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
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