[科普中国]-灯为什么会发光

白天，阳光普照大地；夜晚，各种灯光把住房、街道照得通明。灯和太阳一样，给我们带来了光明，是我们工作、学习、生活中不可缺少的东西。

灯在人类学会用火以后就出现了，一直发展到今天的白炽灯和放电灯。人类使用灯的历史是十分悠久的，但是人们弄清楚灯为什么会发光，还是近一二百年的事。

光是一种电磁波。自然界有许多波。向水面扔一块石子，会产生一圈一圈的波纹，这是眼晴可以直接看到的水波；拨动一根琴弦，会在空气中产生听得见的声波。空间大量存在的是我们既看不见又听不到的电波。光波（波长7.7×10-5厘米至4×10-5厘米）也是它的成员之一，只是波长很短，波动频率很高罢了。

光波是怎样产生的呢？水波是水被激荡所引起的。声波是物体振动产生的。无线电波是由于电子运动，从高塔顶上的天线发出的。同样，光波是由物质中原子、分子和电子的运动而产生的。不过这些都是微观世界的特殊运动。例如，在白炽灯中，通电的钨丝，温度高达2300℃。其中的原子在剧烈地运动着，于是，有一部分原子处于不稳定的高势能状态，就像尖屋顶上的一只球，由于势能很高，很容易掉下来。这些原子一旦从高能量状态“掉”下来，回到低势能状态时，就放出一份能量，这份能量以光的形式放出来。在高压水银灯中，通过放电产生许多自由电子，电子在电的作用下加速，速度比子弹快得多。当这种电子和水银原子碰撞时，就把能量传送给水银原子，使之受激发，达到不稳定的高能量状态。同样，在自发地从高能量状态“掉”下来，回到低能量状态时，就发出了光。

在这种发光过程中，从不同的高能量状态“掉”下来的原子，会发出不同颜色的光。不同原子发出的光，方向也不一样，杂乱无章的。如果选择一定能量的原子、分子和电子运动，使它们按一定的相互关系“有组织”地发出来，就能获得一种奇妙的新光源。1960年，美国科学家造出了这种20世纪的“神灯”，这就是激光器。