الهندسة والآليات > كيف تعمل الأشياء
كيف يعملُ مصباح النّيون؟
مصباح النيون: هو أنبوبٌ زجاجيٌّ ضيّقٌ وطويلٌ، يمكنُ أن يصممَ بأشكالٍ مختلفةٍ ومتنوعةٍ، تستخدمُ هذه المصابيحُ كثيراً في الإعلاناتِ، وهي تُصدر ضوءاً بألوانٍ مختلفةٍ.
أما مصابيحُ الفلوريسنت تشبه إلى حدٍّ كبيرٍ مصابيحَ النيون، فهي أنابيبُ زجاجيةٌ ضيقةٌ طويلةٌ لا تُصنعُ إلا على نحوٍ مستقيم تستخدمُ في المنازلِ، والمكاتبِ والمتاجرِ، أمّا الضوءُ النّاتجُ عنها فهو لونٌ أبيضُ فقط.
والاختلافُ بين هذين المِصباحين لا يقتصرُ على طريقةِ التّصميمِ، بل على طريقةِ العملِ أيضاً.
سنبدأُ مع مصباحِ النيون:
يتألّفُ هذا المصباحُ كما ذكرنا من أنبوبٍ زجاجيٍّ، يحتوي على غازٍ خاملٍ (النيون، الأرغون، الكريبتون ....) ذِي ضغطٍ منخفضٍ، ويوجدُ عندَ نهايتيْ الأنبوبِ قطبانُ معدنيان أحدُهما هو القطبُ الموجبُ والآخرُ هو القطبُ السّالبُ.
آلية العمل:
على الرّغم من أنّ الغازَ الموجودَ داخلَ الأنبوبِ هو غازٌ خاملٌ إلا أنّ هذه الصفةَ تنطبقُ على خواصِّه الكيميائية فقط، فهو لا يتفاعلُ مع العناصر الأخرى ولا يشكّلُ جزيئاتٍ ومركباتٍ كيميائيةٍ (إلا في حالات محدودة).
لكن عندَ الحديثِ عن الصفاتِ الفيزيائيةِ فالأمرُ ليس كذلك، إذ من الممكنِ بسهولةٍ إثارةُ هذا الغازِ عندَ تطبيقِ فرقِ كمونٍ معينٍ.
عندما يكونُ المصباح مطفئاً، فإنّه يحتوي على ذراتٍ معتدلةٍ من غازِ النيون.
عند تطبيقِ التّوترِ المرتفعِ وتشغيلِ المصباحِ، ستبدَأُ ذراتُ الغازِ بالحركةِ وبعضُها سيفقدُ الكتروناتِه، وتتحولُ الذراتُ عندَها إلى أيوناتٍ موجبةٍ الشحنة، تتحركُ نحوَ القطبِ السّالبِ للمصباح.
وتحرّكُ الإلكتروناتُ السالبةُ الشحنةَ التي فقدتْها الذراتُ نحو القطبِ الموجبِ.
تصطدمُ الإلكتروناتُ والذراتُ والأيوناتُ ببعضِها خلالَ تحرّكِها، محررةً طاقةً تثيرُ الأيوناتِ والذراتِ، معطيةً أيوناتٍ للضوءِ الأحمرِ.
يبعثُ غازُ النيونِ ضوءاً ذَا لونٍ أحمرَ عندَ تهييجِه بهذه الطريقة، بينما تبعثُ الغازاتُ الأخرى ألواناً مختلفة.
أما ضوء الفلوريسنت الذي نطلقُ عليه اسمَ النيون، وهي تسمية خاطئة، فيعمل كالتالي:
الصورة(1):
يوجد داخلَ الأنبوبِ بخارُ الزئبقِ بضغطٍ منخفضٍ عندَ تطبيقِ التّوترِ على طرفيْ المصباحِ يتأينُ بخارُ الزئبقِ، باعثاً الأشعةَ فوقَ البنفسجيةِ التي لا تتحسّسُ لها العينُ البشرية (ولكن يتحسس لها الجلد وهي مضرةٌ به).
الوجه الداخليّ للأنبوبِ مطليٌّ بطبقةٍ من الفوسفور، وهي مادّةٌ يمكنُها أن تتقبلَ الطّاقةَ على نحوٍ معين وتعيدُ إصدارَها على هيئةِ ضوءٍ مرئي.
في مصابيحِ الفلوريسنت، تقبلُ طبقةُ الفوسفورِ طاقةَ أيوناتِ الأشعةِ فوق البنفسجية، وتبعثُ فوتونات الضوءِ المرئية.
الصورة(2) :
وبالتّالي الضوءُ الصّادرُ من مصابيحِ الفلوريسنت، هو الضّوءُ المنبعثُ من طبقة الفوسفورِ؛ بينما الضوء الذي نراه من مصابيحِ النيون هو الضوءُ الذي تعطيه ذراتُ النيون مباشرةً.
وبعد أن عرّفنا آليةَ عملِ مصباحِ النيون ، هل بإمكانكم الآن إخبارنا عن سبب حصولنا على لون آخر إذ ما غيرنا الغاز الخامل داخل المصباح؟
المصادر: