在日常生活中,我們常見的日光燈、霓虹燈,都是依靠 氣體放電 來發光的。那么氣體放電和金屬導體里的電流傳導,有什么不同呢?
1. 固體導體里的電流
在金屬導體中,電流其實就是 自由電子 在固定離子晶格中運動形成的。
原子和離子本身幾乎不動,只做一些熱振動。
自由電子數量和離子數量大致相當,所以金屬的導電性很強。
電流通過時的直接結果是 發熱,只有當溫度高到白熾狀態,才會發光(比如燈絲發紅、發白)。
2. 氣體里的電流
氣體在正常情況下并不導電,因為幾乎沒有自由電子。只有當氣體中的原子被電離,產生電子和離子后,才具備導電性。
在放電管中:
電子向陽極運動,速度快,是電流的主要部分。
正離子向陰極運動,但因為質量大、速度慢,它們的電流貢獻通常只占 0.1%–1%。
因此,氣體放電的總電流,本質上主要是電子電流。
3. 氣體放電為什么會發光?
關鍵在于 碰撞激發。
高速電子在電場加速后,與氣體原子或分子發生碰撞,把它們激發到更高能級。
當這些激發態原子回到基態時,就會釋放出光子。
這類發光不是因為溫度高到白熾,而是原子或分子的能級躍遷。
所以不同氣體發出的光顏色不同,例如氖燈是紅橙色,氬燈是藍紫色。
一句話總結:
金屬導體靠加熱發光,而氣體放電靠電子激發原子發光——這是兩種完全不同的物理機制。
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