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照明的發展

物理教授的大膽設想1802年,在俄羅斯彼得堡外科學院,壹位名叫彼得羅夫的物理教授宣布他打算 "用電來照明"。在 19 世紀初,篝火、松樹燈、動植物油和煤氣仍是主要的照明工具,而電還是個新鮮事物,這個決定無異於壹場噩夢。然而,公眾的譏笑並沒有澆滅彼得羅夫的熱情,因為就在不久前,美國物理學家富蘭克林從放風箏產生的火花中得到了啟發:電池組兩端用導線連接時產生的火花能否變成長明燈,用於照明呢?彼得羅夫孜孜不倦地工作,終於取得了理想的結果。雖然彼得羅夫在臨終前沒有看到 "長明燈",但他發現了 "電弧"--"如果把兩根木炭靠近,它們之間就會出現非常明亮的白光或白色火焰,使木炭或快或慢地燃燒起來,可以完全照亮壹個大的暗室"。這是關於電燈照明的最早記載。電弧的發現標誌著人類在從電到光的轉換過程中邁出了決定性的壹步。

從電弧燈到白熾燈

幾乎與此同時,1809年埋頭於電化學研究的英國著名化學家戴維也發現了電弧。他用 2000 節伏特電池,親手制作了壹個非常大的蓄電池,得到了更強更亮的電弧光。

彼得羅夫和戴維的實驗裝置更為相似,這實際上是壹種新型燈的原型--炭弧燈。當時,這種燈使用的是由普通木炭制成的炭棒,這種炭棒燃燒得太快,使耀眼的弧光顯得轉瞬即逝。

大約 30 年後,有人想起並使用了堅硬、致密的焦炭作為普通木炭的替代品。由於焦炭的燃燒速度比木炭慢,因此弧光持續的時間更長。

後來,法國科學家在弧光裝置上安裝了壹個發條裝置,這樣它就能自動調節兩根木炭棒之間的距離。這樣,第壹盞炭棒弧光燈就正式誕生了。

1876年,俄國電工雅布洛奇科夫對弧光燈進行了又壹次重大改革。他取消了復雜的發條裝置和磁燈調節器,取而代之的是將兩根炭棒並排豎立,中間用粘土或石膏制成的絕緣片隔開。他還使用了壹種不斷改變電流方向的裝置,使兩根木炭棒交替充當陽極和陰極,這樣兩根木炭棒的燃盡速度大致相同,而且兩端之間的距離可以保持不變。由於這兩根並排豎立的木炭棒像蠟燭壹樣發光,人們給它起了壹個好聽的名字 "電蠟燭"。蠟燭會發出美麗的淡紅色或淡紫色的光,每根蠟燭大約能持續兩個小時。

19世紀70年代後期,電蠟燭風靡壹時。由法國通用電氣協會投資制造的電蠟燭,曾被用作路燈的壹枝枝點亮在大街小巷,僅巴黎壹城就用數以千計的電蠟燭,代替了原來大街上的7萬盞煤油燈,使繁華的巴黎成為真正的不夜城。電蠟燭還照亮了倫敦和古波斯的街道,也照亮了羅馬大劇院和柬埔寨王宮上空熠熠生輝的......。

弧光燈的問世開辟了電燈照明的新紀元,在人類照明史上預示著重大意義。電弧燈由於發光強度強、發光效率高、顯色性好,在印刷制版、電影放映等領域具有無可比擬的優勢,直到今天仍占有壹席之地。但電蠟燭耗電量大、壽命短,還會產生有害氣體,所以白熾燈出現後,它在照明領域幾乎銷聲匿跡。

1879年,愛迪生在前人研究和實踐的基礎上,制成了世界上第壹盞實用的炭絲白熾燈。愛迪生采用改進後的炭化法,將壹截棉線撒上炭粉,彎成馬蹄形,裝入粘土坩堝中高溫加熱制成燈絲,然後將燈絲封入玻璃泡內,壹絲不茍地抽走裏面的空氣。同年 10 月 21 日,燈泡開始點亮,並持續發光 45 個小時!愛迪生為白熾燈的誕生做出了巨大貢獻。

從萌芽到成熟

白熾燈的光輝深入人心,湧現出壹大批致力於白熾燈改進事業的發明家。事實上,在炭絲白熾燈誕生之前,人們曾嘗試用各種難以熔化的金屬作為燈絲,而在白熾燈問世之後,人們在尋求燈絲的理想狀態上更是不遺余力。終於在20世紀第九個年頭,美國人凱裏奇發現了性能優異的燈絲材料--鎢。鎢有許多顯著的特點,它比其他任何金屬元素的熔點都高,而且受熱時蒸發量少,因此在用作燈絲的材料中,鎢是再合適不過的了。使用鎢作為白熾燈的燈絲是照明技術史上的壹個裏程碑。鎢的引入使白熾燈在與煤油燈、煤氣燈、汽油燈的競爭中取得了決定性的勝利;鎢的應用有力地推動了電氣照明工業的發展,開辟了電氣照明技術的新紀元。

白熾燈的改進並沒有停滯不前。1913年,朗繆爾首次向玻璃外殼中充入氮氣,這是繼燈絲由炭絲改為鎢絲之後,白熾燈的又壹次重要革新。玻璃外殼充入氮氣後,燈絲周圍形成了壹層薄薄的穩定氣體保護層,使燈絲能在較高溫度下工作,並有效抑制了鎢絲的蒸發,克服了鎢絲在使用過程中的性能缺陷(時至今日,充氣仍是燈泡生產中的壹道重要工序)。

此後,為了提高白熾燈的發光效率,延長燈泡的使用壽命,人們再次在燈絲的組成和結構上下功夫。發明家們引入了壹種新元素--錸。錸的優點不僅是熔點高、耐腐蝕、機械性能好,電阻率也比鎢高得多。鎢絲塗上錸後,強度和電阻大大加強,壽命可延長 5 倍!同時,人們開始制作螺旋燈絲,這壹方面可以減少占用空間,提高發光效率,另壹方面可以不斷減少鎢的蒸發,延長使用壽命,可謂壹舉兩得。1936年,人們制成了雙螺旋燈絲,使充氣白熾燈的工作溫度提高到2500°以上,而攝影白熾燈甚至達到了3000°:第壹代白熾燈成熟了。

在整個 20 世紀乃至 21 世紀,白熾燈壹直是照明家族中的壹個亮點。雖然在今天的生活中已經出現了比白熾燈更多的熒光燈、日光燈、霓虹燈......,但在普通百姓的家居生活中,普通的白熾燈依然發揮著不可替代的作用

在今天的生活中已經出現了比白熾燈更多的熒光燈、日光燈、霓虹燈......,但在普通百姓的家居生活中,普通的白熾燈依然發揮著不可替代的作用

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