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另類的"手電筒"

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cjwuknight發表於 2014-2-16 10:23 | 顯示全部帖子

另類的"手電筒"

本帖最後由 cjwuknight 於 2014-2-17 00:52 編輯

絢麗燦爛的極光，在高緯度地區出現，也替高緯度地區漫長寒冷的黑夜增添了色彩
有時候就像是飛舞的彩帶瞬息萬變，有時候是掛在空中的簾幕紋風不動
從太空看的時候，就像是戴在國王頭上的皇冠
那麼極光是如何造成的呢？
太陽二十四小時全年無休...喔不，是50億年無休的向四面八方噴射出許多帶電粒子
這些高速飛行的帶電粒子(某個形式上我們稱之為輻射線)遇到地球的磁場之後會被擋住
某些會被磁場偏離，繼續往太空身處飛行，某些則是被地球的磁場抓住
這些被抓住的粒子，會繼續往兩極飛行，進而與極區的大氣層相撞
被撞到的大氣原子/分子，會損失掉一個電子，進而進入激發態
當他們抓回一個電子時，會釋放出能量，就是我們所看到的極光
不同的氣體會放出不同的色光
極光，說穿了就是電漿態的氣體，由於大氣層不斷受到電子打擊，形成電漿態
相信各位都有聽過電漿電視吧，沒錯，電漿電視的原理就是利用電漿去產生影像的
所以，沒有辦法出國看極光的人，也可以考慮看看電漿電視，也算是一種"極光"喔~
再加上播放極光的影片，相信會更有臨場感

什麼？電漿電視太貴嗎？我也覺得很貴...
沒關係，有個更便宜的方法，請打開日光燈/省電燈泡，這也算是某種"偽"極光喔~
為什麼是"偽"極光呢？日光燈管的內部也是電漿態，但是因為加入了水銀，所以發出的是紫外線，再經由管壁上的螢光粉轉換成可見光，所以算是假的極光...而省電燈泡就是日光燈一樣，只是做成不同形狀而已

如果覺得這種極光太假，又連電費也想省下來呢？
那麼請走出戶外，看看路燈或是體育場的照明燈，這些稱之為HID的燈具，也是由電漿發出來的"極光"喔！
與日光燈不同的是，這更接近真正的極光，沒有經過螢光粉的轉換，是直接由電漿發出的光線
不同的是，HID的內部氣壓極高，所以體積可以做得比日光燈更小，但是卻更亮！

覺得HID太刺眼嗎？不像極光那麼多采多姿嗎？
那麼找個廣告招牌，看有沒有霓虹燈
霓虹燈的內部也是電漿態，氣壓跟日光燈差不多，但是內部的氣體不同，可直接發出可見光
不同的氣體會發出不同的光，就跟極光一樣多采多姿

還是覺得跟極光不夠像嗎？沒有像極光那樣飄不定嗎？
那麼考慮一下火焰吧，火焰的上半部也是電漿態喔~
火焰就像極光那樣飄忽不定，如果覺得火焰的顏色太單調，沒關係，加入一點金屬鹽試看看
例如加入食鹽去燒的話，會看到金黃色；若是鉀鹽的話，會看到紫色；鋰鹽會看到紅色
如果怕玩火燒身的話，去放煙火吧，煙火就是加入各種金屬而製造出來不同顏色的喔
而且，每年的跨年會有更多的免費煙火可以看喔

覺得煙火的表演太少嗎？不能夠無時無刻抬頭就看到嗎？
阿拉斯加的費爾班克斯（Fairbanks）一年之中有超過200天的極光現象，因此被稱為「北極光首都」
本文的重點來了，有看過開幕儀式上，除了剪綵之外，有時候還會出現一顆球嗎？內部就跟極光一樣有著飄忽不定的光芒，手放上去光芒也會跟著改變
這就是電漿燈~~~
內部填充低壓氣體，類似於地球的高層大氣，也跟日光燈/霓虹燈的氣壓類似，但是不需要經過螢光粉的轉換，直接就能發出可見光，也跟極光一樣飄忽不定，但是色彩形狀沒那麼多變化就是了
電漿燈算是最接近極光的光芒了~
接下來，就請欣賞我最近新買的電漿球(燈)吧~
http://www.youtube.com/watch?v=7ZnMgmm327U&feature=youtu.be
這個電漿球是由USB接口供電，附加功能就是USB集線器~
影片中，我用行動電源來供電，這樣子就可以帶著到處跑，而不必侷限於幾個插座或是電腦前了

