灯泡为什么可以发亮？ 电灯泡的工作原理是什么？｜灯泡｜为什么╲↙

        　　在灯泡的底座上有两个金属接点，它们与电路的终端相连

         

        　　当灯泡被接到电源上时，电流就会通过电线和灯丝从一个接点流到另一个接点。固体导体中的电流其实就是自由电子（不被原子紧紧束缚的电子）从负极区域向正极区域的大量运动。

         

        　　在沿着灯丝快速移动的同时，电子会不断地撞击组成灯丝的原子。每一次撞击的能量都会使原子振动，也就是说，电流把原子加热了。细导体比粗导体更容易被加热，因为细导体对电子运动的阻碍更大。

         

        　　振动原子中被束缚的电子可能被暂时激发到一个更高的能级上。当返回初始能级时，这些电子就会以光子的形式释放多余的能量。金属原子通常释放红外光子，对于人眼来说，红外光子是不可见的。但是，如果金属原子被加热到足够高的能级（对于电灯泡来说为2,200摄氏度左右），它们就会发射大量的可见光。

         

        　　电灯泡里的灯丝是由一根极细长的钨金属丝构成的。在一个典型的60瓦的灯泡中，钨灯丝大约有2米长，但是只有0.0254厘米粗。为了全部都能放进一个很小的空间中，钨丝被排列成一个双绕线圈。也就是说，钨丝被缠成一个线圈，然后这个线圈再被缠成一个更大的线圈。在一个60瓦的灯泡中，线圈的长度还不到2.5厘米。

         

        　　因为钨丝是理想的灯丝材料，所以它用于几乎所有的白炽灯泡中。在下一部分中，我们将揭示将钨作为灯丝的原因，还将分析玻璃灯泡和惰性气体的作用。

         

        　　合适的材料

         

        　　正如我们在上一部分中了解到的那样，金属必须被加热到极高的温度才能发射足够的可见光。实际上，大多数金属在达到这个极高的温度之前就已经熔化了——振动破坏了原子之间牢固的结构键，所以材料就变成了液体。之所以用钨灯丝来制作灯泡，是因为钨具有异常高的熔化温度。

         

        　　亮，更亮，最亮

         

        　　电灯泡是按照功率来分类的，功率是指灯泡在一定时间内发出的光的量（以瓦为单位）。瓦数越高的灯泡灯丝就越大，产生的光也越多。三光灯泡有两个不同瓦数的灯丝，通常一个是50瓦，一个是100瓦。这两种灯丝被缠成独立的线圈，这些线圈最初可以用一个专用三路插座接通。利用三路插座的开关可以从三个不同的亮度级别中进行选择。选择    亮度级别时，开关只让50瓦灯丝的电路接通；选择中等亮度级别时，开关只让100瓦灯丝的电路接通；选择    亮度级别时，开关使两个灯丝的电路都接通，所以灯泡会以150瓦的功率工作。

         

        　　但是在这么高的温度下，如果满足某些条件，钨丝也会着火。燃烧是由两种化学物质之间的反应引起的，当其中的一种化学物质达到了它的着火温度的时候，燃烧就会发生。在地球上，燃烧通常是大气中的氧气和某种被加热物质之间的反应，但是，其他的化学物质组合也会产生燃烧。

         

        　　为了防止燃烧，电灯泡中的灯丝被固定在一个密闭的无氧容器中。在最早的电灯泡中，灯泡里的所有气体都被抽出来，以产生一个近似真空的环境，即一个不含任何物质的区域。因为没有（或者几乎没有）任何气体物质存在，所以灯丝材料不会燃烧。

         

        　　这种方法所产生的问题是钨原子的蒸发。在这么高的温度下，有时钨原子的剧烈振动会使它脱离周围原子，进入到周围环境中。在真空灯泡中，自由钨原子会直线射出，汇聚到玻璃内壁上。由于蒸发的原子越来越多，灯丝便开始碎裂，玻璃也开始变暗，这就大大地降低了灯泡的寿命。

         

        　　在现代的灯泡中，惰性气体（通常是氩气）极大地降低了钨的这种损失。当钨原子蒸发时，它可能会与氩原子碰撞，又刚好被反弹回灯丝上，重新与固体结构结合。因为惰性气体通常不与其他元素反应，所以，元素之间不可能因燃烧反应而结合。

         

        　　经长期证明，电灯泡便宜、有效并且易于使用，是一项十分了不起的发明。电灯泡仍然是室内照明和日落后延长“白昼”的最常用方法。但是，所有的迹象都表明，电灯泡终将被更先进的技术所代替，因为它的效率不够高。

         

        　　白炽灯泡以携带热量的红外光子的形式消耗了大部分的能量，在所产生的光中，只有大约10%为可见光，这就浪费了大量的电能。冷光源，如荧光灯和发光二极管（LED），则不会因产生热而浪费大量的能量——它们发出的大部分都是可见光。因此，它们正在慢慢替代古老耐用的电灯泡。