電燈是現(xiàn)代人生活中必不可少的一種照明設(shè)備。但是,你知道電燈的發(fā)明歷史嗎?它是如何演變成今天我們所使用的樣子呢?
一提到電燈發(fā)明,我們第一個(gè)想到的科學(xué)家就是愛(ài)迪生。他先后用過(guò)銅絲、白金絲等1600多種材料,最后確定日本的竹絲作為“耐用燈絲”。光收集資料,就用了200本筆記本;耗時(shí)數(shù)年孜孜不倦發(fā)明電燈。這樣的故事我們耳熟能詳,事實(shí)上電燈發(fā)明的背后還有更多的“光明開(kāi)拓者”。
電燈并不是在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)上被發(fā)明出來(lái)的,而是經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的“發(fā)明史”。一盞小小電燈的背后凝聚了無(wú)數(shù)發(fā)明家的努力。
19世紀(jì)初,英國(guó)人漢弗萊·戴維用2000節(jié)電池和兩根炭棒制成了弧光燈,制成世界上第一盞弧光燈。使用這種炭棒燈絲,雖然能發(fā)出亮光,但光線刺眼,耗電量大,壽命也不長(zhǎng)。不過(guò)即便如此,戴維的發(fā)現(xiàn)仍然為白熾燈和弧光燈的發(fā)明奠定了理論基礎(chǔ)。
1840年,英國(guó)科學(xué)家威廉·羅伯特·格羅夫爵士制作了第一臺(tái)使用意義上的電燈。他采用金屬鉑線圈作為燈絲,用兩段銅線對(duì)其通電。為了避免燈絲氧化和冷卻,他將燈絲置于倒扣在水中的玻璃杯內(nèi)。
1860年,英國(guó)人約瑟夫·斯旺制成了碳絲電燈,但他沒(méi)能得到使碳絲保持長(zhǎng)時(shí)間工作的穩(wěn)定真空環(huán)境。1878年,英國(guó)的真空技術(shù)不斷突破,約瑟夫·斯旺終于發(fā)明了真空環(huán)境下用碳絲通電的燈泡,并且獲得英國(guó)專利。斯旺的房間也成為英國(guó)第一所用電照明的私人住宅。
1874年,加拿大的兩名電氣工程師申請(qǐng)了一項(xiàng)電燈專利:向玻璃泡中充入氮?dú)?,并用通電的碳桿發(fā)光,因?yàn)橘Y金的缺乏這項(xiàng)技術(shù)沒(méi)能被繼續(xù)完善,1875年他們將專利賣給了愛(ài)迪生。
獲得專利后的愛(ài)迪生不斷嘗試改良燈絲,通過(guò)數(shù)年的反復(fù)試驗(yàn),終于——在1879年,愛(ài)迪生發(fā)明高阻值碳燈絲真空白熾燈,建立起全新的常壓電力輸送系統(tǒng)。
1880年,愛(ài)迪生和他的團(tuán)隊(duì)制造出能持續(xù)發(fā)光1200個(gè)小時(shí)的碳化竹絲燈。點(diǎn)燃了世界上第一盞有商用價(jià)值的穩(wěn)定電燈。1906年,愛(ài)迪生又改用鎢絲來(lái)做燈絲,使燈泡的質(zhì)量再次得到提高,并一直沿用到今天。從此,愛(ài)迪生的名字,伴隨著電燈走入了千家萬(wàn)戶。
如今,人類的生存環(huán)境面臨諸多挑戰(zhàn),推行低碳經(jīng)濟(jì)已經(jīng)成為全球共識(shí)。進(jìn)入21世紀(jì)后,節(jié)能燈、發(fā)光二極管(LED燈)、高強(qiáng)度氣體放電燈等照明方式開(kāi)始發(fā)展流行,現(xiàn)代的電燈也變得越來(lái)越智能化。隨著科技的發(fā)展,相信會(huì)有越來(lái)越多的新型照明設(shè)備走進(jìn)人類的生活。
未來(lái)的電燈將是長(zhǎng)明燈。永久燈外型似白熾燈,其實(shí)是一種無(wú)極熒光燈。它的管壁也涂有熒光粉,充有一定的汞氣,但沒(méi)有電極和啟動(dòng)器附件。它靠變換電路點(diǎn)燃,在燈泡內(nèi)形成環(huán)形放電區(qū),建立很強(qiáng)的電磁場(chǎng)。在磁力線的作用下,汞蒸氣釋放出大量紫外線,去激活熒光粉而發(fā)光。永久燈沒(méi)有鎢絲,不怕電極被燒斷,壽命更長(zhǎng)。它使用高頻振蕩變換電路,比熒光燈更節(jié)電,但其發(fā)光機(jī)理比較復(fù)雜。
未來(lái)的電燈將是節(jié)能燈。正在設(shè)計(jì)中的異型節(jié)能燈,具有較高的光效,比一般日光燈節(jié)電50%,壽命長(zhǎng)一倍;比白熾燈節(jié)電83%,是一種全日光型的熒光燈。7瓦節(jié)能燈相當(dāng)于40瓦的燈泡,11瓦節(jié)能燈相當(dāng)于60瓦燈泡。
未來(lái)的電燈將是高效燈。金屬鹵化物燈將發(fā)揮它高光效的特點(diǎn)。隨著塑料工業(yè)的發(fā)展,一種聚碳酸酯塑料將用來(lái)制作新穎的燈泡。這種燈,光線擴(kuò)散均勻,不刺眼睛,又具有耐沖擊和重量輕的特點(diǎn)。
電燈的演變見(jiàn)證著我國(guó)科技和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展與變化,曾經(jīng)眩光四射的照明已經(jīng)變得光亮柔和,可以隨心所欲地控制調(diào)節(jié)。而照明與科學(xué)藝術(shù)的完美結(jié)合,也給人們的家庭生活帶來(lái)溫馨與幸福。