電光源的新軍氣體放電

自從愛迪生發明了電燈以來，黑暗就開始在我們面前退卻，城市的夜晚變得明亮起來.但是現在，當夜晚走到大街上時，在琳瑯滿目的燈中，幾乎找不到愛迪生辛辛苦苦發明的白熾燈了.霓虹燈#65380;日光燈#65380;鈉燈#65380;節能燈占了主角，這是一支電光照明的新軍，它們使我們城市的夜景變得五光十色#65380;流光溢彩，而且更加省電，它們的原理都是氣體放電.

什么是氣體放電呢?

我們知道最古老的電燈是白熾燈，白熾燈的玻璃燈泡里有一根極細的卷曲起來的鎢絲，電阻很大又耐高溫.當電流通過燈絲時產生高熱，燈絲發光.白熾燈燈泡在點亮時，溫度很高，摸起來燙手.所以它不僅發光，也發出大量的熱，發光效率低，浪費了能源.用氣體放電原理制造的燈，例如日光燈，就沒有這個缺點，發光的時候不熱，所以發光效率高.

在我們的印象里，氣體是不導電的.220 V電壓下，電源線的兩頭很靠近也不會放電，我們也不會因為靠近墻上的電源插座而觸電.所以氣體導電是有一定條件的.在1標準大氣壓下空氣要放電是可能的，只是需要非常強的電場或借助于尖端放電產生強電場的方式.氣體放電通常在部分被抽成真空的氣體放電管內進行，日光燈管等也稱為氣體放電管.

一般情況下，由于大氣中空氣分子的密度很高，電子在里面運動很困難，就像在人頭攢動的商場或車站，一位百米運動健將跑不快一樣.電子在電場作用下加速， 僅跑幾個微米便會與其他原子碰撞，將能量轉移給原子，自己慢下來.當把管內的空氣抽到一定稀薄狀態時，電子跑起來就順當多了，在很長的距離上不碰到原子，這樣才有足夠時間在電場里加速獲得足夠能量.有了足夠的能量，電子再碰撞到氣體的原子時，情況就大不一樣，電子的能量足以把原子外圍的電子碰出來，而被撞的原子由于缺少了電子，就從中性的變成了帶正電的離子.新的游離電子在電場中被加速，繼續撞擊其他原子，如此過程循環下去，1個電子撞擊后變成2個電子(1個原有的外加上被游離出來的)，2個電子繼續撞擊，變成4個#65380;8個#65380;16個#65380;32個……于是很快產生大量可導電的電子，在氣體放電管中形成大量的電子流，這就是氣體放電.

現在有一個問題，就是氣體放電需要較強電場，也就是在氣體放電管兩端加上高電壓，氣體原子才能被激活，在220 V電壓下是做不到的，如日光燈需要瞬時的高電壓才能被激活.所以日光燈管不能簡單地接在220 V的電源上，還需要一些其他的裝置，這個裝置的作用如下:

1. 加熱燈管兩端的燈絲，電子獲得足夠的能量跑到空間里.

2. 在燈管兩端加瞬時高電壓以加速電子，碰撞原子產生更多的游離電子，再加速.原本不易導電的氣體燈管，突然變成容易導電的電離氣體，燈管的電阻急劇變小，電流增大.

3. 降低兩端的電壓，維持穩定的電流.

我們經常看到的氣體放電光源，如街上的路燈，那種白亮亮的是高壓水銀燈，黃色的是高壓鈉光燈.雖然鈉燈的顏色發黃，但是發光效率幾乎比白熾燈高7倍多.還有一種俗稱“小太陽”的氙燈，也是氣體放電管，叫鹵素燈，一個偌大的廣場只需要一盞就夠了，光色近似太陽光.霓虹燈是老資格的氣體放電管，淡綠色的霓虹燈里充有氦氣，鮮紅的充有氖氣.

氣體放電的家族很大，不僅在照明上，在科學研究上也有廣泛的應用.

責任編輯蔡華杰