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灯泡的工作原理

由:汤姆哈里斯

©2001 HowStuffWorks

灯泡发明之前,照亮了世界之后太阳倒下是一项混乱,艰难,危险的任务。这需要很多蜡烛火把要完全照亮一个大房间,油灯虽然相当有效,但往往会在附近的任何东西上留下煤烟的残留。

19世纪中期,当电力科学真正开始发展时,世界各地的发明家都在争相设计一种实用的、负担得起的家用电器照明设备。英国人约瑟夫·斯旺爵士和美国人托马斯·爱迪生几乎在同一时间(分别在1878年和1879年)都做对了,在25年内,世界各地有数百万人安装了它在他们家里照明。易于使用的技术是对旧方式的极大改进,世界从未倒退。

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这一历史性转折的惊人之处在于,灯泡本身再简单不过了。现代的灯泡,自爱迪生的模型以来并没有太大的变化,只是由少数几个部件组成。在本文中,我们将看到这些部件如何组合在一起连续几个小时产生明亮的光。

光基础知识

是一种能被释放的能量形式吗原子.它是由许多小粒子状的包组成的,这些包有能量和动量,但没有质量。这些粒子叫做光光子,是光的最基本单位。(有关更多信息,请参见光线是如何工作的.)

原子释放光子时,他们电子变得兴奋。如果你读过原子是如何工作的,那么你就知道电子是带负电荷的粒子,它围绕着原子核(原子核带正电荷)移动。一个原子的电子有不同的能量级别,这取决于几个因素,包括它们的速度和到原子核的距离。不同能级的电子占据不同的轨道。一般来说,能量较大的电子在远离原子核的轨道上运动。当原子获得或失去能量时,这种变化以电子的运动来表示。当某物将能量传递给原子时,电子可能会暂时被推到更高的轨道上(离原子核更远)。电子只在这个位置停留了很短的一秒;几乎立刻,它就被拉回原子核,回到原来的轨道。当它回到原来的轨道时,电子以光子的形式释放额外的能量,在某些情况下是光子。

波长发出的光的多少(这决定了它的颜色)取决于释放多少能量,而释放多少又取决于电子的特定位置。因此,不同种类的原子会释放出不同种类的光子。换句话说,光的颜色是由被激发的原子类型决定的。

这是在几乎所有光源中工作的基本机制。这些源之间的主要区别在于激发原子的过程。

在下一节中,我们将看看灯泡的不同部分。