Come funzionano le luci al neon (una semplice spiegazione)

Le luci al neon sono colorate, luminose e affidabili, quindi le vedi utilizzate in cartelli, schermi e persino piste d'atterraggio dell'aeroporto. Vi siete mai chiesti come funzionano e come vengono prodotti i diversi colori della luce?

Key Takeaways: luci al neon

• Una luce al neon contiene una piccola quantità di gas al neon a bassa pressione.
• L'elettricità fornisce energia per rimuovere gli elettroni dagli atomi al neon, ionizzandoli. Gli ioni sono attratti dai terminali della lampada, completando il circuito elettrico.
• La luce viene prodotta quando gli atomi al neon ottengono abbastanza energia per eccitarsi. Quando un atomo ritorna a uno stato di energia inferiore, rilascia un fotone (luce).

Come funziona una luce al neon

Puoi creare tu stesso un'insegna al neon finta, ma le luci al neon reali sono costituite da un tubo di vetro riempito con una piccola quantità (bassa pressione) di gas al neon. Il neon è usato perché è uno dei gas nobili. Una caratteristica di questi elementi è che ogni atomo ha un guscio di elettrone riempito, quindi gli atomi non reagiscono con altri atomi e ci vuole molta energia per rimuovere un elettrone.

C'è un elettrodo ad entrambe le estremità del tubo. Una luce al neon funziona effettivamente usando AC (corrente alternata) o DC (corrente continua), ma se si utilizza corrente DC, il bagliore è visibile solo attorno a un elettrodo. La corrente AC viene utilizzata per la maggior parte delle luci al neon che vedi.

Quando viene applicata una tensione elettrica ai terminali (circa 15.000 volt), viene fornita energia sufficiente per rimuovere un elettrone esterno dagli atomi al neon. Se non c'è abbastanza tensione, non ci sarà abbastanza energia cinetica affinché gli elettroni sfuggano ai loro atomi e non accadrà nulla. Gli atomi al neon caricati positivamente (cationi) sono attratti dal terminale negativo, mentre gli elettroni liberi sono attratti dal terminale positivo. Queste particelle cariche, chiamate plasma, completano il circuito elettrico della lampada.

Da dove viene la luce? Gli atomi nel tubo si muovono, colpendosi l'un l'altro. Si trasferiscono reciprocamente energia, inoltre viene prodotto molto calore. Mentre alcuni elettroni sfuggono ai loro atomi, altri ottengono abbastanza energia per diventare "eccitati". Ciò significa che hanno uno stato energetico più elevato. Essere eccitati è come salire su una scala, dove un elettrone può trovarsi su un particolare gradino della scala, non solo in qualsiasi punto della sua lunghezza. L'elettrone può tornare alla sua energia originale (stato fondamentale) rilasciando quell'energia come un fotone (luce). Il colore della luce prodotta dipende dalla distanza tra l'energia eccitata e quella originale. Come la distanza tra i pioli di una scala, questo è un intervallo prestabilito. Quindi, ogni elettrone eccitato di un atomo rilascia una lunghezza d'onda caratteristica del fotone. In altre parole, ogni gas nobile eccitato rilascia un caratteristico colore della luce. Per i neon, questa è una luce rosso-arancio.

Come vengono prodotti altri colori di luce

Vedi molti colori diversi di segni, quindi potresti chiederti come funziona. Esistono due modi principali per produrre altri colori di luce oltre al rosso-arancio del neon. Un modo è usare un altro gas o una miscela di gas per produrre colori. Come accennato in precedenza, ogni gas nobile rilascia un caratteristico colore della luce. Ad esempio, l'elio si illumina di rosa, il kripton è verde e l'argon è blu. Se i gas vengono miscelati, è possibile produrre colori intermedi.

L'altro modo di produrre colori è rivestire il vetro con un fosforo o altra sostanza chimica che emetterà un certo colore quando viene energizzato. A causa della gamma di rivestimenti disponibili, la maggior parte delle lampade moderne non utilizza più il neon, ma sono lampade fluorescenti che si basano su una scarica di mercurio / argon e un rivestimento al fosforo. Se vedi una luce chiara che brilla in un colore, è una nobile luce gassosa.

Un altro modo per cambiare il colore della luce, sebbene non sia usato nelle lampade, è controllare l'energia fornita alla luce. Mentre di solito vedi un colore per elemento in una luce, in realtà ci sono diversi livelli di energia disponibili per gli elettroni eccitati, che corrispondono a uno spettro di luce che l'elemento può produrre.

Breve storia della luce al neon

Heinrich Geissler (1857)

• Geissler è considerato il padre delle lampade fluorescenti. Il suo "Geissler Tube" era un tubo di vetro con elettrodi ad entrambe le estremità contenente un gas a pressione di vuoto parziale. Ha sperimentato l'innesco della corrente attraverso vari gas per produrre luce. Il tubo era la base per la luce al neon, la luce del vapore di mercurio, la luce fluorescente, la lampada al sodio e la lampada ad alogenuri metallici.

William Ramsay e Morris W. Travers (1898)

• Ramsay e Travers costruirono una lampada al neon, ma il neon era estremamente raro, quindi l'invenzione non era conveniente.

Daniel McFarlan Moore (1904)

• Moore ha installato commercialmente il "Moore Tube", che faceva passare un arco elettrico attraverso azoto e anidride carbonica per produrre luce.

Georges Claude (1902)

• Mentre Claude non ha inventato la lampada al neon, ha escogitato un metodo per isolare il neon dall'aria, rendendo la luce accessibile. La luce al neon fu dimostrata da Georges Claude nel dicembre del 1910 al Motor Show di Parigi. Claude inizialmente ha lavorato con il design di Moore, ma ha sviluppato un suo affidabile design della lampada e ha conquistato il mercato delle luci fino agli anni '30.