輝光球

張春芳　仇民田

你一定見(jiàn)過(guò)霓虹燈那光怪陸離的色彩變化，你的目光是否曾被它那神秘的光彩吸引過(guò)？鄭州科技館有一個(gè)叫輝光球（如圖）的展品也頗能吸引孩子們的目光，它那瑰麗的輝光讓孩子們驚奇和喜愛(ài).

展品輝光球外面是一個(gè)無(wú)色透明的玻璃球殼，球中心有一個(gè)電極與高頻高壓電源相連.按下按鈕，玻璃球內(nèi)立刻充盈了道道淺紫色的輝光，當(dāng)觀眾用手指輕輕觸摸輝光球的表面，可看到輝光被手指吸了過(guò)來(lái)，而且更加明亮，當(dāng)手指沿輝光球表面來(lái)回移動(dòng)時(shí)，輝光也會(huì)隨著移動(dòng).看上去無(wú)色透明的玻璃球?yàn)槭裁磿?huì)發(fā)出如此漂亮的光彩呢？

展品輝光球演示的是惰性氣體在高頻高壓電場(chǎng)中產(chǎn)生放電現(xiàn)象.輝光球玻璃體內(nèi)首先被抽成真空，然后充入某種單一氣體或混合氣體，常用的氣體為少量的氖、氪、氙等惰性氣體，它們就是發(fā)光物質(zhì).球內(nèi)電極接高頻高壓電源，氣體在強(qiáng)電場(chǎng)中電離、復(fù)合而發(fā)生輝光.當(dāng)觀眾手指觸摸玻璃球殼時(shí)，人體相當(dāng)于另一個(gè)電極，在手指接觸的區(qū)域形成較強(qiáng)的放電通道，所以，當(dāng)人手移動(dòng)時(shí)，輝光也會(huì)隨著移動(dòng)，而且更加明亮.

惰性氣體的輝光放電現(xiàn)象又是怎樣產(chǎn)生的呢？手指觸摸展品有危險(xiǎn)嗎？通常情況下，氣體分子是中性的，但在外界因素（如火焰、紫外線、放射線或強(qiáng)電場(chǎng)等）的影響下，可以電離成電子和正離子，在電場(chǎng)中隨著電壓的增高，形成碰撞電離，從而使氣體導(dǎo)電，電流通過(guò)氣體時(shí)，氣體粒子吸收能量，但氣體粒子不能長(zhǎng)久持有這些能量，最后能量就以光的形式釋放出來(lái)，這種過(guò)程就叫氣體放電.氣體放電的形式很多，如火花放電、弧光放電等，是氣體在常壓下放電；而展品輝光球是低壓氣體（或叫稀疏氣體）在高頻高壓電場(chǎng)中的放電現(xiàn)象.展品輝光球內(nèi)電極接的雖然是高頻高壓電源，但其電流卻很小，因此，當(dāng)手指摸上去時(shí)不會(huì)有什么危險(xiǎn).

輝光球無(wú)色透明玻璃體內(nèi)所充的氣體不同，球內(nèi)壓強(qiáng)不同（即不同的真空度），所產(chǎn)生的輝光的顏色也不同.充入氖氣呈現(xiàn)紅色；充入氦氣發(fā)出黃色光；充入氚氣，呈鮮藍(lán)色；充入氬氣，呈藍(lán)灰色；充入氪氣，呈淡紫色；充入氦和氖氣，呈現(xiàn)粉紅色；充入氖氣和少量汞，呈淡藍(lán)色；充入氪氣和少量汞，呈純藍(lán)色等.都市霓虹燈的顏色不僅由管內(nèi)充入的氣體決定，而且還和管壁的顏色有關(guān)，如果將玻璃管涂上各種透明顏色，就會(huì)使霓虹燈發(fā)出更多種鮮艷的彩光.如在黃色玻璃管內(nèi)充氖氣，呈橘黃色；充入氦氣，呈黃色；充入氖氣和氬氣及少量汞，呈綠色.在藍(lán)色的玻璃管內(nèi)充氖氣，呈紫色等.

不管是輝光球還是霓虹燈，它們絢麗的光彩背后都蘊(yùn)藏著一定的科學(xué)道理，善于探求和發(fā)現(xiàn)表象背后所蘊(yùn)含的科學(xué)道理，才能叩開(kāi)科學(xué)殿堂的大門(mén)，獲得真正的知識(shí)，在這方面，科技館此類(lèi)展品對(duì)中小學(xué)生起著引導(dǎo)和啟發(fā)的作用.

責(zé)任編輯 蔡華杰