灯泡的工作原理

灯泡是根据电流的热效应原理制成的。灯泡接上额定的电压后，电流通过灯丝而被加热到白炽状态(2000C以上)，因而发热发光．从而在工作时，将电能转化为内能和光能。

而光是能量的一种形式是由原子释放出来的。它是由许多微小类似粒子的小团组成的，这些类似粒子的东西有能量和动量但没有质量。这些粒子叫做可见光子，是光的最基本单位。当电子受到激发的时候原子就会释放出可见光子。如果你已经知道原子是如何工作的话，那你也就知道电子是围着原子核走来走去的负极电荷粒子。原子的电子有着不同等级的能量，主要取决几个因素，包括它们的速度和离原子核的距离。电子不同的能量等级占有不同的轨函数和轨道。通常来说，有着大能量的电子就会离原子核更远当原子得到或失去能量的时候，是以电子移动表示变化。当有某些东西将能量传到原子的时候---以热量为例子-电子可以暂时被推进到一个更高的轨道（远离原子核）。电子只是在这一轨道位置停留极短时间：几乎马上就被退回到原子核，到达它的原始轨道上。这时电子就以光子的形式放出额外的能量。发光的波长取决于有多少能量被释放出来，这也就取决于电子所在的轨道位置。因此，不同类的原子就会释放出不同类的可见光子。换句话说就是光的颜色是由受激发的原子种类决定。

灯泡的结构非常简单。在它的底部有两个金属接触点，是用来连接电的。金属接触点有两条接触到一个薄金属灯丝的线。灯丝坐落在灯泡的中央，由一个玻璃支撑住的。线和灯丝都包在充满惰性气体的玻璃灯泡的里面，通常都是氩惰性气体当灯泡连上电源的时候，电流就会从其中一个接触点流到另一个接触点然后再流到线和灯丝。实心导体线电流中的大量自由电子从负极带电区移动到正极带电区。在振动原子的跳跃电子可能暂时被推到一个更高的能量位置。当它们落回原始正常位置时候，电子就会以光子形式释放出额外能量。金属原子释放大部分的红外线可见光子，人们的眼睛是可以看见的。但如果它们被加热到大约4000华氏温度的时候灯泡就会发出大量的可见光。几乎在所有的白炽灯泡都用到钨，因为它是最理想的灯丝材料。金属必须要加热到极高的温度才会发出有用可见光。实际上大多数金属在达到这个温度之前都会熔化了，而钨丝却有着不寻常的高熔化温度。但钨丝在这么高的温度时会起火，如果在条件允许下，两种化学物之间就会产生反应而引起燃烧，灯泡里的灯丝是由一个密封，无氧空间覆盖来防止燃烧。把灯泡里的空气都吸出来创造一个接近真空的状态--就是说里面没有任何物质。由于几乎没有任何气体特物质在里面，所以物质就不会燃烧。这个方法存在一个问题就是钨原子蒸发作用。在这么高的温度里，在一个真空灯泡里，自由钨原子以直线射出。随着越来越多的原子蒸发，灯丝就开始衰变并且玻璃开始变黑。这大大减少了灯泡的寿命。

在现代灯泡里使用了惰性气体通常是氩气，这大大减少了钨的这种损失。当一个钨原子蒸发，它就会和一个氩原子碰撞并且由于惰性气体通常都不和其它元素反应，所以就没有了燃烧反应。便宜和容易使用，灯泡已经证明了一个巨大成功。灯泡仍然是室内最受欢迎的照明选择。但它最终还是会让位给更先进的技术，因为不够节能。白炽灯泡所发出的大多数能量都是带热红外线可见光子方式发出--产生的光大约只有10%是可见光谱。这浪费了很多电力。暖光源，比如荧光灯和LED灯，它们并不浪费大理能量产生热并且发出大部分可见光。因此，它们会慢慢地取代灯泡。