帽子让夜晚的城市嘶嘶作响 有生命?鲜艳 霓虹灯 发挥了重要作用。如果你曾经看过灯光 在东京，纽约市或伦敦跳舞，你会知道 正是我的意思。整条街道似乎在这一刻活了起来 霓虹灯亮起。严格来说，灯充满了氖气 只能使红光，您需要其他气体才能使其他气体 颜色。事实上，通过混合不同的气体，可以制成 超过 150 种不同颜色的“霓虹灯”——为黑夜涂漆 天空几乎任何你喜欢的颜色!让我们仔细看看如何 这些东西是有效的。

　　原子如何使光栩栩如生

　　如果您已经阅读了我们的文章 光，你会知道原子 当它们吸收能量并变得“兴奋”时产生光。在 它们的兴奋状态，它们也不稳定——所以它们很快就会发出来。 他们吸收的能量使自己恢复正常。他们 通过发出微小的光能包来做到这一点 叫 光子.

　　你可以用这个想法来制作 一盏电灯。假设你装满一个装满原子的管子，并且 两端密封。现在放一些 电气 管内的装置，可以不断向原子提供能量。 当你打开电源时，原子会不断地得到 兴奋并发出光芒。这几乎就是一个 日光灯 有效——这也是霓虹灯的工作原理。 (让我们顺便指出，这是如何 激光 也可以，尽管在激光中 出射光被制成超集中光束。

　　照片：德克萨斯州“孤星”旗帜的霓虹灯标志版本 在德克萨斯大学德克萨斯文化研究所。看看 右边的特写照片，你会看到国旗中的每个“条纹”都是由一个单独的玻璃管制成的，有点像你在厨房或教室里可能有的荧光灯条。 “星星”包含经过加热的单管，在热时弯曲成角度， 然后再次冷却。您可以制作各种字母，字符和 以这种方式弯曲管子的其他形状。 照片由Carol Highsmith提供 美国国会图书馆.

　　霓虹灯的工作原理

　　艺术品：显示贵族位置的元素周期表 燃气氖。它在桌子上很高，这意味着它有小而轻的原子。

　　霓虹灯是充满氖气的密封玻璃管，它是 一种所谓的“惰性”(惰性或非反应性)气体 元素周期表的最右边。(有微量的霓虹灯 在我们周围的空气中：深呼吸，你会呼吸 霓虹灯的体积像橙色的点一样大!

　　霓虹灯管的两端都有电气端子。在一次 结束，有一个负端子(“-ve”，显示为蓝色);在 另一端有一个正端(“+ve”，显示为绿色)。

　　当管子关闭时，它含有普通的氖气原子(棕色圆圈)。

　　将端子安装到 高压电源(约 15，000 伏 — 因为您需要很多 的“电力”使事情发生)并打开，您将 从字面上开始将氖原子拉开。 一些原子会失去电子，变成带正电的离子(大绿点)。 带正电时，这些氖离子将倾向于向负电端子移动。

　　氖原子失去的电子(小蓝点)带负电，因此它们 以相反的方式冲向管子另一端的正极端子。

　　在所有这些匆忙中，原子、离子和电子不断与一个碰撞。 另一个。这些碰撞产生了突然的能量粉碎 激发原子和离子，使它们发出红光的光子。

　　如此多的碰撞发生得如此之快，以至于你得到一个 来自管子的红光不断嗡嗡作响。你也会得到相当多的能量 关闭为 热.如果你曾经站在霓虹灯附近，你就会知道他们 可能会变得很热。那是因为原子发出了很多。 的隐形 红外辐射 (换句话说，热量)以及 作为可见辐射(俗称红光)。

　　为什么霓虹灯是红色的?

