《我的光源知识》PPT课件

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1、白炽灯泡1.0白炽灯发光原理结构白炽灯之所以有这样的名称，是因为电流通过灯丝（钨丝，熔点达3000多摄氏度）时会产生热量，螺旋状的灯丝不断将热量聚集，使得灯丝的温度达到2000℃以上，灯丝在处于白炽状态时，就会发出耀眼的光来。故称之为白炽灯。白炽灯发光时，只有7～8%的电能变成可见光，90%以上的电能转化成了热，白白浪费掉。可见白炽灯的发光效率很低。然而，它却是电灯世界的开路先锋。白炽灯，主要由玻壳、灯丝、导线、感柱、灯头、氮气等组成。玻壳做成圆球形，制作材料是耐热玻璃，它把灯丝和空气隔离，既能透光，又

2、起保护作用。白炽灯工作的时候，玻壳的温度最高可达100℃左右。灯丝是用比头发丝还细得多的钨丝，做成螺旋形。看起来灯丝很短，其实把这种极细的螺旋形的钨丝拉成一条直线，这条直线竟有1米多长。两条导线表面上很简单，实际上由内导线、杜美丝和外导线三部分组成。内导线用来导电和固定灯丝，用铜丝或镀镍铁丝制做；中间一段很短的红色金属丝叫杜美丝，要求它同玻璃密切结合而不漏气；外导线是铜丝，任务就是连接灯头用以通电。一个喇叭形的玻璃零件是感柱，它连着玻壳，起着固定金属部件的作用。其中的排气管用来把玻壳里的空气抽走，然后将

3、下端烧焊密封，灯就不漏气了。灯头是连接灯座和接通电源的金属件，用焊泥把它同玻壳粘结在一起。玻壳灯丝内导线感柱杜美丝外导线灯头1.1白炽灯发展史人类使用白炽灯泡已有128年的历史了。提起白炽灯泡，人们必然会联想起爱迪生。实际上早在爱迪生之前，英国电技工程师斯旺(j.Swan)从40年代末即开始进行电灯的研究。经过近30年的努力，斯旺最终找到了适于做灯丝的碳丝。1878年12月18日，斯旺试制成功了第一只白炽电泡。此后不久，他还在纽卡斯尔化学协会上展示过他的碳丝灯泡。在1879年10月21日的傍晚，爱迪生和

4、助手们成功地把炭精丝装进了灯泡。一个德国籍的玻璃专家按照爱迪生的吩咐，把灯泡里的空气抽到只剩下一个大气压的百万分之一，封上了口，爱迪生接通电流，他们日夜盼望的情景终于出现在眼前：灯泡发出了金色的亮光！在连续使用了45个小时以后，这盏电灯的灯丝才被烧断，这是人类第一盏有广泛实用价值的电灯。后来人们就把这一天定为电灯发明日。之后爱迪生还一直致力于白炽灯的改进，为了提高灯泡的质量，延长灯泡的寿命，爱迪生想尽一切办法寻找适合制灯丝的材料。到1880年5月初，他试验过的植物纤维材料共约6000种。在很长的一段时间

5、里，爱迪生派遣了很多人前往世界各地寻找适合于制作灯丝的竹子。直至1908年的9年间，日本竹一直是供应碳丝的主要原料。现代的钨丝白炽灯到1908年才由美国发明家库利奇试制成功。发光体是用金属钨拉制的灯丝，这种材料最可贵的特点是其熔点很高，即在高温下仍能保持固态。事实上，一只点亮的白炽灯的灯丝温度高达3000℃。正是由于炽热的灯丝产生了光辐射，才使电灯发出了明亮的光芒。因为在高温下一些钨原子会蒸发成气体，并在灯泡的玻璃表面上沉积，使灯泡变黑，所以白炽灯都被造成“大腹便便”的外型，这是为了使沉积下来的钨原子能

6、在一个比较大的表面上弥散开。否则的话，灯泡在很短的时间内就会被熏黑了。由于灯丝在不断地被升华，所以会逐渐变细，直至最后断开，这时一只灯泡的寿命也就结束了。经过多年的研究，人们注意到，当灯泡里充有空气的时候，虽然灯丝很快会被氧化，但是钨的蒸发却变慢了。原因其实很简单：空气是由多种成分组成的，使钨氧化的只是占空气总量1/5的氧气；至于其余的大约占4/5的氮气，它不仅没有参与对钨的破坏作用，相反地还干了好事——阻碍钨分子的运动，降低钨的蒸发速度。人们于是给钨丝找到了一位保卫它的好朋友——氮气。氮气就在空气里，

7、而且占了空气的大多数，真可谓“踏破铁鞋无觅处，得来全不费工夫”。过去我们为了保证白炽灯延年益寿，不得不把玻壳中的空气抽走，抽得越干净越好，而现在为了同样的目的，我们却要做相反的工作，即把气体——当然是不会跟钨发生化学反应的气体充到玻壳里去。氮气是个懒惰的家伙，好自个儿东游西逛，跟谁也不爱打交道。它在很多地方派不上用场，可在白炽灯里却可一显身手。如果灯泡里是真空的，那么当钨丝接通电源，温度升高后，钨的分子就会“蠢蠢欲动”，大量地脱离灯丝，“如入无人之境”，到处乱跑，直到碰在玻壳壁上被吸着时为止。玻壳里一旦

8、充进了氮气，白炽的灯丝周围就会形成一薄层稳定的气体保护层，就像一道活的“篱笆”。每一个氮气分子都是一名勇敢的战士，守卫在钨丝的附近，对那些企图脱离集体四处乱窜的钨分子毫不客气，狠狠地顶撞回去，叫它们重返工作岗位，继续为光明服务。这样一来，钨丝的蒸发速度就慢得多了。结果是出现了充氮气的白炽灯泡。1913年，兰米尔首次往玻壳里充进氮气，这是继灯丝由炭丝改钨丝后白炽灯的又一重要革新。直到目前为止，充气仍然是抑制钨丝蒸发的基本措施。白炽灯泡1.2白