Aus „weißem Ball“ wird „farbiger Ball“! Warum können Lichter bunte Effekte erzeugen?

Gutachter: Zhou Hongzhi, leitender Labortechniker, Master-Betreuer, Fakultät für Physik und Optoelektronik, Technische Universität Peking

Mit dem Einzug des Winters hat das Special Effects Theater des Beijing Science Center ein neues Aussehen erhalten. Als Wahrzeichen an Pekings drittem Straßenring wurde die große weiße „Kugel“ des Beijing Science Center erneuert, um eine Lichtatmosphäre zu schaffen, die es nachts noch strahlender macht. Bunte Lichter erhellen die Wahrzeichen und wecken gleichzeitig Erinnerungen an die Stadt. Wenn Sie zu den sich ständig verändernden „Kugellichtern“ aufblicken, haben Sie sich dann schon einmal gefragt: Warum können Neonlichter bunte Lichter anzeigen? Warum können manche Lichter von selbst bunte Farben blinken?

01Sind Neonlichter aus Gas?

Neonlicht leitet sich vom englischen Wort „neon light“ ab. Das Wort „Neon“ ist eigentlich die Transliteration von „Neon“. Die Protagonisten der Neonlichter sind eine Reihe von Edelgasen, die durch Neon repräsentiert werden.

Neon ist ein Edelgaselement, das im Periodensystem an 10. Stelle in der zweiten Reihe der letzten Spalte steht. In der letzten Spalte befinden sich alle Edelgaselemente. Auf sie beziehen sich die Begriffe „Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon, Radon“, die wir in Lehrbüchern gelernt haben.

Inertgase erfüllen mindestens zwei Eigenschaften: Erstens sind ihre chemischen Eigenschaften sehr „träge“, da ihre elektronische Struktur sehr vollständig ist, und es ist für sie sehr schwierig, zu reagieren und sich in andere Substanzen umzuwandeln. zweitens sind sie bei Normaltemperatur gasförmig.

02Wie emittieren Edelgase Licht? Durch die Anregung elektromagnetischer Wellen wird das Edelgas ionisiert und in einen angeregten Zustand versetzt. Aufgrund ihrer Reaktionsträgheit kommt es zu diesem Zeitpunkt jedoch nicht zu einer chemischen Reaktion.

Die angeregten Edelgase sind nicht stabil und kehren in ihren ursprünglichen Grundzustand zurück. Dabei geben sie die aufgenommene Anregungsenergie zwangsläufig mit der ihnen innewohnenden Resonanzfrequenz ab, und zwar weiterhin in Form elektromagnetischer Wellen.

Liegt die Frequenz dieser elektromagnetischen Welle zufällig im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts, kann das menschliche Auge das von ihr ausgestrahlte Licht sehen.

Das Besondere am Neonlicht ist, dass sein Spektrum nicht nur im sichtbaren Lichtbereich liegt, sondern auch ein sehr helles Rot aufweist. Daher wurde es schon bald nach seiner Entdeckung als Füllgas in Neonröhren verwendet.

Heutzutage bezeichnen wir alle Lampen, die dieses Prinzip der Lichtemission verwenden, als Neonlampen. Andere farbige Lampen sind jedoch mit anderen Elementen gefüllt, wie etwa Helium, das orangerotes Licht aussendet, und Argon, das blauviolettes Licht aussendet.

03Neue Generation von Lichtwerkzeugen LED

LED ist die Abkürzung für Leuchtdiode, also eine Lampe aus Leuchtdioden mit hoher Helligkeit. Sein Kernstück ist ein Wafer, der aus einem p-Typ-Halbleiter und einem n-Typ-Halbleiter besteht.

Das Merkmal des PN-Übergangs der LED ist das Vorhandensein eines Resonanzhohlraums. Wenn der Erregerstrom eintrifft, erzeugen die Träger mehrere Reflexionen zwischen dieser Verbindung. Wenn die festgelegte Frequenz erreicht ist, wird die Energie mit einer festen Frequenz abgestrahlt, um das Licht zu erzeugen, das wir sehen.

04Generation einer Farblichtquelle

Um das Prinzip der farbigen LED-Lichtemission zu verstehen, müssen wir uns zunächst mit den drei Grundfarben Rot (R), Grün (G) und Blau (B) vertraut machen. Durch die Kombination dieser drei Farben können unterschiedliche Farben erzielt werden.

Wenn beispielsweise rotes und grünes Licht gleichzeitig eingeschaltet werden, vermischen sich die roten und grünen Lichter zu Gelb. Das Farbwechselprinzip der Farbwechsellampe besteht darin, dass sie, wenn zwei LEDs der drei Primärfarben separat leuchten, Gelb, Lila und Cyan ausstrahlen kann (z. B. violettes Licht, wenn die roten und blauen LEDs leuchten). Wenn die roten, grünen und blauen LEDs gleichzeitig leuchten, entsteht weißes Licht.

Wenn es einen Schaltkreis gibt, der die roten, grünen und blauen LEDs paarweise, einzeln oder gleichzeitig aufleuchten lässt und bei jeder Änderung der Lichtintensität sieben oder mehr verschiedene Lichtfarben aussendet, entsteht das Phänomen der farbigen LED-Leuchten. Durch die Veränderung der Proportionen ihrer Überlagerung entstehen unterschiedliche Farben.

Das Beijing Science Center lädt mit seiner brandneuen Lichtlandschaft Freunde jeden Alters herzlich ein, die Kraft der Umgestaltung und Erneuerung zu erleben! Wir heißen jeden Besucher herzlich willkommen, hierher zu kommen, die wundervollen Momente mit Ihren Augen und Ihrer Kamera festzuhalten, bei der Beleuchtung des Wahrzeichens mitzuwirken und neue und großartige Erinnerungen an die „Sphere“ und das „Beijing Science Center“ zu hinterlassen!