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電球と蛍光灯は、何故明るくなるの?

蛍光灯は、確か中学の理科の真空放電の単元で、蛍光灯の原理を習ったように記憶しています。
ガラス管の中を低圧にすると、電子がマイナス極から出てプラス極に移動するという内容なのですが、何故蛍光灯が明るくなるのか、という話を忘れてしまいました。

また、電球なのですが、これは何故明るくなるのでしょうか?

よろしくお願いします!!

投稿日時 - 2005-01-25 19:27:55

QNo.1185551

暇なときに回答ください

質問者が選んだベストアンサー

重複しますが,多少補足として.

電球は,フィラメントの抵抗によって,電流が流れるとジュールの法則で加熱し,
温度が高くなります.温度が高くなれば,黒体輻射と呼ばれる波長分布の
光を発するようになります.
ミクロに見れば,温度が高くなる=フィラメント材質内の電子が活発になって
原子がゆっさゆっさと揺さぶられ,それにより原子内の電場が揺す振られて電磁波を出します.
原子はたくさんあるので,あるものは活発に,あるものは緩慢に振動します,
活発なものは短波長(低周波数)の電磁波を,干満なものは長波長(高周波数)の電磁波を出し,
その結果,出て来る電磁波は,プランクの式で表される黒体輻射の波長分布となります.

蛍光灯は,グロー放電によって電子が水銀原子をたたきます.
たたかれた水銀原子は励起(エネルギーの高い状態)し,一瞬後に脱励起(エネルギーの低い状態に落ち着く)します,
この脱励起のとき,水銀原子特有のスペクトルの光を出します.
このスペクトルは,水銀原子内の電子のエネルギー準位が関係しています.
その殆どは435nmの紫外光とかで,これが蛍光物質に当たって
可視光線に変えられて,外に出て来ます.

投稿日時 - 2005-01-25 23:13:49

お礼

どうもありがとう御座います!!

化学と生物は入試で使いますが、物理はとりませんでした。
僕自身の知識が無いのですが、何となく、分かる点もあり、原子や電子の動きがイメージできて、面白いと思います。

投稿日時 - 2005-01-26 01:12:08

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回答(6)

ANo.6

 No.2さんの電球の説明に関して捕捉致します。
 酸素と結合を不是だけであれば、真空にするだけでも良いのですが、圧力が低い所では、物質は気化しやすくなるため、電球内部を真空にすると、フィラメントに使われている物質(一般の電球ではタングステンという金属)が気化(正確には昇華と言います)して、寿命が短くなったり、ガラスの内側を汚してしまったりするので、ガスを入れています。
 封入ガスにアルゴンが使われている理由は、貴ガスと呼ばれる、最も化学反応起こし難い(即ち腐食性が無く、ガス自身も変質しない)物質に分類されているものの1つである事と、空気の一成分(割合として約1%)なので、原料費がタダで比較的安価に入手出来るからです。

投稿日時 - 2005-01-29 07:55:47

お礼

どうもありがとう御座います!!

ヨウ素の昇華はよくききますが、タングステンのような金属の昇華については初めて知り、勉強になりました!

アルゴンについて、なのですが、HeやNeなども使われないのだろうか?という疑問が湧いてくるのですが、これからまた勉強しつづけようと思っています!

投稿日時 - 2005-01-29 19:04:17

ANo.5

#4です.
逆でした.誤字もありました.

>活発なものは短波長(低周波数)の電磁波を,
>干満なものは長波長(高周波数)



活発なものは短波長(高周波数)の電磁波を,
緩慢なものは長波長(低周波数)

投稿日時 - 2005-01-25 23:36:12

お礼

下記同様、有り難う御座います。

投稿日時 - 2005-01-26 01:13:49

ANo.3

> 蛍光灯は陰極から放出された自由電子がガラス内面に塗布された蛍光物質に
> 当たることによって光エネルギーを放出します。

これは間違いです。

放出された電子が管内の水銀蒸気にぶつかって目に見えない紫外線を出します。
紫外線がガラス管内部に塗布された蛍光物質に当たって目に見える光が放出されます。

投稿日時 - 2005-01-25 20:58:26

お礼

有り難う御座います!!

紫外線が蛍光管の内部で出ているということは知りませんでした。
それが蛍光物質に当たって、初めて光として感知できるのですね。

投稿日時 - 2005-01-26 01:07:30

ANo.2

電球は、フィラメントという導線に電流が流れることで高温になりやがて白熱します。鉄を熱すると赤くなるのと同じ現象です。酸素と結合すると酸化物になって焼ききれてしまいますので不活性ガス(アルゴン)を封入してあります。

蛍光灯は陰極から放出された自由電子がガラス内面に塗布された蛍光物質に当たることによって光エネルギーを放出します。蛍の発光現象と同じようなものです。

投稿日時 - 2005-01-25 19:40:41

お礼

どうも有り難う御座います!!

高温で光を出す、というのは勉強になります!(初歩的過ぎるかも知れませんが)
アルゴン封入についても、納得しました。

投稿日時 - 2005-01-26 00:58:47

ANo.1

↓はいかがでしょう?

「蛍光灯の仕組みはどうなっているの?|電球と蛍光灯大勝負|電球|探検キッズ」
http://www.discovery.panasonic.co.jp/electricity/lab/lab06blb/l060201.html

参考URL:http://www.discovery.panasonic.co.jp/electricity/lab/lab06blb/l060201.html

投稿日時 - 2005-01-25 19:32:03

お礼

どうもありがとう御座います!!

参考URL、見ましたが、面白かったので、ブックマークに入れておきました!

投稿日時 - 2005-01-26 00:53:25

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