Cách thức hoạt động của đèn neon
Đèn neon gồm một ống thủy tinh chứa một lượng nhỏ khí neon (áp suất thấp). Khí neon là một trong những khí hiếm. Mỗi đầu ống có một điện cực (electrode). Đèn neon hoạt động bằng cách sử dụng dòng điện xoay chiều (AC) hoặc dòng điện một chiều (DC), nhưng nếu sử dụng dòng điện một chiều, ánh sáng chỉ được nhìn thấy xung quanh một điện cực. Thế nên, hầu hết đèn neon sử dụng dòng điện xoay chiều.
Khi điện áp được cấp cho hai cực của đèn, năng lượng được cung cấp đủ để loại bỏ một electron bên ngoài khỏi nguyên tử neon. Các nguyên tử neon tích điện dương bị hút về cực âm, trong khi các electron tự do bị hút về cực dương. Những hạt tích điện này, được gọi là plasma, hoàn thành mạch điện của đèn.
Vậy ánh sáng đến từ đâu? Các nguyên tử trong ống chuyển động vòng quanh và va vào nhau. Chúng truyền năng lượng cho nhau, cộng thêm nhiều nhiệt lượng được tạo ra. Trong khi một số electron thoát khỏi nguyên tử của chúng thì một số khác thu được đủ năng lượng để trở nên “bị kích thích”. Điều này có nghĩa là chúng có trạng thái năng lượng cao hơn.
Electron có thể trở lại năng lượng ban đầu (trạng thái cơ bản) bằng cách giải phóng năng lượng dưới dạng photon (ánh sáng). Mỗi electron bị kích thích sẽ giải phóng một bước sóng đặc trưng của photon. Nói cách khác, mỗi khí hiếm bị kích thích sẽ giải phóng một màu ánh sáng đặc trưng. Đối với đèn neon, đây là ánh sáng màu đỏ cam.
Màu sắc ánh sáng khác được tạo ra như thế nào?
Bạn thấy đèn neon của biển hiệu có nhiều màu sắc khác nhau. Vậy ngoài màu đỏ cam của đèn neon, các màu ánh sáng khác được tạo ra như thế nào.
Một là sử dụng một loại khí khác hoặc hỗn hợp khí để tạo ra màu sắc. Mỗi khí hiếm giải phóng một màu ánh sáng đặc trưng. Ví dụ, helium phát sáng màu hồng, krypton có màu xanh lá cây, argon có màu xanh dương. Nếu các khí được trộn lẫn, có thể tạo ra các màu trung gian.
Một cách khác để tạo ra màu sắc là phủ một lớp phốt pho hoặc hóa chất khác lên mặt trong ống thủy tinh để phát sáng một màu nhất định khi được cấp điện. Còn nếu bạn nhìn thấy ánh sáng trong suốt phát sáng có màu sắc thì đó là ánh sáng khí hiếm.
Còn một cách khác để thay đổi màu sắc của ánh sáng, dù nó không được sử dụng trong các thiết bị chiếu sáng, là kiểm soát năng lượng cung cấp cho ánh sáng. Mặc dù bạn thường nhìn thấy một màu cho mỗi nguyên tố trong ánh sáng, nhưng thực tế có các mức năng lượng khác nhau dành cho các electron bị kích thích, tương ứng với quang phổ ánh sáng mà nguyên tố đó có thể tạo ra.
