หลอดฟลูออเรสเซนต์ ทุกวันนี้คุณเห็นแสงจากหลอดฟลูออเรสเซนต์ทั้งในสำนักงาน ร้านค้า โกดังสินค้า และตามมุมถนน คุณจะเห็นหลอดฟลูออเรสเซนต์ในบ้านของผู้คนด้วยซ้ำ แม้ว่าอุปกรณ์เหล่านี้จะอยู่รอบตัวเรา อุปกรณ์เหล่านี้ยังคงเป็นปริศนาสำหรับคนส่วนใหญ่ เกิดอะไรขึ้นภายในหลอดสีขาวเหล่านั้น หลอดฟลูออเรสเซนต์ความรู้เล็กน้อยเกี่ยวกับแสงจะช่วยให้เข้าใจได้
แสงเป็นพลังงานรูปแบบหนึ่งที่อะตอมปล่อยออกมาได้ ประกอบด้วยกลุ่มอนุภาคขนาดเล็กจำนวนมากที่มีพลังงาน และโมเมนตัม แต่ไม่มีมวล อนุภาคเหล่านี้เรียกว่า โฟตอนของแสง เป็นหน่วยพื้นฐานที่สุดของแสงสำหรับข้อมูลเพิ่มเติม อะตอมปล่อยโฟตอนแสงเมื่ออิเล็กตรอนถูกกระตุ้น หากคุณได้อ่านอะตอมทำงานอย่างไร
คุณจะรู้ว่าอิเล็กตรอนเป็นอนุภาคที่มีประจุลบ ซึ่งเคลื่อนที่ไปรอบๆ นิวเคลียสของอะตอม ซึ่งมีประจุบวกสุทธิโดยทั่วไปแล้ว อิเล็กตรอนที่มีพลังงานมากกว่าจะเคลื่อนที่ในออร์บิทัลที่อยู่ห่างจากนิวเคลียส เมื่ออะตอมได้รับหรือสูญเสียพลังงาน การเปลี่ยนแปลงจะแสดงโดยการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน
เมื่อบางสิ่งส่งผ่านพลังงานไปยังอะตอม เช่น ความร้อน อิเล็กตรอนอาจถูกกระตุ้นชั่วคราว ให้อยู่ในออร์บิทัลที่สูงขึ้น ห่างจากนิวเคลียสมากขึ้น อิเล็กตรอนจะดำรงตำแหน่งนี้เพียงเสี้ยววินาทีเท่านั้น เกือบจะในทันที มันถูกดึงกลับเข้าหานิวเคลียสไปยังวงโคจรเดิมของมัน เมื่อกลับสู่วงโคจรเดิม อิเล็กตรอนจะปล่อยพลังงานพิเศษออกมาในรูปของโฟตอน ในบางกรณีก็เป็นโฟตอนที่เป็นแสง
ความยาวคลื่นของแสงที่ปล่อยออกมาขึ้นอยู่กับปริมาณพลังงานที่ปล่อยออกมา ซึ่งขึ้นอยู่กับตำแหน่งเฉพาะของอิเล็กตรอน ดังนั้น อะตอมประเภทต่างๆ จะปล่อยโฟตอนแสงประเภทต่างๆ กัน กล่าวอีกนัยหนึ่ง สีของแสงจะถูกกำหนดโดยอะตอมชนิดใดที่ตื่นเต้น นี่เป็นกลไกพื้นฐานในการทำงานของแหล่งกำเนิดแสงเกือบทั้งหมด
ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างแหล่งที่มาเหล่านี้ คือกระบวนการที่น่าตื่นเต้นของอะตอมในแหล่งกำเนิดแสงแบบหลอดไส้เช่นหลอดไฟธรรมดา หรือตะเกียงแก๊ส อะตอมจะถูกกระตุ้นด้วยความร้อน ในแท่งไฟอะตอมจะถูกกระตุ้นโดยปฏิกิริยาเคมี หลอดฟลูออเรสเซนต์ มีระบบที่ซับซ้อนที่สุดระบบหนึ่งสำหรับอะตอมที่น่าตื่นเต้น องค์ประกอบหลักในหลอดฟลูออเรสเซนต์ คือหลอดแก้วที่ปิดสนิท หลอดบรรจุปรอทเล็กน้อย และก๊าซเฉื่อย ซึ่งโดยทั่วไปคืออาร์กอนเก็บไว้ภายใต้ความดันต่ำมาก หลอดนี้ยังมีผงสารเรืองแสงเคลือบอยู่ด้านในของแก้ว
หลอดมีขั้วไฟฟ้า 2 ขั้วที่ปลายแต่ละด้าน ซึ่งต่อเข้ากับวงจรไฟฟ้า ซึ่งเราจะตรวจสอบในภายหลังนั้นเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับ เมื่อคุณเปิดหลอดไฟ กระแสไฟจะไหลผ่านวงจรไฟฟ้าไปยังขั้วไฟฟ้า มีแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมอิเล็กโทรดจำนวนมาก ดังนั้น อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ผ่านแก๊ส จากปลายด้านหนึ่งของท่อไปยังอีกข้างหนึ่ง พลังงานนี้เปลี่ยนปรอทบางส่วนในหลอดจากของเหลวเป็นก๊าซ เมื่ออิเล็กตรอน และอะตอมที่มีประจุเคลื่อนที่ผ่านท่อ บางส่วนจะชนกับอะตอมของปรอทที่เป็นก๊าซ