　　原子内部的能级有点像梯子上的梯级或 楼梯上的台阶。电子只能在梯级或台阶上， 不在两者之间的间隙上。这意味着原子可以吸收或释放 仅在固定大小的数据包中的能量(称为 量子，即 量子的复数)和不同化学元素的原子将 给出更大或更小的量子，具体取决于它们 精确的内部结构。释放更大能量的原子 产生比发出较小量子的原子更高频率(更蓝)的光。 在氖中，给出的能量量子完全对应 用我们看到的红色的光。其他惰性气体使 不同的颜色。例如，氩气会产生蓝光——所以当你 看到“霓虹灯”闪耀着蓝色，你实际上是在看管子 充满氩气，而不是霓虹灯。有两种方法可以制作其他颜色。 您可以将多种气体放入同一个“氖气”管中。要制作绿色管， 你需要霓虹灯和氩气在一起。对于紫色，您将使用氩气和 氙。 您还可以通过粉刷墙壁来更改管子的颜色 使用不同颜色的荧光粉。因此，您可以使用涂在红色上的蓝色荧光粉 霓虹灯管产生粉红色的光，或绿色荧光粉与红色霓虹灯产生橙色光。

　　照片：当氖原子中的电子从其“激发”状态返回到其“基”(未激发)状态时， 它们发出称为量子的能量包，我们的眼睛将其视为红光。 在氩原子中，量子更大，我们的眼睛将它们视为更高频率的蓝光。

　　为什么是“冷阴极”?

　　您有时会看到霓虹灯标志被称为 冷阴极照明.这不行 除非您了解各种其他电气设备使用 热 阴极。但是阴极到底是什么...?

　　在具有两个电术语的灯中，正极端子称为 阳极 (上面艺术品中的绿色终端)和负极的终端称为 阴极 (左侧的蓝色终端)。在热阴极装置中，阴极必须用灯丝(小 加热元件)，所以电子“蒸发”了它的表面，然后做了一些有用的事情。热阴极用于真空管，以前用作计算机开关 晶体管 被发明了。它们也用于 阴极射线管，例如在老式电视中制作图片的那些(那些在后面突出的真正古老的电视之一)和 图形跟踪 上 示波器.你在这种电视屏幕上看到的光来自阴极加热时释放的能量，因此它会释放电子。电子(历史上称为“阴极射线”)在沿着管子飞下并撞到前面的荧光粉涂层屏幕时，就会产生您的电视画面。在霓虹灯中，光是由两个电极之间的空间中激发气体原子产生的，不需要热阴极。但仅仅因为阴极没有加热，并不意味着霓虹灯是冷的;事实上，如果你站在霓虹灯附近的任何地方，你会发现霓虹灯出奇地热!

　　谁发明了霓虹灯?

　　如果没有霓虹灯，霓虹灯显然不会存在，霓虹灯是英国科学家在1898年6月发现的气体 威廉·拉姆齐 (1852–1916).拉姆齐对氖(以及其他惰性气体——他称之为“大气中的稀有气体”)的研究为他赢得了 1904年诺贝尔化学奖.

　　大约十年后，法国化学工程师 乔治·克劳德 (1870-1960)发明了霓虹灯，并于1910年3月7日申请了他最初的法国专利。同年，他在巴黎车展上首次公开展示了霓虹灯，使用了两盏巨大的12米(39英尺)灯。到 1913 年，霓虹灯开始用于法国广告招牌，尽管直到 1920 年代才进入美国。

　　这是克劳德在1915年提交的美国专利的一个引人入胜的插图。您可以在顶部看到主霓虹灯管(我已经 红色)，其两端有两个电极(黄色)。克劳德发现氖气中的杂质会严重影响他的灯的工作效果，因此中间的装置设计用于在管子电点亮之前净化氖灯，然后移除。蓝线是真空泵的链接;绿色烧瓶中含有木材或木炭以吸收杂质;下面较大的橙色容器含有液态空气。这些东西一起进行了克劳德所描述的“非常有效的现场净化过程，以获得高度纯度的霓虹灯”。

　　作品：来自 美国专利1，125，476：发光管照明系统 作者：乔治·克劳德。1915 年 1 月 19 日，由美国专利商标局提供。