最後，其實生活中還有很多"極光"(電漿態)喔~
除了上述的各種電漿態之外，還有哪些是電漿呢？
其實，生活中看到的光，能夠發出光的東西，幾乎都是電漿發光的，除了LED與白熾燈(就是燈絲的燈泡)之外
例如閃電~上千萬伏特的電壓能夠直接打穿緻密的空氣，把空氣電離成電漿態，並發出耀眼的光芒
小一點的，例如電焊或是氣體放電燈(註)，這些都是電流直接穿過空氣造成的發光現象
在更小的，有看過電子打火機吧，仔細看電子打火機的噴火口，壓下開關，會先看到一道微弱的光芒，然後才會點燃(別靠太近小心燒到自己，或者拿沒油的電子打火機看看)這就是利用高溫的電漿去點燃噴出來的瓦斯。當然，瓦斯爐也可以看的到，熱水器的點火系統也是一樣。如果有捕蚊燈或是捕蚊拍的話，在電到小蟲的時候，也可以看到一閃而逝的電火花，那也是電漿態喔。不怕死的，可以試著把家裡的插座短路看看，其驚心動魄的程度絕對不輸給閃電啊！！！
還有嗎？流星在劃過天際，燃燒自己照亮別人發出最後的光芒時，那也含有電漿態喔
同樣的，太空船再重返大氣層時，外層也跟流星一樣，高溫高熱，也會有電漿層包覆，此時的通訊系統完全中斷，因為電漿有類似金屬的性質，可導電可屏蔽電磁波。當然啦，彈道飛彈的彈頭在重返大氣層時，也是一樣的狀態
說道彈道飛彈，火箭發動機的尾焰也是電漿態~
核融合的方法中，有一種磁約束核融合（托卡馬克），由於核融合需要高溫高壓，故使用磁場去約束住電漿，然後產生核融合反應
還有積體電路在生產過程中，會需要蝕刻出電路，也會用到電漿去蝕刻
但是，最大宗的電漿，還是存在於宇宙中，幾乎99%以上的宇宙物質都是電漿態，太陽也是一顆巨大的電漿球，也因為如此，才能夠發光發熱，並放出足夠造成極光的太陽風~

註：氣體放電燈，或稱之為弧光燈。這是目前照明的大宗。細分之下有很多種類，也含我新買的電漿燈在內。原本電流是需要導體(如電線)才能流通的，但是在高電壓之下，電流可以直接跳過一段距離，這稱為"氣體放電"！一大氣壓下要跳過一公分的距離，需要3萬伏特左右。電流在通過這段距離時，會與空氣分子相撞，導致空氣分子被電離形成電漿態，也發出光芒，而電漿態是十分高溫的，就跟熱空氣一樣會上升，於是電漿態就被拉成弧狀，也稱之為電弧(英文就是arc~)
http://www.youtube.com/watch?v=NQQMK1Rvq0A
這部影片可以看到，短路之後形成電弧，由於電弧熱氣上升，所以漸漸拉高，直到撐不住斷掉為止
再複習一次，電流跳過一段距離稱之為"氣體放電"(前提是在氣體中)。形成了"電弧"。電弧的成分為"電漿"
電漿有部分性質類似金屬，可以導電，可屏蔽電磁波
所以氣體放電燈在啟動時，會先用高電壓去打穿氣體，形成穩定的電弧之後，再降低電壓正常運作
例如HID的啟動電壓就高達23kV(兩萬三千伏特，)之後再以6kV(六千伏特)運作
日光燈的內部有少許的水銀，這會發出紫外光，然後再經由螢光粉轉換成可見光
如果加大氣壓也增加水銀的量(就是HID)，那麼紫外光反而變成變少，改成發出其他可見光，這就是水銀燈
水銀燈在點亮初期，由於大部分的水銀還是處於液態，所以還是發出紫外光，但是當溫度增加，可見光就慢慢的出來了，亮度也慢慢變亮，這就是為什麼HID需要數秒乃至於數分鐘去啟動的原因了(啟動時間視功率而定)
然而水銀燈發出光色偏藍，可以在燈裡面加入某些金屬，例如鈉，這時候就揮發出橘黃色的光，也就是常常看到的那種黃色的路燈：鈉燈，又可分為高壓鈉燈與低壓鈉燈。
如果加入的是金屬鹵化物時，那麼光色就不會是那麼單調的橘黃色，而是偏向溫暖的白光，這就是金屬鹵化物燈(簡稱"金鹵燈")
霓虹燈的氣壓較低，填充稀有氣體，氖，可以發出紅光，再加入螢光粉與水銀，可以變化出藍綠等各種顏色
電漿燈也類似霓虹燈，只是形狀稍稍不同

另外，還有電焊與碳弧燈兩個，電焊的電壓不高，大約60-70伏特，這樣的電壓是無法打穿空氣的，於是電焊就是先接觸短路，高溫會形成電弧，然後慢慢拉開。
碳弧燈主要在二戰時期大量使用，電極使用碳棒，也是先接觸短路，然後再拉開電弧以供照明，可以應用在電影的投影機，探照燈。某些碳弧燈會在碳棒中加入稀土金屬化合物，外表鍍銅，亮度(0.4∼1.8)×10^9 cd/m^2，達到太陽最大表面亮度 (1.8×10^9 cd/m^2)。故可以做為軍事用途，這個是奇異公司製造的防空探照燈
http://www.tudou.com/programs/vi ... d=60577132_06_02_99
由於探弧燈會含有很強的紫外線並且會產生氰氣，而且碳棒會隨著時間而越燒越短，還需要一套複雜的調整機構，所目前幾乎都被HID所取代

再補充，氣體放電，是在氣體中進行，如果電流直接穿過真空，或者說把玻璃管抽成真空，那就是真空管！也不會有發光現象了。太陽風在到達地球之前，也是在空無一物的太空中飛行
那如果是穿過物體呢？例如人體？那就是大家都知道的結果...電流小的話，就像是電漿燈一樣，不會有任何影響。電流大的話會讓肌肉抽蓄失去控制能力，甚至讓心臟停止跳動。電流更大的話，熱效應就很明顯，就會焦黑一片...
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