اتم ها و تابش نور در لامپ نئون

اتم ها و تابش نور در لامپ نئون:

اتم ها متشکل از پروتون، نوترون و الکترون هستند. پروتون و نوترون ها در هسته اتم قرار داشته که این هسته حدوداً کل جرم اتم را شامل می شود. الکترون ها نیز در مدار یا ترازهای انرژی در اطراف هسته قرار دارند.

شکل (3): شماتیکی از یک اتم که از هسته (شامل پروتون و نوترون) و الکترون هایی که به دور آن قرار گرفته اند تشکیل شده است.

مطابق با مدل اتمی بور (Niels Bohr) که مدلی شبه کوانتومی است، الکترون ها در ترازهایی با انرژی مشخص در حال گردش هستند. در مقاله «معادله شرودینگر — به زبان ساده» دیدیم که دوبروی (Louis de Broglie) به هر ذره ای که تکانهP را حمل می کند، موجی با طول موج λ نسبت داد.

پس می توان الکترون ها (ذره) را که در مدارهایی به دور هسته چرخش می کنند، به صورت موجی با طول موج λ در نظر گرفت.

بور بیان کرد که الکترون ها تنها زمانی مدار یا تراز انرژیشان را تغییر می دهند که توسط عامل خارجی انرژی دریافت کنند یا انرژی خود را از دست بدهند.

همان طور که می دانید الکترون های برانگیخته (ناپایدار) که در ترازهای بالا قرار دارند، تمایل به پایداری داشته و به همین جهت انرژی اضافی خود را در غالب فوتون (کوانتوم انرژی - کوانتوم نور) منتشر می کنند.

بسته به اختلاف انرژی ترازهای جابه جایی الکترون ها در هر اتم، طول موج یا فرکانس فوتون تابش شده می تواند متفاوت باشد.

امواج الکترومغناطیسی یا فوتون های وابسته به آن ها اگر فرکانسی بین 400THz تا 790THzداشته باشند، چشم ما قادر به تشخیص و دیدن آن ها است.

شکل (4): تابش فوتون با انرژی hf بر اساس مدل اتمی بور

با توجه به مطالب فوق، نتیجه می شود که اگر الکترون های برانگیخته اتم ها، فوتون هایی با فرکانس های ناحیه مرئی تابش کنند، چشم ما قادر به تشخیص آن ها است.

اساس کار تمامی لامپ های تخلیه الکتریکی همین امر است. به بیانی ساده، به هنگام وقوع تخلیه الکتریکی، اتم های درون محفظه (غالباً گاز نجیب) انرژی گرفته و الکترون های آن ها شروع به تابش در فرکانس یا رنگی خاص می کنند.

در این حالت گاز نجیب درون محفظه لامپ تبدیل به پلاسما می شود.

برای شبیه سازی تخلیه های الکتریکی تعادلی و غیرتعادلی، نرم افزار کامسول از جمله برنامه های قدرتمند در این زمینه به شمار می آید.