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        從“火光源”到“電光源”的發(fā)展

        2022-12-31 13:14:15胡紫霞
        閱讀(科學(xué)探秘) 2022年9期

        胡紫霞/文

        吃完晚飯,銘銘正在書(shū)桌前看書(shū),忽然停電了,家里瞬間一片漆黑。爸爸趕緊找來(lái)蠟燭,點(diǎn)了起來(lái)。銘銘想在燭光下繼續(xù)看書(shū),被爸爸制止了。

        爸爸:銘銘,在這樣昏暗的燈光下閱讀,對(duì)眼睛的傷害可是很大的,等電來(lái)了再看吧!

        銘銘:好吧!在沒(méi)有電的時(shí)候,幸虧還有蠟燭這樣的好東西在。

        爸爸:是的。蠟燭古已有之。其長(zhǎng)處是易于保存、隨時(shí)可用。古代一般人家還多在燈盞里倒入豆油、麻油等植物油,再點(diǎn)著置入油中的燈芯用來(lái)照明。這種油燈的亮度很低,所謂“燈如豆”就是如此。在我們小時(shí)候,家里常見(jiàn)的是煤油燈,需要煤油才能使用。煤油燈就有燈盞燈、玻璃罩燈(包括家用燈、桅燈或馬燈)、汽燈等幾種。玻璃罩煤油燈比燈盞燈要亮很多。20 世紀(jì)60-70 年代我國(guó)很多農(nóng)村地區(qū)普遍使用這種煤油燈。

        銘銘:電燈是愛(ài)迪生發(fā)明的,他可真了不起!

        爸爸:隨著人類進(jìn)入“電氣時(shí)代”,就開(kāi)始了對(duì)“電光源”的利用。人們發(fā)明了將電轉(zhuǎn)化為光的技術(shù),從而催生了電燈,開(kāi)啟了電氣照明的新時(shí)代。

        愛(ài)迪生:晚上好!我是來(lái)自美國(guó)的托馬斯·阿爾瓦·愛(ài)迪生。其實(shí)電燈并不是在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)上被發(fā)明出來(lái)的,而是有一個(gè)漫長(zhǎng)的“發(fā)明史”。第一支“電光源”是英國(guó)化學(xué)家亨弗萊·戴維爵士于1809 年發(fā)明的。

        戴維:有一次,我在用炭棒做電流熱效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí),無(wú)意間將兩根通電的炭棒碰撞在一起,頓時(shí)閃出一道極強(qiáng)的白光,炭棒燒損極快。后來(lái)我又做了幾次實(shí)驗(yàn):將兩根炭棒接在大功率電池(2000 個(gè)電池單元)兩端,炭棒短暫接觸后再分開(kāi)約3 英寸。這時(shí)我發(fā)現(xiàn)炭棒之間產(chǎn)生了極為耀眼的亮光。因?yàn)槠湫螤畛使靶?,我將其稱為“電弧”。只可惜,每一次亮光的持續(xù)時(shí)間都很短,耀眼的弧光仿佛曇花一現(xiàn)。

        愛(ài)迪生:戴維的發(fā)現(xiàn),為白熾燈和弧光燈的發(fā)明奠定了理論基礎(chǔ)。在接下來(lái)的三十多年里,世界各國(guó)的發(fā)明者們不斷提出各式各樣的電燈設(shè)計(jì),如用鉑絲代替炭棒等,但大都穩(wěn)定性不高、耗能巨大、壽命短,不具備商業(yè)化量產(chǎn)的條件,很快便退出了歷史的舞臺(tái)。到19 世紀(jì)40 年代末,英國(guó)電技工程師斯旺也開(kāi)始進(jìn)行電燈的研究,經(jīng)過(guò)近三十年的努力,他最終找到了適于做燈絲的碳絲,發(fā)明了白熾燈泡。但由于燈泡中的空氣會(huì)使燈絲很快燒斷,所以這種燈的壽命僅有一兩個(gè)小時(shí),不具有實(shí)用價(jià)值。

        爸爸:這一局面的改變,要等到您的出現(xiàn)。

        愛(ài)迪生:過(guò)獎(jiǎng)了。斯旺的電燈泡給了我很大的啟發(fā)。我通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研、成本分析、理論計(jì)算,確定了系統(tǒng)存在的短板——燈絲材料。為了延長(zhǎng)白熾燈的壽命,我們選取了六百多種材料做燈絲,做了一千多次實(shí)驗(yàn)。終于,在1879 年10 月21 日的傍晚,我們成功制成了以碳化纖維作為燈絲的白熾燈。它發(fā)出的光線明亮而穩(wěn)定,足足亮了45 個(gè)小時(shí)。1891 年,我的細(xì)燈絲、高真空白熾燈泡等發(fā)明獲得專利。

        爸爸:您發(fā)明了第一盞真正有廣泛實(shí)用價(jià)值的電燈,從此改寫(xiě)了人類照明的歷史,使人類走向了用電照明的時(shí)代。

        愛(ài)迪生:其實(shí)我對(duì)自己的竹絲碳化燈還是不滿足,并且在不斷改進(jìn)。但在1906 年,美國(guó)人庫(kù)利奇找到了鎢絲來(lái)作為燈絲。這種鎢絲燈的發(fā)光效率更高,亮度更大,各方面性能也更加優(yōu)越,漸漸地人們就開(kāi)始大量生產(chǎn)鎢絲燈了。

        爸爸:早期的鎢絲燈使用一段時(shí)間后發(fā)光效率會(huì)降低,燈泡會(huì)變暗,所以人們從未停止對(duì)電燈的探索。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,燈的種類越來(lái)越多,熒光燈、無(wú)極燈、蒸汽燈……紛紛出現(xiàn)在我們的生活當(dāng)中。現(xiàn)代LED 燈成了人們的新寵。它小巧、壽命長(zhǎng)、節(jié)能,深受用戶的喜愛(ài)。人們已經(jīng)不單單只滿足充足的照明了,科學(xué)、健康的光源成了人們迫切追求的東西。照明經(jīng)歷了從火、油到電的發(fā)展歷程。這也是人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)和文化發(fā)展的一個(gè)縮影。未來(lái),照明還會(huì)繼續(xù)前行,就目前來(lái)看,節(jié)能、環(huán)保、智能是燈發(fā)展的主要趨勢(shì),讓我們拭目以待吧。

        銘銘:也許將來(lái)我們會(huì)去宇宙之中獲取能源,點(diǎn)亮“星星之燈”呢……

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