การชนกันเหล่านี้ กระตุ้นอะตอมกระแทกอิเล็กตรอน ขึ้นสู่ระดับพลังงานที่สูงขึ้น เมื่ออิเล็กตรอนกลับสู่ระดับพลังงานเดิม มันจะปล่อยโฟตอนแสงออกมา ดังที่เราเห็นในส่วนสุดท้าย ความยาวคลื่นของโฟตอน ถูกกำหนดโดยการจัดเรียงอิเล็กตรอนเฉพาะในอะตอม อิเล็กตรอนในอะตอมของปรอท ถูกจัดเรียงในลักษณะที่ส่วนใหญ่ปล่อยโฟตอนแสงในช่วงความยาวคลื่นอัลตราไวโอเลต ตาของเราไม่บันทึกโฟตอนอัลตราไวโอเลต ดังนั้น แสงประเภทนี้จึงจำเป็นต้องแปลงเป็นแสงที่มองเห็นได้ เพื่อให้หลอดไฟสว่างขึ้น
นี่คือที่มาของการเคลือบผงเรืองแสงของหลอดสารเรืองแสง เป็นสารที่ให้แสงเมื่อสัมผัสกับแสง เมื่อโฟตอนชนกับอะตอมของฟอสเฟอร์ อิเล็กตรอนตัวใดตัวหนึ่งของฟอสเฟอร์ จะกระโดดไปสู่ระดับพลังงานที่สูงขึ้น และอะตอมจะร้อนขึ้น เมื่ออิเล็กตรอนตกลงสู่ระดับปกติ มันจะปล่อยพลังงานออกมาในรูปของโฟตอนอีกตัวหนึ่ง โฟตอนนี้มีพลังงานน้อยกว่าโฟตอนดั้งเดิม เนื่องจากพลังงานบางส่วนสูญเสียไปในรูปของความร้อนในหลอดฟลูออเรสเซนต์ แสงที่ปล่อยออกมาจะอยู่ในสเปกตรัมที่มองเห็นได้
สารเรืองแสงจะให้แสงสีขาวที่เรามองเห็นได้ ผู้ผลิตสามารถเปลี่ยนสีของแสงได้ โดยใช้สารเรืองแสงผสมกัน หลอดไส้แบบธรรมดายังปล่อยแสงอัลตราไวโอเลตเพียงเล็กน้อย แต่จะไม่เปลี่ยนแสงใดๆ ให้เป็นแสงที่มองเห็นได้ ผลที่ตามมาคือ พลังงานจำนวนมากที่ใช้กับหลอดไส้จึงสูญเสียไปโดยเปล่าประโยชน์ หลอดฟลูออเรสเซนต์ทำให้แสงที่มองไม่เห็นนี้ทำงาน และมีประสิทธิภาพมากขึ้น
หลอดไส้ยังสูญเสียพลังงานผ่านการปล่อยความร้อนที่สูงกว่าหลอดฟลูออเรสเซนต์ โดยรวมแล้ว หลอดฟลูออเรสเซนต์ทั่วไป มีประสิทธิภาพที่สูงกว่าหลอดไส้ถึง 4 ถึง 6 เท่า ผู้คนมักจะใช้หลอดไส้ในบ้าน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากพวกมันปล่อยแสงที่อุ่นกว่า ซึ่งเป็นแสงที่มีสีแดงมากกว่า และสีน้ำเงินน้อยกว่า ดังที่เราได้เห็นแล้ว ว่าระบบหลอดฟลูออเรสเซนต์ทั้งหมด ขึ้นอยู่กับกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านก๊าซในหลอดแก้ว
ในส่วนสุดท้าย เราเห็นว่าอะตอมของปรอทในหลอดแก้วของหลอดฟลูออเรสเซนต์ ถูกกระตุ้นโดยอิเล็กตรอนที่ไหลในกระแสไฟฟ้า กระแสไฟฟ้านี้ มีลักษณะคล้ายกับกระแสไฟฟ้าในสายไฟธรรมดา แต่จะผ่านก๊าซแทนที่จะผ่านของแข็ง ตัวนำแก๊สแตกต่างจากตัวนำที่เป็นของแข็งในหลายวิธี ในตัวนำที่เป็นของแข็ง ประจุไฟฟ้าจะถูกพาโดยอิเล็กตรอนอิสระ ที่กระโดดจากอะตอมหนึ่งไปยังอีกอะตอมหนึ่ง จากบริเวณที่มีประจุลบไปยังบริเวณที่มีประจุบวก
ดังที่เราได้เห็นแล้วว่าอิเล็กตรอนมีประจุลบเสมอ ซึ่งหมายความว่าพวกมันจะถูกดึงเข้าหาประจุบวกเสมอ ในก๊าซประจุไฟฟ้า ถูกนำพาโดยอิเล็กตรอนอิสระที่เคลื่อนที่โดยไม่ขึ้นกับอะตอม กระแสยังถูกนำพาโดยไอออนอะตอมที่มีประจุไฟฟ้า เนื่องจากสูญเสีย หรือได้รับอิเล็กตรอน เช่นเดียวกับอิเล็กตรอน ไอออนจะถูกดึงไปยังพื้นที่ที่มีประจุตรงข้าม
บทความที่น่าสนใจ : การเลี้ยงลูก อธิบายและศึกษาว่าการใช้เวลาร่วมกันในครอบครัวดีต่อลูกมาก
