蛍光灯について

質問

蛍光灯や白熱灯、水銀灯、電球など色々な照明器具がありますが、どのような仕組みで光を出しているのでしょうか。

回答No.4

Dick

まず，光というのは人間が見ることができる（可視）波長の電磁波です．ですから，どんな照明器具も，電磁波を出すという点では原理はいっしょです．
電磁波を出すためには，まず電子にエネルギーを与え（励起）ます．しばらく経つとその電子は元のエネルギーに戻ります．この際この差のエネルギーを電磁波として放出します．これが基本的な原理になります．放出される電磁波の波長はそのエネルギーで決まります．これを適当に制御してやれば，照明器具にも，電子レンジ (^^;;) にもなるわけです．
具体的に見ていきます．まず白熱灯です．普通の電球のことですね (^^;;)．これは物質を高熱にすると光を出す事を利用してます．ただ，普通の物質は光を出しながら蒸発してしまう（燃えてしまう）ので，適当な材料を探すのが大変でした．エジソンが日本の竹を使ったのは有名な話しですね．今はタングステンを使っていますが，これがうまいこと蒸発せずにすんでいるメカニズムの詳細は，実は，よくわかっていないようです．一旦蒸発するけどまた元に戻っているらしいんですが．．．最近の自動車によく使われている沃素球（タングステンのものより明るいやつ）の場合は，普通のより高温にできる分，明るいということです．
次は水銀灯です．これは水銀の蒸気で満たした管に高電圧を掛けて放電させると，水銀分子中の電子が励起されて，紫外線を出して元の状態に戻る，という現象を利用したものです．
蛍光灯は実は中は水銀灯です．水銀灯は紫外線を出すので，それを蛍光体という化学物質に当てて可視光に変換しているんです．ちなみに，テレビのブラウン管では電子線を蛍光体に当てて可視光に変換してます．蛍光体の中では，やはり，電子が励起されて戻るという過程が起きており，結果として波長が変換されるわけです．
ついでに他の物も．発光ダイオード（LED)の場合は，半導体に電流を流して電子を励起しています．後は同様です．波長を色々（赤とか黄色とか青とか）変えるために，半導体とは言っても，普通のICに使われているもの（シリコン）とは異なり，化合物半導体という色々な元素が混ざったものを使います．この成分で波長が変わるんですね．
似たようなものに半導体レーザーがあります．レーザーの場合，光（の種）を出す原理はいっしょなんですが，これ共振器を組み合わせることで，発光効率を上げるとともに波長を一つにしています．そうすると光が広がらずに遠くまで届くんです．
これで分かりますか？

お礼

分かりやすい説明で、どうもありがとうございました。