백열등과 형광등의 발광 원리와 스펙트럼

백열등과 형광등의 발광 원리와 스펙트럼

incandescent lamp and fluorescent lamp

 

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▶ 참고: 제6장 원자의 전자 구조. 목차

[ https://ywpop.tistory.com/15222 ]

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▶ 스펙트럼의 종류

> 연속 스펙트럼 (continuous spectrum)

> 선 스펙트럼 (line spectrum)

 

 

 

물질을 고온으로 가열하면 빛이 방출되는데, 이 현상을 ‘온도복사’라 한다. 백열등은 이 현상 때문에 빛을 방출한다.

 

백열등에 사용되는 필라멘트는 금속 중에서 녹는점이 가장 높은 텅스텐(3400℃)이다. 필라멘트에 전류가 흐르면 약 3000℃의 고온으로 가열되어 온도복사에 의해 빛이 발생한다. 이때 공급한 전기 에너지 중 95%는 열로 방출되고 나머지 5% 정도만 빛으로 변환된다.

 

온도복사에 의해 빛이 방출되기 때문에, 백열등 빛의 스펙트럼은 ‘연속 스펙트럼’이다.

( 방출 스펙트럼 & 연속 스펙트럼 )

 

 

 

 

[ 그림 출처 commons.wikimedia.org ] 백열등 빛의 방출 스펙트럼 (= 연속 스펙트럼).

 

 

 

 

[그림] 자발적으로 빛을 방출하는 쇳물.

 

 

 

 

형광등은 유리관 내벽에 칠해져 있는 형광물질의 전자가 에너지를 흡수하여 들뜬상태로 전이했다가 다시 바닥상태로 되돌아올 때 가시광선 영역의 빛을 방출하는 현상을 이용한 램프이다.

 

형광등을 켜면 전극에서 열전자가 방출되고, 이 열전자는 수은의 전자를 들뜨게 만들고, 들뜬 수은의 전자는 바닥상태로 되돌아올 때 자외선을 방출한다. 이 자외선이 형광물질의 전자를 들뜨게 한다.

 

전자의 들뜬상태로의 전이, 곧이어 바닥상태로의 전이에 의해 빛이 방출되기 때문에, 형광등 빛의 스펙트럼은 ‘선 스펙트럼’이다.

( 전자의 에너지 준위는 불연속적이기 때문에 선 스펙트럼이다. )

( 방출 스펙트럼 & 선 스펙트럼 )

 

 

> 1단계: 전극에서 방출된 열전자가 수은의 전자를 들뜨게 한다.

> 2단계: 들뜬 수은의 전자가 바닥상태로 되돌아올 때 자외선을 방출한다.

> 3단계: 수은에서 방출된 자외선이 형광물질의 전자를 들뜨게 한다.

> 4단계: 들뜬 형광물질의 전자가 바닥상태로 되돌아올 때 가시광선을 방출한다.

---> 형광물질에서 방출된 가시광선이 형광등의 불빛이다.

 

 

 

 

[ 그림 출처 commons.wikimedia.org ] 형광등 빛의 방출 스펙트럼 (= 선 스펙트럼).

 

 

 

 

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/7437 ] 수소의 방출 스펙트럼. 수소의 선 스펙트럼

 

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/7258 ] 선 스펙트럼이 발생하는 이유

 

[ 관련 글 https://ywpop.blogspot.com/2024/05/suns-spectrum-solar-spectrum.html ]

Sun’s spectrum. Solar spectrum

 

 

 

 

▶ 스펙트럼의 종류

> 흡수 스펙트럼

> 방출 스펙트럼

( 참고 https://ywpop.tistory.com/11127 )

( 참고 https://ywpop.tistory.com/8545 )

 

 

 

 

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