在日常生活中,我们常见的日光灯、霓虹灯,都是依靠 气体放电 来发光的。那么气体放电和金属导体里的电流传导,有什么不同呢?
1. 固体导体里的电流
在金属导体中,电流其实就是 自由电子 在固定离子晶格中运动形成的。
原子和离子本身几乎不动,只做一些热振动。
自由电子数量和离子数量大致相当,所以金属的导电性很强。
电流通过时的直接结果是 发热,只有当温度高到白炽状态,才会发光(比如灯丝发红、发白)。
2. 气体里的电流
气体在正常情况下并不导电,因为几乎没有自由电子。只有当气体中的原子被电离,产生电子和离子后,才具备导电性。
在放电管中:
电子向阳极运动,速度快,是电流的主要部分。
正离子向阴极运动,但因为质量大、速度慢,它们的电流贡献通常只占 0.1%–1%。
因此,气体放电的总电流,本质上主要是电子电流。
3. 气体放电为什么会发光?
关键在于 碰撞激发。
高速电子在电场加速后,与气体原子或分子发生碰撞,把它们激发到更高能级。
当这些激发态原子回到基态时,就会释放出光子。
这类发光不是因为温度高到白炽,而是原子或分子的能级跃迁。
所以不同气体发出的光颜色不同,例如氖灯是红橙色,氩灯是蓝紫色。
一句话总结:
金属导体靠加热发光,而气体放电靠电子激发原子发光——这是两种完全不同的物理机制。
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