遠古時代,人們采用火把和鬆枝來照明,以後油燈和蠟燭又伴隨著人類度過了千千萬萬個黑夜。直到近代,隨著石油和煤氣的普遍開采,才出現煤油燈和煤氣燈。這些燈雖然比蠟燭亮些,但燒起來有黑煙,有臭味,又容易引起火災,作為照明工具,實在不理想。
18世紀,美國科學家富蘭克林用放風箏的方法,引出了電火花,人類才知道電可以發光。19世紀初,英國的戴維用一組電池和兩根碳棒,製成了人類曆史上第1盞弧光燈。但這種燈光線太強,費用很大,沒有實用價值。這時,各國的科學家都對利用電來照明發生了濃厚的興趣,紛紛進行探索。被人們稱為“發明大王”的愛迪生,也傾注力量用於電力照明的發明。
愛迪生於1847年2月11日出生在美國俄亥俄州的米蘭市。他小時候隻在學校裏讀過3個多月的書,但他有十分強烈的求知欲,非常勤奮好學。在媽媽的指導和幫助下,自學了各門功課。
他12歲起就踏上社會,邊幹活,邊鑽研,做各種科學實驗。到1876年,年輕的愛迪生已有了好幾十項發明。
但是,發明電燈可不是一件容易的事。愛迪生清醒地認識到了這一點。因此,他詳細地分析了前人在這方麵的研究資料,構思了將一小塊材料裝入玻璃泡裏、當電流把它燒到白熱化時就可以發光的發明方案。
愛迪生首先沿著戴維的發現,即白金絲通上電流後,會發出微弱的光這條線索進行探索。他先後選擇了硼、釕、鉻等材料做燈絲,效果都不好。後來又用碳精絲作燈絲,雖然這根燈絲發亮了,但馬上和空氣中的氧氣發生作用而燒斷了。接著,他又用較難熔化的合金來做燈絲,雖然耐久些,但還是很快燒斷了。他前後試驗了1600多種材料,都沒有成功。
無數次的試驗雖然失敗了,但愛迪生從失敗中找出了要製成電燈必須解決的兩個問題:一是避免斷絲很快地被氧化;二是需有合適的材料做燈絲,這種材料既要通電後能發光,又要能耐高溫。為了解決第一個問題,必須把燈泡裏的空氣抽空。到1870年8月,愛迪生重新設計“製造了一種抽氣機,能將燈泡內的氣壓減到大氣壓的百萬分之一,順利地將這個問題解決了。
理想的燈絲在哪裏呢?有一天,愛迪生很隨便地拿了一段棉紗放在爐子上烤焦,然後裝進玻璃泡裏,再抽掉空氣,結果棉絲發出柔和的白光。他高興地用這種方法不斷地試驗,燈泡的壽命不斷增加。1小時、2小時……後來亮到45小時了。1870年10月21日,世界上第1盞白熾燈終於試製成功了。
第一步成功了,但愛迪生並不滿意,他要尋找更理想的燈絲材料,使燈泡亮得更久。受棉線燈絲的啟發,他決定用植物纖維作為主要研究對象,杉木、黃楊、月桂、亞麻、椰子鬃……他都試驗過了,但都不理想。有一天,天氣悶熱,他順手拿起桌上的竹扇取涼,忽然發現竹片纖維的結構嚴密,紋路清晰。他想,我何不用竹絲碳化試試看呢?試驗結果,竹絲燈意亮了1200個小時。這回,愛迪生決定用竹線燒成炭絲做燈絲,於是派人四處收購竹子,並尋找世界各地最好的竹子作比較。結果發現日本竹子最合適,於是他就用日本竹子做燈絲,將白熾燈正式投入批量生產。
愛迪生發明白熾燈前後經過了10餘年,選用了6000種不同的物質做燈絲試驗,記了4萬多頁的筆記,經常“連續工作”20多個小時,付出了艱辛的勞動。1882年,他在紐約建起了第1個發電廠,向公眾供電。從此,電燈正式走進了千家萬戶,給人們帶來了光明。
竹絲燈泡為人類服務了10多年,以後人們又不斷改進,發現用鎢絲做燈絲要比竹絲亮3倍,使用壽命更長。同時,人們還向燈泡內注入不與金屬起化學反應的氣體——氮氣或氖氣,以防空氣從玻璃間隙裏滲入燈泡,把燈絲燒斷,更大大延長了燈泡的壽命。我們現在日常應用的,就是這種鎢絲燈泡。
隨著科學技術的不斷發展,人們又陸續發明了熒光燈、高壓汞燈、鈉燈等各種各樣的新型電光源。每當夜晚,人們在舒適的燈光下學習、工作和娛樂時,總忘不了光明的使者——愛迪生。