چرا وقتی به الکترودهای دو سر لامپ هاى حاوى گاز رقیق و کم فشار عناصری مانند هیدروژن، هلیم، جیوه یا نئون، ولتاژ بالایی را اعمال می کنیم شروع به گسیل نور به رنگ های مختلف می کنند؟
وقتی به دو سر لامپِ حاوی گاز رقیق و کمفشار ولتاژ بالایی اعمال میکنیم، میدان الکتریکی قوی باعث شتاب گرفتن الکترونهای آزاد داخل گاز میشود. این الکترونها با اتمهای گاز برخورد میکنند و انرژی خود را به آنها میدهند.
در نتیجه:
- الکترونهای اتمهای گاز به ترازهای انرژی بالاتر میروند؛ به این حالت «برانگیختگی» میگویند.
- این حالت ناپایدار است، پس الکترونهای اتم دوباره به ترازهای انرژی پایینتر برمیگردند.
- هنگام بازگشت، اختلاف انرژی بین دو تراز به صورت فوتون یا نور آزاد میشود.
- انرژی فوتون تعیینکننده طول موج و رنگ نور است.
چون ترازهای انرژی در هر عنصر با عنصر دیگر فرق دارد، هر گاز نورهایی با طول موجهای خاص خودش گسیل میکند. بنابراین:
- هیدروژن چند خط رنگی مشخص دارد،
- هلیم رنگهای مخصوص به خود را میدهد،
- نئون معمولاً نور قرمز ـ نارنجی تولید میکند،
- بخار جیوه خطوط آبی، سبز و فرابنفش قوی دارد.
پس رنگهای مختلف به این دلیل دیده میشوند که هر عنصر «ساختار ترازهای انرژی» مخصوص خود را دارد و هنگام بازگشت الکترونها به حالتهای پایینتر، فوتونهایی با انرژیهای مشخص و متفاوت گسیل میکند.