灯光为什么能呈现五彩斑斓的效果？
审核专家：周洪直
北京工业大学物理与光电工程学院高级实验师
硕士生导师
行走在夜晚的城市，穿梭于缤纷多彩的灯光景观之中，你是否产生过疑问：霓虹灯为什么能呈现出五颜六色的灯光？为什么有的灯自己就能闪烁出多种多样的颜色？
01
霓虹灯是气体做的？
霓虹灯是由英文“氖灯”，即“neon light”得来的，“霓虹”两字实际上是“neon”的译音。霓虹灯的主角正是以氖气为代表的一系列惰性气体。
氖是一种惰性气体元素，在元素周期表上排在第10位，最后一列的第二行。所有惰性气体元素都位于最后一列，课本上学过的“氦氖氩氪氙氡”，说的就是它们。
惰性气体至少满足两个特征：一是因为它们的电子结构已经非常完整，化学性质很“懒惰”，非常难发生反应转化为其他物质；二是它们常温条件下是气态。
02
惰性气体如何发光？
在电磁波的激发之下，惰性气体会发生电离，处于一种激发态。但由于它们的惰性，此时它们并不会发生化学反应。
激发态的惰性气体并不稳定，还会回到原先的基态，在这个过程中它们必然会将收到的激发能量，以固有的谐振频率释放出来，而释放的形式还是电磁波。
如果这种电磁波频率刚好处于可见光的波长范围内，人眼就能看到它们所发出的光芒。
氖灯比较特别的地方在于，它的光谱不仅处于可见光范围，而且还是非常明亮的红色。所以在它被发现不久，就被作为填充气充入霓虹灯管中了。
如今我们把这一类发光原理的灯都统称为霓虹灯，不过其他颜色的灯里填的是别的元素，例如氦气发出橘红色，氩气发出蓝紫光等。
03
新一代的照明工具LED
LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，这是用高亮度发光二极管做的照明灯。它的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片。
LED的PN结的特点是存在一个谐振腔。当激励电流到达时，载流子会在这个结之间产生多次反射，在达到设计频率时，能量就会以固定频率辐射出来，形成我们看到的光。
04
彩色光源的产生
要想知道七彩LED发光原理，首先来认识一下红(R)、绿(G)、蓝(B)三基色。由这三种颜色经过不同组合可以得到其他不同的颜色。
例如红光和绿光同时点亮时，红绿两种光混合成黄色。变色灯的变色原理是通过三种基色LED分别点亮两个LED时，它可以发出黄、紫、青色（如红、蓝两LED点亮时发出紫色光），若红、绿、蓝三种LED同时点亮时，它会产生白光。
如果有电路能使红、绿、蓝光LED分别两两点亮、单独点亮及三基色LED同时点亮，且各自的光强度发生变化时，它就能发出七种或者更多的不同颜色的光来，于是就出现了彩色LED灯的这种现象，随着它们叠加比例的不同，则产生不同的色彩。
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有趣的电石灯，加水就能照明，原理是什么？
给石头加水就能点亮一盏灯，而是古老的电石灯在发光。它不用油，放进一些灰色块状的电石，接着倒入一点水，下一幕灯罩中心立刻燃起明亮跳跃的火焰。拨动灯上的金属杆还能轻松控制火光的强弱。
之所以会如此，是因为放入的石头实际上是碳化钙，当它遇到水就会立刻发生剧烈反应，产生一种叫"乙炔"的可燃气体。随着乙炔气被点燃就产生了我们看到的明亮光芒，就是水与电石相遇释放可燃气体并燃烧。金属杆则控制着水和电石的接触量，从而调节气体产生速度，实现亮度变化。
很难想象在上个世纪人们居然能想出这种神奇的发光方式。
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