト
- ネオンライトには微量の ネオンガス 低圧下。
- 電気は、ネオン原子から電子を引き離し、イオン化するエネルギーを提供します。イオンはランプの端子に引き寄せられ、電気回路が完成します。
- 光は、ネオン原子が励起されるのに十分なエネルギーを獲得するときに生成されます。原子がより低いエネルギー状態に戻ると、光子 (光) を放出します。
ネオンライトのしくみ
あなたは作ることができます 偽のネオンサイン しかし、実際のネオン ライトは、少量 (低圧) で満たされたガラス管で構成されています。 ネオン ガス。ネオンが使われているのは、 希ガス .これらの元素の特徴の 1 つは、各原子が満たされた電子殻を持っているため、原子が他の原子と反応せず、電子を取り除くのに多くのエネルギーが必要なことです。 電子 .
チューブの両端に電極があります。ネオンライトは実際には AC (交流) または DC (直流) のいずれかを使用して動作しますが、DC 電流を使用する場合、グローは 1 つの電極の周りでしか見られません。 AC電流は、目にするほとんどのネオンライトに使用されています。
端子に電圧 (約 15,000 ボルト) を加えると、ネオン原子から外部電子を除去するのに十分なエネルギーが供給されます。十分な電圧がない場合、十分ではありません 運動エネルギー 電子が原子から逃げるため、何も起こりません。正に帯電したネオン原子 ( 陽イオン ) はマイナス端子に引き付けられ、自由電子はプラス端子に引き付けられます。これらの荷電粒子と呼ばれる プラズマ 、ランプの電気回路を完成させます。
では、光はどこから来るのでしょうか。チューブ内の原子は互いに衝突しながら動き回っています。それらは互いにエネルギーを伝達し、さらに多くの熱が生成されます。一部の電子は原子から逃れますが、他の電子は十分なエネルギーを獲得して「 興奮した '。これは、それらがより高いエネルギー状態にあることを意味します。励起されることは、はしごを登るようなもので、電子ははしごの特定の段にあり、その長さのどこにでもあるわけではありません。電子は、そのエネルギーを光子 (光) として放出することにより、元のエネルギー (基底状態) に戻ることができます。生成される光の色は、励起されたエネルギーが元のエネルギーからどれだけ離れているかによって異なります。はしごの段の間の距離のように、これは設定された間隔です。したがって、原子の各励起電子は、光子の特徴的な波長を放出します。つまり、励起された各希ガスは、特徴的な色の光を放ちます。ネオンの場合、これは赤みがかったオレンジ色のライトです。
他の色の光の生成方法
さまざまな色の標識を目にするので、これがどのように機能するのか不思議に思うかもしれません。ネオンのオレンジレッド以外の光の色を生成するには、主に 2 つの方法があります。 1 つの方法は、別のガスまたはガスの混合物を使用して色を生成することです。前述のように、各希ガスは特徴的な光の色を放出します。たとえば、ヘリウムはピンク色に、クリプトンは緑色に、 アルゴン は青色です。ガスを混合すると、中間色を生成できます。
色を生成するもう 1 つの方法は、通電すると特定の色に光る蛍光体またはその他の化学物質でガラスをコーティングすることです。さまざまなコーティングが利用できるため、最新の照明のほとんどはもはやネオンを使用しておらず、水銀/アルゴン放電と蛍光体コーティングに依存する蛍光灯です。ある色に輝く透明な光が見えたら、それは希ガスの光です。
照明器具では使用されませんが、光の色を変更する別の方法は、光に供給されるエネルギーを制御することです。通常、光の中の要素ごとに 1 つの色が見えますが、実際には励起電子が利用できるさまざまなエネルギー レベルがあり、要素が生成できる光のスペクトルに対応しています。
ネオンライトの歴史
ハインリヒ・ガイスラー (1857)
- ガイスラーは蛍光灯の父と見なされています。彼の「ガイスラー管」は、両端に電極があり、部分真空圧のガスが入ったガラス管でした。彼は、さまざまなガスにアーク電流を流して光を生成する実験を行いました。この管は、ネオン灯、水銀灯、蛍光灯、ナトリウム灯、メタルハライド灯の基礎となった。
ウィリアム・ラムゼイ & モリス・W・トラバース (1898)
- Ramsay と Travers はネオン ランプを作成しましたが、ネオンは非常にまれであったため、この発明は費用対効果が高くありませんでした。
ダニエル・マクファーラン・ムーア (1904)
- ムーアは商業的に「ムーア管」を設置し、窒素と二酸化炭素を介して電気アークを走らせて光を発生させました。
ジョージ・クロード (1902)
- クロードはネオンランプを発明しませんでしたが、ネオンを空気から隔離する方法を考案し、ライトを手頃な価格にしました.ネオンライトは、1910 年 12 月のパリ モーター ショーでジョルジュ クロードによって実演されました。クロードは当初、ムーアのデザインに協力していましたが、信頼できる独自のランプ デザインを開発し、1930 年代までランプの市場を独占していました。