Comment fonctionnent les lampes au néon Expliquez que Stuff
u'est rend les villes de nuit fizz et craquelé avec la vie? lampes au néon de couleurs vives jouent un rôle énorme. Si vous avez déjà vu les lumières qui dansent à Tokyo, New York, ou Londres, vous saurez exactement ce que je veux dire. Des rues entières semblent sauter en vie la minute, le néon allume. Au sens strict, les lampes remplies de gaz néon peut faire que la lumière rouge et vous avez besoin d'autres gaz pour faire d'autres couleurs. En fait, par mélange de gaz différents, il est possible de faire plus de 150 couleurs différentes de « néon » lumière et peindre le ciel de nuit avec presque toutes les couleurs que vous aimez! Jetons un coup d'oeil de plus près comment ces choses fonctionnent.
Photo: Neon Lights dans le quartier Shinjuku de Tokyo, au Japon. Photo courtoisie Lynn Jenkins de l'imagerie de défense.
Comment les atomes font la lumière viennent à la vie
Si vous avez lu notre article sur la lumière. vous saurez que les atomes produisent de la lumière quand ils absorbent l'énergie et de devenir « excité ». Dans leur état excité, ils sont aussi instables, ils donnent rapidement l'énergie dont ils ont absorbé pour se retourner à la normale. Ils le font en donnant des petits paquets d'énergie lumineuse appelés photons.
Vous pouvez utiliser cette idée de faire une lumière électrique. Supposons que vous remplissez un tube plein d'atomes et sceller aux deux extrémités. Maintenant mettre une sorte de dispositif électrique à l'intérieur du tube qui peut maintenir l'énergie d'alimentation aux atomes. Lorsque vous allumez la puissance, les atomes seront constamment se énerver et donner la lumière. C'est à peu près comment fonctionne et une lampe fluorescente, il est comment une lampe au néon fonctionne aussi bien. (Notons aussi au passage que c'est comment un laser fonctionne aussi, bien que dans un laser la lumière sortant est transformé en un faisceau super concentré.)
Comment fonctionnent les lampes au néon
Pourquoi est-rouge clair au néon?
Photo: Lorsque des électrons dans les atomes de néon reviennent de leur état « excité » à leur état « terrain » (non excité), ils donnent des paquets de quanta d'énergie appelé que nos yeux voient comme la lumière rouge. Dans les atomes d'argon, les quanta sont plus grandes et nos yeux les voient comme la lumière bleue plus haute fréquence.
Les niveaux d'énergie à l'intérieur des atomes sont un peu comme les barreaux d'une échelle ou d'étapes sur un escalier. Électrons ne peut être sur les barreaux ou pas, non pas sur les lacunes entre les deux. Cela signifie que les atomes peuvent absorber ou libérer seulement l'énergie dans des paquets de taille fixe (appelés quanta. Qui est le pluriel de quantum) et les atomes de différents éléments chimiques donnera à quanta qui sont plus ou moins importantes en fonction de leur structure interne précise. Les atomes qui donnent des grandes quanta d'énergie font à fréquence plus élevée (plus bleu) de lumière que les atomes qui donnent des quanta plus petit. Dans le néon, les quanta d'énergie qui sont donnés correspondent exactement à la lumière que nous voyons en rouge. D'autres gaz nobles font la lumière de couleurs différentes. Argon, par exemple, fait-bleu clair donc quand vous voyez des lampes bleu brillant, vous cherchez réellement « néon » à tubes remplis d'argon, néon pas. Il y a deux façons de faire d'autres couleurs. Vous pouvez mettre plus d'un gaz dans le même tube « néon ». Pour tubes verts, vous avez besoin de néon et de l'argon ensemble. Pour pourpre, vous utiliseriez l'argon et le xénon. Vous pouvez également changer la couleur d'un tube fait en peignant ses murs avec luminophores de couleurs différentes. Vous pouvez donc utiliser un phosphore bleu peint sur un tube au néon rouge pour faire la lumière rose, ou un phosphore vert avec néon rouge pour faire la lumière orange.
Pourquoi « cathode froide »?
Vous verrez parfois des enseignes au néon appelés un exemple d'éclairage à cathode froide. Cela n'a pas de sens que si vous comprenez que divers autres appareils électriques utilisent une cathode chaude. Mais ce qui est une cathode de toute façon.
Dans une lampe à deux termes électriques, la borne positive est appelée l'anode (la borne verte dans l'oeuvre d'art au-dessus) et le négatif est appelée la cathode (la borne bleue sur la gauche). Dans un dispositif à cathode chaude, la cathode doit être chauffée avec un filament (un petit élément chauffant) si les électrons « bouillir » sa surface puis faire quelque chose d'utile. cathodes chaudes ont été utilisés dans des tubes à vide, qui ont été utilisés en tant que commutateurs de l'ordinateur avant de transistors ont été inventées. Ils sont également utilisés dans des tubes à rayons cathodiques. tels que ceux qui font l'image dans une télévision ancienne (un de ceux vraiment vieux qui colle à l'arrière) et le graphique-traces sur oscilloscopes. La lumière que vous voyez sur ce type d'écran du téléviseur provient de l'énergie libérée lorsque la cathode est chauffée il émet des électrons. Les électrons (qui ont été historiquement connus comme « rayons cathodiques ») font l'image du téléviseur quand ils volent dans le tube et smash dans l'écran phosphorée à l'avant. Dans une lampe au néon, la lumière est faite par des atomes de gaz excitant dans l'espace entre deux électrodes et il n'y a pas besoin d'une cathode chaude. Mais juste parce que la cathode est pas chauffée, il ne suit pas qu'une lampe au néon est froid; En effet, vous trouverez des lampes au néon étonnamment chaud si vous tenez partout près de chez eux!
Qui a inventé les lampes au néon?
Voici une illustration fascinante du brevet américain de Claude, déposé en 1915. Vous pouvez voir le principal tube néon en haut (que je suis de couleur rouge), avec ses deux électrodes (jaune) à chaque extrémité. Claude avait découvert que les impuretés dans le gaz néon pourraient sérieusement affecter la manière dont ses lampes a travaillé, de sorte que les morceaux de l'appareil au milieu ont été conçus pour purifier le néon avant que le tube a été allumé électriquement, puis retiré. La ligne bleue est un lien vers une pompe à vide; le flacon vert contient du bois ou du charbon de bois pour absorber les impuretés; et le gros navire orange contient sous air liquide. Ensemble, ces choses réalisées ce que Claude a décrit comme « un processus de purification très efficace sur place afin d'obtenir un haut degré de pureté du néon. »
En savoir plus
Pour les lecteurs plus âgés
Pour les plus jeunes lecteurs
- NASA: Launchpad Neon Lights - Spectroscopie en action. Une simple introduction aux néons et comment le principe de différents gaz rendant les couleurs différentes peuvent être utilisées dans la recherche astronomique.
- La fabrication des enseignes au néon. Une introduction aux personnes qui enseignes au néon de l'artisanat, du musée de Hong Kong pour la culture visuelle.
- Enseignes au néon. Un diaporama vidéo d'enseignes au néon à Las Vegas et environs.