لامپ نئون

لامپ نئون

 الکترون‌ها در ترازهایی با انرژی مشخص در حال گردش هستند. در مقاله «معادله شرودینگر — به زبان ساده» دیدیم که دوبروی (Louis de Broglie) به هر ذره‌ای که تکانه $$P$$ را حمل می‌کند، موجی با طول موج λ نسبت داد.

پس می‌توان الکترون‌ها (ذره) را که در مدارهایی به دور هسته چرخش می‌کنند، به صورت موجی با طول موج λ در نظر گرفت.بور بیان کرد که الکترون‌ها تنها زمانی مدار یا تراز انرژیشان را تغییر می‌دهند که توسط عامل خارجی انرژی دریافت کنند یا انرژی خود را از دست بدهند.

الکترون‌های برانگیخته (ناپایدار) که در ترازهای بالا قرار دارند، تمایل به پایداری داشته و به همین جهت انرژی اضافی خود را در غالب فوتون (کوانتوم انرژی – کوانتوم نور) منتشر می‌کنند.

بسته به اختلاف انرژی ترازهای جابه‌جایی الکترون‌ها در هر اتم، طول موج یا فرکانس فوتون تابش شده می‌تواند متفاوت باشد. در مقاله «طیف مرئی — به زبان ساده» دیدیم که امواج الکترومغناطیسی یا فوتون‌های وابسته به آن‌ها اگر فرکانسی بین $$400THz$$ تا $$790THz$$ داشته باشند، چشم ما قادر به تشخیص و دیدن آن‌ها است.

لامپ نئون

یکی از پرکاربردترین نوع از لامپ‌های تخلیه الکتریکی، لامپ نئون است. لامپ‌های تخلیه الکتریکی شامل محفظه‌ای شیشه‌ای بوده که هوای داخل آن را تخلیه و درون آن را از گازهای نجیب (نظیر نئون و زنون) پر می‌کنند.

به عبارت دیگر اتم‌های گاز نئون از طریق اعمال اختلاف پتانسیل برانگیخته شده (تبدیل به پلاسما) و الکترون‌ها با تابش‌ فوتون‌هایی با فرکانس (رنگ) ناحیه مرئی به ترازهای پایین‌تر می‌روند.

میزان ولتاژ اعمالی به گاز درون محفظه جهت تبدیل آن به پلاسما، بستگی به چگالی و فشار گاز درون محفظه دارد. به طور حدودی میزان این ولتاژ در مرتبه کیلوولت است.

لازم به ذکر است که این مقدار ولتاژ به ولتاژ شکست گاز نیز موسوم است. در واقع می‌توان گفت که این واژه از بحث شکست دی‌الکتریک‌ها در اثر اعمال میدان (ولتاژ) زیاد می‌آید.

چرا نور لامپ نئون طیفی قرمز دارد؟

همان‌طور که در بخش اول این مقاله بیان کردیم، انرژی الکترون‌های یک اتم متناسب با شماره تراز (عدد کوانتومی $$n$$) است. الکترون‌ها می‌توانند با دریافت و یا دادن انرژی بین این تراز‌ها که مقدار انرژی گسسته دارند، جابه‌جا شوند.

بسته به شماره ترازها (در واقع انرژی ترازها)، میزان انرژی که الکترون باید دریافت کند و یا بدهد، متفاوت است.

مفهوم کاتد سرد

ممکن است که هنگام کار با لامپ نئون یا دیگر لامپ‌های تخلیه الکتریکی، عنوان کاتد سرد به چشمتان خورده باشد. این عبارت اغلب گمراه کننده بوده و در ذهن خواننده کاتدی با دمای پایین و سرد را پدید می‌آورد.

عبارت کاتد سرد از این حیث به کار می‌رود که الکترون‌های پدید آمده در سیستم حاصل گسیل گرمایی یا ترمویونی نیستند. به عبارت دیگر، فیلمان‌های داغ در لامپ‌ها (نظیر یک لامپ معمولی با فیلمان تنگستن یا لامپ‌های تصویر در مانیتورهای قدیمی یا اسیلوسکوپ‌ها) باعث پدید آمدن الکترون‌ها و گسیل آن‌ها از طریق مکانیزم ترمویونی می‌شود.