第二節 有熱無熱都發光(2 / 2)

螢火蟲和海洋生物為什麼能放光呢?原來,它們身上都有發光器,裏邊儲藏兩種物質——熒光酶和熒光素。這兩種物質都是粉末,平時分別存在兩處,必要時,兩種粉末混合一塊,借助熒光酶催化作用,熒光素便在氧氣的氧化作用下,形成氧化物,而反應作用所產生的能量就以光的形式釋放出來,因而發出了熒光。

生物發光是一種特殊的化學反應。例如,一束紫外線照射硫酸奎寧溶液,就會發出藍色熒光來。有許多物質如螢石、石蠟油及一些顏料受到紫外線的照射,也都能夠發出熒光來。

還有一些物質,在紫外線的照射下會產生一種綠色的光。當紫外線停止照射時,這種光不象通常的熒光那樣隨即消失,而是持續地發光,這種光稱之為磷光。一些金屬的氧化物和硫化物,在紫外線的激發下就會產生磷光。

用能夠發光的物質製成的發光粉,在微光照明中得到了廣泛的應用。我們常見的夜光表,在表的指針上和刻度端就塗有淡綠色的發光粉。經過白天的日光照射,黑夜裏就能發出光亮。在汽車、飛機和許多軍用儀表上,也都象夜光表那樣,把指針和刻度都塗上發光粉。在夜間作戰中,靠著發光粉的幫助,就可以看清儀表了。

熒光和磷光,發光的時候沒有熱效應,因而被稱之為冷發光。

螢火蟲和海洋生物的放光,引起了人們的極大興趣。在研究生物和各種物質的冷發光中發現,冷發光的效率非常高,可達到97%,而熱發光的效率低得簡直無法和它相比。例如,白熾燈是由電流加熱燈絲而發光的,在2200℃溫度下即發出白熾光,同時還發射出許多不可見的光,也就是說,電能遠遠未能都轉變成光能,發光效率隻有10%,其餘90%都變成熱而散發掉了;如果燈絲熱到6200℃,大約有43%能量為可見光,大半的能量也都變為熱而跑掉了。這是多麼大的浪費啊!

怎樣提高發光效率呢?

對於白熾燈來說,提高燈絲溫度,可以增大其可見光的百分率;但溫度升高以後,燈絲鎢的蒸發率急劇增高,因而燈泡壽命就大大降低。為了解決這個問題,在燈泡裏充進了惰性氣體,阻止鎢原子蒸發,使一部分鎢原子與惰性氣體碰撞而回到燈絲上。但是,這種辦法,也隻能使燈絲工作溫度達到2500℃。在白熾燈的發展過程中,如何提高發光效率和延長使用壽命,一直是一個關鍵問題。因此,人們又致力於“冷發光燈”的研究,先後製成了日光燈、高壓水銀燈和霓虹燈等許多新型燈。

日光燈是一隻白色玻璃燈管,外麵是普通玻璃的管殼,內壁塗有熒光粉鹵磷酸鈣,陰極燈絲是螺旋狀鎢絲,燈絲上塗有熱電發射材料碳酸鹽,管內充進少量的惰性氣體和液態水銀。外麵,還有輔件啟輝器和鎮流器。通電之後,燈絲受熱,碳酸鹽就發射出電子,這些電子衝擊惰性氣體,使惰性氣體電離而產生氣體放電,繼而惰性氣體離子又衝擊受熱氣化的水銀蒸氣分子,產生更加劇烈的放電。水銀蒸氣產生一種能量相當大的紫外線,射到玻璃管壁的熒光粉上,隨即放。射出白色的可見光。

日光燈中的水銀蒸氣壓是很低的,因而粒子碰撞的機會較少。為了增加氣體粒子碰撞的機會,也就是增大水銀蒸氣受激發和產生紫外線的總能量,人們采取了增大燈管中水銀蒸氣氣壓的辦法,製成了高壓水銀燈。這種燈,裏邊有一根水銀蒸氣壓達到2~10個大氣壓的放電管。由於水銀蒸氣壓大大增高,這種燈的亮度很高,光色呈藍色,被用作路燈照明。

霓虹燈是另一種“冷光燈”。在百貨商店大樓上,在影劇院門麵上,裝飾著長長玻璃管製成的商標和字號的花樣,每當夜幕垂降之時,這些霓虹燈就閃閃放光,招徠顧客和觀眾。霓虹燈的燈管裏,充以各種不同的氣體,就會放出色澤豔麗的光來了。不同的氣體,放出的光顏色也不同:氖氣能發桔紅色的光;氬氣能發淡藍色的光;氦氣能發粉紅色的光……

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