منوعات

كيف تعمل أضواء النيون

كيف تعمل أضواء النيون

إضاءة النيون رائعة جدًا في طريقة عملها. يمكن دمج الألوان النابضة بالحياة لتحقيق مرئيات مذهلة ويمكن من خلاله إنشاء الأعمال الفنية.
مصباح النيون هو في الأساس أنبوب زجاجي مملوء بغاز النيون أو الأرجون. وهو من الغازات “النبيلة” هذه هي الغازات الخاملة أو غير المتفاعلة.

بشكل عام ، نادرًا ما تشكل ذرات الغازات الخاملة جزيئات مستقرة من خلال الارتباط الكيميائي مع الذرات الأخرى ؛ و نقصد بالغازات الخاملة الهيليوم والأرجون والزينون و النيون. ليس من الصعب إنشاء أنبوب تفريغ للغاز مثل أنبوب ضوء النيون.

للكشف عن أن الخمول هو أمر نسبي ، يجب تطبيق جهد كهربائي على الأقطاب الكهربائية في نهايات أنبوب زجاجي يحتوي على الغاز الخامل. عندما يتم ذلك ، سيبدأ الأنبوب الذي يحتوي على الغاز الخامل في التوهج. عندما يكون الأنبوب مغلقًا ، سيحتوي فقط على ذرات غاز النيون العادية.

كيف تعمل أضواء النيون

عندما يتم تشغيل الضوء ، سوف يسحب الجهد ذرات النيون عن بعضها البعض ، مما يجعل الإلكترونات تصبح أيونات مشحونة بشكل إيجابي. نظرًا لشحنها الإيجابي ، ستتحرك أيونات النيون نحو الطرف الكهربائي السالب في أحد طرفي الأنبوب. سوف تسير الإلكترونات سالبة الشحنة التي تبقى في الاتجاه الآخر ، نحو الطرف الموجب في الطرف الآخر من الأنبوب. بينما ترتد الذرات والإلكترونات والأيونات المثيرة في جميع الاتجاهات ، فإنها تتصادم باستمرار مع بعضها البعض ، مما يخلق طاقة كافية

لإعطاء الفوتونات من الضوء الأحمر في حالة النيون والضوء الأزرق في حالة الأرجون؛ نظرًا لمعدل تصادم الذرات والإلكترونات والأيونات مع بعضها البعض ، ينبعث من الأنبوب ضجيج مستمر للضوء الأحمر أو الأزرق.

عندما يحدث هذا ، يمكن أيضًا انبعاث الطاقة كحرارة ، وليس فقط ضوء. يمكن أن تصبح أضواء النيون ساخنة إلى حد ما عندما تكون في أنابيب ذات قطر صغير ، لكنها لا تزال آمنة للاستخدام ، لذلك لا داعي للقلق إذا كنت تخطط لاستخدام النيون كجزء من مشروع تجاري. تبقى أنابيب الأرجون المعبأة دافئة عند اللمس.

ألوان مختلفة باستخدام النيون

بالنظر إلى كيفية عمل أضواء النيون ، بشكل دقيق ، فإن الإضاءة الملونة الوحيدة التي يمكن إنشاؤها باستخدام النيون هي حمراء. يمكن دمج الغازات النبيلة المختلفة لإنشاء بعض الألوان الأساسية ، مثل الأخضر والأزرق والأرجواني والأصفر.

ومع ذلك ، تستخدم اللافتات العامة والأعمال الفنية أنابيب مطلية باللون بالفوسفوري مع غاز الأرجوان الأزرق الذي يعطي ضوء الأشعة فوق البنفسجية (الأزرق) يتسبب في تألّق الفوسفور. من الممكن إنشاء أكثر من 150 لونًا مختلفًا.

تاريخ علامات النيون

تعود النظرية وراء تقنية علامات النيون إلى عام 1675 ، قبل عصر الكهرباء ، عندما لاحظ الفلكي الفرنسي جان بيكار توهجًا خافتًا في أنبوب مقياس الزئبق . عندما اهتز الأنبوب ، حدث توهج يسمى الضوء البارومتري ، لكن سبب الضوء لم يكن مفهومًا في ذلك الوقت.

مخترع مصباح النيون الأول

كلمة نيون تأتي من اليونانية “نيوس” وتعني “الغاز الجديد”. تم اكتشاف غاز النيون من قبل ويليام رامزي و MW Travers في عام 1898 في لندن.

النيون هو عنصر غازي نادر موجود في الغلاف الجوي إلى حد جزء واحد في 65000 من الهواء. يتم الحصول عليه عن طريق تسييل الهواء ويتم فصله عن الغازات الأخرى عن طريق التقطير التجزيئي.

كان المهندس والكيميائي والمخترع الفرنسي جورج كلود أول شخص يطبق تفريغًا كهربائيًا على أنبوب مغلق من غاز النيون (حوالي 1902) لإنشاء مصباح. جورج كلود عرض أول مصباح نيون في 11 ديسمبر، 1910، في باريس.

حصل جورج كلود على براءة اختراع لأنبوب إضاءة النيون في 19 يناير 1915 براءة اختراع أمريكية.

في عام 1923 ، قدم جورج كلود وشركته الفرنسية كلود نيون لافتات غاز النيون إلى الولايات المتحدة ، عن طريق بيع اثنين إلى وكالة سيارات باكارد في لوس أنجلوس.

