在高压电场作用下,气体中的原子、分子受到激发,产生了激发态,当它们回到低能级时,就会释放能量,其中一部分能量以光的形式发出,形成气体的发光现象。
气体发光的颜色、发光强度和电压的大小有着密切的关系,其中电压的大小能够影响气体发生电离和激发的能力,进而影响气体的发光效果。因此研究气体发光电压是研究气体发光的基础。
惰性气体是指周期表中除氢气以外的8种元素及其所构成的化合物。由于它们的原子核外层电子都是满壳电子,因此它们极为稳定,不易发生反应。这种稳定性导致它们工作于气体放电管中的电压较低。
在气体放电管中,由于惰性气体的稳定性,需要在其他气体中加入惰性气体才能使电离电流较大,起到促进作用。因此在气体放电管中,氩气和氖气是常用的促进气体,它们确实能够使氧气放电电压降到较低的值。
在分子发光过程中,需要分子的某一能级处于激发态,并且这种激发态的寿命较长。在分子的激发态中,能够通过改变其振动状态来改变其发生光谱的范围和位置。
因此,当分子具有特别的振动能级时,分子的发光特性可能会受到影响,使得分子发光电压降低。例如,当氘气中只有3个量子的振动能级被激发时,它的发光开始显现,并且是与最低的振动态相耦合。
气体发光的机制涉及很多化学反应,这些反应通常包括气体分子的激发和电离、激发态分子的匀速降温、分子与原子之间的碰撞,并伴随着各种辐射的放出。
在化学反应中,反应的速率与反应物的相对浓度和反应物之间的作用力有关。因此,当反应物的相对浓度升高,反应发生的速率也会升高,反应所需要的电离电压也会降低。