​​​​​本文授权转载自公众号：中科院物理所（ID:cas-iop）丨作者：Kun

人类自从进入电气时代，照明工具也发生了翻天覆地的变化。灯光带领我们走出了来自原始的黑暗，也点缀着我们的生活。

不仅如此灯光在我们探索世界，进行科学研究的过程中也发挥着无可取代的作用 。在电影和动画作品中，灯光总是和能量联系在一起。那么灯的发展过程中都带来了些什么呢。

小霓虹灯一加持，赛博朋克就在此chi （三声）。

爱是一道光，绿到你发慌。

绿色LED戒指一装，绿灯侠的酷炫你来装。

各种电光源都有哪些，他们都什么样子呢。

灯泡的发家史[1]

1809年英国化学家汉弗莱·戴维（Sir Humphrey Davy）（的确是化学家，他就是发现了“笑气”的那个人hhhh），在两根连接了电源，相互靠近的碳棒上发现了碳蒸汽的电弧光。并以此发明了第一个电灯——碳弧灯。起初这种灯为井下采矿的工人提供了十分便利的照明条件。[2]

当时还有一个装置叫Yablochkov蜡烛，或者电蜡烛，就是属于一种碳电弧灯。他们都是利用高电压差电极之间的电弧光进行发光。[3]

从此电灯作为照明设备，我们生活中的照明设备经历了从高能耗到现在低能耗的一系列转变。

白炽灯，荧光灯，LED灯这三种，能量效率依次升高。这就是三种典型的电光源，根据原理也可以将他们分为三种光源类型——高温辐射型，气体放电型和电子空穴复合发光型。

高温辐射型光源

这种类型的光源主要是指白炽灯。真正实现白炽灯产业化的，是1879年英格兰的托马斯·爱迪生（Thomas A. Edison）和他的助手。再后来美国科学家将白炽灯中的灯丝换成了钨丝，延长了白炽灯的寿命，就是我们过去用的那种亮的发烫的电灯泡啦。

气体放电型电光源

这类灯主要指荧光灯（日光灯）、节能型荧光灯、高压汞灯、高压钠灯、金卤灯等品种。

日光灯也就是我们说的荧光灯，它的前身可以说就是弧光灯，如汞蒸气灯。美国人Peter Cooper Hewitt于1901年为汞蒸气灯申请了专利。汞蒸汽灯使用封闭在玻璃灯泡中的蒸气受激辐射出蒸汽的原子光谱中的光。这属于一种金属蒸汽灯，要说金属蒸汽那还包括钠灯。如果里面充的是非金属气体，那就是气体放电灯，这就包括氙灯和氖灯，霓虹灯就属于这种。[4][7]

汞蒸气灯发出的是短波长的光——蓝紫光和紫外线，汞蒸气灯和荧光灯之间的区别在于，荧光灯的内部镀有荧光涂层，利用荧光涂层增加了汞灯的效率，荧光灯实际上是利用荧光间接发光的。

如果灯泡内充的是金属卤化物蒸汽，那就是金卤灯。

电子空穴复合发光——LED光源

2014年，诺贝尔物理学奖授予了发明了蓝色LED的三名日本科学家，分别是赤崎勇，天野浩和中村修二。自从LED蓝光被开发，LED白光得以创造出来，LED显示屏就能够进行商业化推广了。也才能有我们一边手指指向耀眼的灯球，一边DISCO啊。

其他光源

微波硫灯，简称硫灯，它只有20多年的历史，是一种能发射连续光谱的高效光源，能够用来模拟太阳光。这种灯是通过2.45 GHz的高频微波激发硫粉，使其成为等离子态，由于等离子态的硫主要是以二聚体的形式存在（S2）。所以与其他灯光发射原子光谱不同的是，硫灯发射的是连续的分子光谱，而且光谱范围基本上都在可见光内。这种灯非常贵，但是亮度高，一般用在大型室内场所。[5]

奥特曼打小怪兽，要是没有了最后的一光致命那可真是少了些心情舒畅。至于奥特曼最后的大招是什么，小编更倾向于认为是激光。（要不然这没法写了）关于激光的原理，还有光是如何产生的，可以参考往期文章——现代物理学教你发射奥特曼的必杀光线。

灯除了照明还可以干什么

灯能起到提示的作用。从小就学过路口要看红绿灯，有的小伙伴把手机消息提醒设置成闪光灯，能闪瞎人的狗眼，不仅如此奥特曼胸前的红色LED+激光器还能起到提示奥特曼该放大招了的作用。

火神山雷神山医院建设一开始就装上了紫外灯。紫外灯也是主要靠汞蒸气激发放出的紫外光谱，紫外线能量高等够有效的破坏病毒细菌结构，紫外灯可以消毒也成了我们近日的关注热点，疫情还没有结束，请大家要继续坚持做好消毒和防护工作。[6]

我们还能检测荧光，利用荧光定量PCR技术，从而实现对新冠病毒的检测。用荧光染料标记新冠病毒遗传物质，这些荧光标记就像一个个小灯泡只要接触到病毒遗传物质的特定片段，就会发出荧光，于是我们就能检测到它们的存在。

我们可以通过白平衡来调节照片的色温。也就是相当于给相机拍摄的画面打上灯光。摄影中讲的调节照片的色温，和白炽灯的原理一样，都遵循黑体辐射的原理。温度越高对应的色温越“冷”越，“蓝”，反之色温越“暖”，越“红”。

灯光给我们带来便利的同时也点缀着我们的生活，2019年故宫的“上元之夜”给游客们带来了灯光的盛宴，一眼望去美不胜收。

灯光不仅让我们走出了黑暗，还让我们看到更加多彩的夜晚。

灯光虽然秀，但是节约用电的你更加优秀！

参考文献：

[1] The History of Lighting and Lamps

[2] Sir Humphrey Davy

[3] Yablochkov candle

[4] 常用电光源的分类

[5] sulfer lamps

[6] 新闻里提到的新冠病毒核酸检测是如何检测的？

[7] Spectroscopy: Interaction of light and matter

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