أصبحت إضاءة النيون بسرعة تلعب دورًا أساسيًا في الإعلانات الخارجية. أصبح الناس يتوقفون ويحدقون في أول إشارات النيون التي يطلق عليها “النار السائلة”.

صنع أنابيب ضوء النيون

تأتي الأنابيب الزجاجية المجوّفة المستخدمة في صنع مصابيح النيون بأطوال 4 و 5 و 8 أقدام. لتشكيل الأنابيب ، يتم تسخين الزجاج بواسطة الغاز المضاء والهواء القسري. يتم استخدام العديد من تركيبات الزجاج اعتمادًا على البلد والمورد. ما يسمى بالزجاج “الناعم” له تركيبات بما في ذلك زجاج الرصاص وزجاج الباريوم. كما يستخدم الزجاج “الصلب” .

اعتمادًا على تكوين الزجاج ، يتراوح نطاق العمل من الزجاج من 1600 درجة فهرنهايت إلى أكثر من 2200 درجة فهرنهايت. درجة حرارة لهب غاز الهواء تعتمد على الوقود ونسبة معينة باستخدام غاز البروبان.

يتم قطع جزئي للأنابيب أثناء البرودة ثم يتم فصلها أثناء التسخين. عند الانتهاء من الأنابيب ، يجب معالجة الأنبوب. تختلف هذه العملية حسب البلد. الإجراء يسمى “القصف” في الولايات المتحدة. يتم إخلاء الأنبوب جزئيًا من الهواء.

معلومات عن عنصر النيون الكيميائي

النيون هو العنصر رقم 10 في الجدول الدوري مع رمز العنصر NE لكل ذرة نيون 10 بروتونات. هناك ثلاثة نظائر ثابتة للعنصر ، ذرات لها 10 نيوترونات (نيون -20) ، 11 نيوترون (نيون -21) ، و 12 نيوترون (نيون -22). تحتوي ذرات النيون على 10 إلكترونات ولا تحتوي على شحنة كهربائية صافية لأنها تحتوي على ثابت لقشرة الإلكترون الخارجية.

العنصر في المجموعة 18 من الجدول الدوري، مما يجعله أول غاز نبيل هو الهيليوم ، وهو أخف ومستقر مع اثنين من الالكترونات فقط. إنه ثاني أخف غاز نبيل.

في درجة حرارة الغرفة والضغط، النيون هو عديم الرائحة، عديم اللون ينتمي إلى مجموعة عنصر الغاز النبيل ويشترك في الملكية مع عناصر أخرى من هذه المجموعة من كونها خاملة تقريبًا (ليست شديدة التفاعل) لا توجد مركبات نيون مستقرة معروفة ، على الرغم من اكتشاف بعض الغازات النبيلة الأخرى لتشكيل روابط كيميائية.

اكتشف الكيميائيان البريطانيان السير ويليام رامزي وموريس ترافرز العنصر في عام 1898. تم اكتشاف النيون في عينة من الهواء السائل. تم تحديد الغازات التي نجت من النيتروجين والأكسجين والأرجون والكريبتون. عندما ذهب الكريبتون ، تم العثور على الغاز المتبقي ينبعث منه ضوء أحمر ساطع عندما يتأين. وتمت تسمية اسم العنصر النيون.

النيون نادر و وفير على حدٍّ سواء اعتمادًا على المكان الذي تبحث عنه. على الرغم من أن النيون هو غاز نادر في الغلاف الجوي للأرض ( حوالي 0.0018 في المائة بالكتلة ) ، فإنه خامس أكثر العناصر وفرة في الكون ، حيث يتم إنتاجه أثناء عملية ألفا في النجوم. المصدر الوحيد للنيون هو الاستخلاص من الهواء المُسال. يوجد النيون أيضًا في الماس وبعض المنافذ البركانية. نظرًا لأن النيون نادر في الهواء ، فإن إنتاجه من الغاز مُكلف ، وهو أكثر تكلفة بنحو 55 مرة من الهيليوم السائل.

خصائص النيون المضيء

النيون هو غاز أُحادي الذرة ، لذلك فهو أخف (أقل كثافة) من الهواء ، والذي يتكون في الغالب من النيتروجين (N 2 ). إذا امتلأ بالون بالنيون ، فسوف يرتفع. ومع ذلك ، سيحدث هذا بمعدل أبطأ بكثير مما قد تراه مع بالون الهيليوم . كما هو الحال مع الهيليوم ، فإن استنشاق غاز النيون يشكل خطرًا للاختناق إذا لم يتوفر ما يكفي من الأكسجين للتنفس.

يستخدم النيون العديد من الاستخدامات بالإضافة إلى العلامات المضيئة. كما أنه يستخدم في ليزر الهليوم نيون ، ، الأنابيب المفرغة ، مانعات الصواعق ، ومؤشرات الجهد العالي. النيون أكثر فعالية 40 مرة من الهيليوم السائل وثلاث مرات أفضل من الهيدروجين السائل. نظرًا لقدرته العالية على التبريد ، يتم استخدام النيون السائل في تجميد الجثث للحفاظ عليها .

النيون لديه نقطة انصهار 248.59 درجة مئوية (15415.46 فهرنهايت) ونقطة غليان 246.08 درجة مئوية (‑410.94 فهرنهايت).

السابق
خطورة الزيادة السكانية
التالي
تفسير التحدث بلغة أجنبية في المنام