孩子须知的生活中的化学现象:霓虹灯为什么是五颜六色的

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生活中的化学现象:霓虹灯为什么是五颜六色的

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生活中的化学现象

小美的姑姑生活在农村,与小美家离得很远,所以姑姑不经常来小美家。

暑假的时候,姑姑带来了小表妹西西。西西很乖巧,小美很喜欢她。

这天晚上,吃完晚饭后,小美跟长辈们打了招呼后,就带着表妹去公园了。公园里可热闹了,孩子们有的在滑旱冰,有的玩玩具车,也有的在玩电子设备,这可把西西看花眼了。

“姐姐,这么多好玩的东西,真好。”西西说。

“那你以后经常来呀,现在交通很方便。”

小美说完,西西点了点头,但转眼,眼神又转向别处了,原来西西在看公园边上闪烁的霓虹灯。

“西西,我们不能走太远,晚上不安全。”小美提醒她。

“我知道,我就是好奇,为什么灯能有那么多颜色。”

“因为那是霓虹灯啊,与我们家里用的灯不一样的。”

“那为什么不一样呢?”

“你这可把我难倒了,不过我爸知道,他是老师嘛……”小美有点不好意思。

暮色降临,华灯初上。色彩绚丽的霓虹灯组成了各种文字和图案,把整个闹市区装点得如火树银花一般,让人目不暇接。

当你在观察这城市美景时,可曾想过,为什么霓虹灯会发出五颜六色的光呢?

原因解释:

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人类最早使用的电灯叫白炽灯,是发明家爱迪生研制成功的。这种灯是让电流通过灯丝,达到白炽状态后发光,效率很低,因为大部分电能都变成了热耗损掉了,只有小部分转化为光。1802年,美国有位科学家叫休伊特,他设想,如果在真空的玻璃管里不装灯丝,而填充一些气体,让气体受激发光,岂不可以减少热损耗?于是他把少量水银蒸气填充到真空管里,在灯管的两端引出两个电极,加上电压后,水银蒸气在电弧激发下发出炫目的辉光。这种灯光光谱与太阳光接近,亮度很强,很适合于拍摄电影。后来,大家都叫它水银灯。

水银灯的成功引起了人们的兴趣,既然水银蒸气通电后会发光,那么别的气体行不行呢?于是有人想起,在十几年前化学家们找到了几种性格很不活泼的惰性气体。这类气体性质很稳定,几乎不与别的物质发生反应,用它们来受激发光倒是一个很好的选择。1910年,法国化学家克劳德把无色的惰性气体氖充入灯管,通电后,氖气受到电场的激发,放出橘红色的光。氖灯射出的红光,在空气中穿透力很强,可以穿过浓雾。因此氖灯常用在港口、机场和交通线的灯标上。根据“氖灯”的英文译音,人们把这类灯叫作霓虹灯。

氩是另一种惰性气体,在空气里含量大约为1%,比较容易获得,在电场的激发下,氩会射出浅蓝色的光,因此它也被用来填充到霓虹灯管里。除了氖和氩之外,有的霓虹灯里充进氦气,它会射出淡红色的光;有的霓虹灯还充进了氖、氩、氦和水银蒸气四种气体(或三种、两种)的混合物,由于各种气体的比例不同,便能获得五颜六色的霓虹灯了。

那么,为什么不同的气体发出的光会有不同的颜色呢?我们知道,原子是由原子核和若干绕核旋转的电子组成的。电子允许在若干特定的轨道上运行。内层的电子受到电场的激发会吸收“一份”能量跃迁到某个外层轨道上,处于受激状态。由于受激状态很不稳定,过不了一会儿,电子又会跃迁回原来的轨道,并把刚才吸收的那“一份”能量以光的形式辐射出来。这一份能量恰好等于原子在受激状态和初始状态的能量之差。显然,不同的气体有不同的原子结构和能级,吸收和辐射的那一份能量就有大有小。所以由这“一份”能量决定的辐射光的频率就不一样,而光的颜色完全由频率决定,所以,充入各种不同气体的霓虹灯,就发出了五颜六色的光。

知识小链接

惰性气体又称稀有气体,是指元素周期表上的18族元素(IUPAC新规定,即原来的0族)。在常温常压下,它们都是无色无味的单原子气体,很难进行化学反应。天然存在的惰性气体有六种,即氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)和具放射性的氡(Rn)。

同学们现在知道了:霓虹灯为什么是五颜六色的了吧?

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