20、碳弧灯与谢弗勒尔的色彩研究

碳弧灯与谢弗勒尔的色彩研究

1. 碳弧灯的概述

碳弧灯，也被称为弧光灯，由两根碳棒组成，可置于开放空气中或玻璃外壳内。碳棒端部相互接触并连接电流源，随后分开时会产生放电弧，使碳棒端部炽热发光。

与许多人的认知不同，碳弧灯才是最早使用的电光源。1810 年，汉弗莱·戴维在伦敦皇家学会展示了连接 2000 个伏打电池的两块木炭间的明亮电弧。1850 年左右蒸汽驱动发电机引入后，碳弧灯照明真正兴起，比白炽灯的引入早约 30 年。1849 年，巴黎歌剧院就用弧光灯模拟太阳，这是电灯最早的实际应用。早期，弧光灯高强度的集中光线特别用于信标和探照灯。1870 年起，弧光灯在街道、工厂大厅、火车站和大型百货商店照明中流行起来，城市中有时使用被称为月光塔的大型结构来照亮大面积区域。不过，由于其强度高，很少用于家庭照明。

20 世纪初，白炽灯迅速取代了碳弧灯照明装置。直到 20 世纪 50 年代，极高强度的弧光灯仍用于探照灯、电影制片厂和电影放映机，之后被短弧气体放电氙灯取代。如今，电弧主要用于工业用途，如等离子炬和焊接设备。

2. 碳弧灯的工作原理

当连接电流源的两根尖碳棒相互接触时，尖端电阻极高，碳棒受热发光。随后分开时，带负电的碳棒温度足够高，容易发射电子，在两根碳棒间形成放电。通常，碳棒被称为电极，带负电的是阴极，带正电的是阳极。放电电子从负碳电极向正碳电极移动，轰击阳极使其发热。大部分亮光并非来自电弧放电本身，而是来自被加热至炽热的电极端部。放电周围的热空气上升，使明亮区域呈拱形，这也是弧光灯名称的由来。

碳棒间的间隙仅有几毫米，发光区域小，能产生高强度的集中光线。随着时间推移，碳棒会逐渐消耗，在直流供电中，正碳棒比负碳棒消