Vì sao đèn ống có thể phát ra ánh sáng nhiều màu?

Cảnh chiều hôm vừa buông xuống, đèn hoa bật sáng. Đèn ống màu sắc đẹp rực rỡ hợp thành các loại chữ viết và hình vẽ, trang điểm cho toàn khu phố tấp nập như kiểu pháo hoa rực sáng, làm cho con ngươi mắt xem không kịp.

Khi ngắm nhìn cảnh đẹp phố phường này, bạn có bao giờ nghĩ đến: vì sao đèn ống có thể phát ra ánh sáng nhiều màu sắc không?

Loại đèn điện loài người sử dụng sớm nhất là đèn dây tóc, sản phẩm do nhà phát minh Eđison chế tạo ra. Loại bóng đèn này cho dòng điện đi qua dây tóc đèn, sau khi đạt đến trạng thái nung trắng ra thì phát sáng, hiệu suất rất thấp, vì đại bộ phận điện năng đều biến thành nhiệt tiêu hao mất đi, chỉ có một phần nhỏ chuyển hoá thành ánh sáng. Năm 1802, nhà khoa học Mĩ Hubert, đã đặt giả thiết, nếu trong ống thuỷ tinh chân không không lắp dây tóc đèn, mà nạp một số chất khí, để chất khí bị kích thích phát ra ánh sáng, là có thể giảm thiểu tiêu hao nhiệt? Thế là ông nạp một lượng nhỏ hơi thuỷ ngân vào trong ống đèn chân không, đưa vào hai điện cực ở hai đầu của ống đèn, sau khi đặt điện áp lên, dưới sự kích phát của hồ quang điện, hơi thuỷ ngân phát ra ánh sáng loá mắt. Quang phổ của loại ánh đèn này gần với ánh Mặt Trời, độ chói rất mạnh, rất thích hợp với việc quay phim.
Về sau người ta hay gọi nó là đèn thuỷ ngân.

Thành công của đèn thuỷ ngân gây cho người ta hào hứng. Đèn thuỷ ngân sau khi thông điện đã có thể phát sáng, vậy với các chất khí khác có được như vậy không? Có người đã nghĩ ngay đến vài loại khí trơ có tính chất rất cứng nhắc mà đã được các nhà khoa học tìm ra trước đấy mười mấy năm. Loại chất khí này có tính chất rất ổn định, hầu như không sinh ra phản ứng với vật chất khác, dùng chúng để chịu kích thích mà phát ra ánh sáng quả là một sự chọn lựa rất tốt.

Năm 1910, nhà hoá học Claude, người Pháp, đã nạp nêon – chất khí trơ không màu, vào ống đèn. Sau khi thông điện, khí nêon chịu sự kích phát của điện trường, phóng ra ánh sáng màu vỏ quýt. Ánh sáng đỏ do đèn nêon phóng ra có lực xuyên thấu rất mạnh trong không khí, có thể xuyên qua sương mù dày. Vì vậy, đèn nêon thường được dùng trong các đèn báo ở bến cảng, sân bay và các tuyến giao thông. Căn cứ vào phiên âm tiếng Anh của chữ “nêon”, người ta gọi loại đèn đó là đèn nêon hay nê ông.

Acgon là một loại khí trơ khác, hàm lượng của nó trong không khí đạt 1%, tương đối dễ thu được. Dưới sự kích thích của điện trường, acgon sẽ phát ra ánh sáng màu chàm nhạt, vì vậy nó cũng được dùng để nạp vào trong ống đèn ống. Ngoài nêon và acgon ra, còn có đèn ống được nạp khí heli, nó có thể phóng ra ánh sáng đỏ nhạt. Có loại đèn ống còn nạp hỗn hợp của bốn loại chất khí (hoặc ba loại, hai loại) nêon, acgon, heli và hơi thuỷ ngân v.v.

Do tỉ lệ khác nhau của các loại chất khí mà người ta nhận được đèn ống có nhiều màu sắc khác nhau.

Thế thì, vì sao ánh sáng phát ra của các chất khí khác nhau lại có màu sắc khác nhau nhỉ? Chúng ta biết rằng, nguyên tử do hạt nhân nguyên tử và một vài electron quay xung quanh nó cấu thành. Electron vòng trong chịu sự kích thích của điện trường có thể hấp thu “một suất” năng lượng và nhảy sang một quỹ đạo vòng ngoài nào đó, ở vào trạng thái chịu kích thích. Do trạng thái chịu kích thích rất không ổn định, chẳng mấy chốc nó lại có thể nhảy trở lại qũy đạo ban đầu, và bức xạ ra “suất” năng lượng vừa mới hấp thu được đó dưới hình thức ánh sáng. Suất năng lượng đó vừa đúng bằng hiệu số năng lượng của nguyên tử ở trạng thái chịu kích thích và trạng thái ban đầu. Rõ ràng là chất khí khác nhau có kết cấu nguyên tử khác nhau và cấp năng lượng, mức năng lượng hấp thu và bức xạ đó có lớn, có nhỏ. Cho nên tần số của ánh sáng bức xạ do “một suất” năng lượng đó quyết định cũng khác nhau, mà màu sắc của ánh sáng hoàn toàn do tần số quyết định. Vì vậy, đèn ống nạp các loại chất khí khác nhau liền phát ra ánh sáng có nhiều màu sắc.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Hỏi đáp & Tư vấn © 2013 Hỏi đáp tư vấn