辉光球——不止酷炫那么简单||趣味科学
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说起辉光球,我们听着这个名字可能不太懂,感觉这个东西好像很高大上的样子。说实话,小编一开始也没听过这个名字。然而一看到实物,诶,就是它啊!
其实辉光球对于大家来讲一点都不陌生,可以说我们小的时候就见过它。小的时候看电视,那些科幻电视剧里的大反派通常都住在阴暗的山洞里,还用一些奇奇怪怪的东西装饰,而无辜的辉光球有的用来营造那种诡异的气氛,有的成为大坏蛋手中厉害的法器。
其实这样的设计也是情有可原的,辉光球确实给人一种魔幻的感觉。那让我们用物理知识来解释一下这“魔幻”的现象。
辉光球的外壳是直径几十厘米的高强度玻璃球壳,球内充有稀薄的惰性气体(如氩气等),玻璃球中央有一个黑色球状电极。球的底部有一块振荡电路板,通过电源变换器,将12V低压直流电转变为高压高频电压加在电极上。
通电后,振荡电路产生高频电压电场。当手指轻轻触摸玻璃球表面,我们知道人体是导电的,气体在极间电场中电离、复合、而发生辉光。所以辉光球发光是低压气体(或叫稀疏气体)在高频强电场中的放电现象。由于电极上电压很高,故所发生的光是一些辐射状的辉光,绚丽多彩,光芒四射,在黑暗中非常好看。
在自然界中这种现象也是存在的,北极光就是一种辉光,它是位于海平面以上800-1000公里的高空的气体,由于受到外界空间高速粒子的轰击,而发出的冷辉光所形成的极光束。
应用
辉光球的发明当然不仅仅是为了一个漂亮的装饰品,根据其原理我们也衍生出了很多实际应用,比如氙气灯、霓虹灯、日光灯。
氙气灯大多数都用在车辆的行车灯上,它的辉度很高,电极的寿命长达数千小时,对提升夜间及雾中驾驶视线清晰度有明显的效果,应用在车辆照明上十分合适。
霓虹灯管是一个两端有电极的密封玻璃管,其中填充了一些低气压的气体。几千伏的电压施加在电极上,电离管中的气体使其发出光。光的颜色取决于管中的气体,氖气会发出一种流行的橙色光,使用其他气体会产生其他颜色,例如氢(红色)、氦(黄色)、二氧化碳(白色)、汞蒸气(蓝色)。人们用它来装饰自己的店面,使大都市的夜晚显得十分繁华。
日光灯又叫荧光灯,是利用低气压的汞蒸气在通电后释放紫外线,从而使荧光粉发出可见光的原理发光,因此它属于低气压弧光放电光源。它的省电效果好,安全节能,十分适合作为照明光源。
如果大家想近距离观赏到辉光球的魔幻,物理演示实验室有辉光球演示仪器,以及与辉光球原理类似的辉光盘,欢迎大家前来参观!