远古时代,人们采用火把和松枝来照明,以后油灯和蜡烛又伴随着人类度过了千千万万个黑夜。直到近代,随着石油和煤气的普遍开采,才出现煤油灯和煤气灯。这些灯虽然比蜡烛亮些,但烧起来有黑烟,有臭味,又容易引起火灾,作为照明工具,实在不理想。
18世纪,美国科学家富兰克林用放风筝的方法,引出了电火花,人类才知道电可以发光。19世纪初,英国的戴维用一组电池和两根碳棒,制成了人类历史上第1盏弧光灯。但这种灯光线太强,费用很大,没有实用价值。这时,各国的科学家都对利用电来照明发生了浓厚的兴趣,纷纷进行探索。被人们称为“发明大王”的爱迪生,也倾注力量用于电力照明的发明。
爱迪生于1847年2月11日出生在美国俄亥俄州的米兰市。他小时候只在学校里读过3个多月的书,但他有十分强烈的求知欲,非常勤奋好学。在妈妈的指导和帮助下,自学了各门功课。
他12岁起就踏上社会,边干活,边钻研,做各种科学实验。到1876年,年轻的爱迪生已有了好几十项发明。
但是,发明电灯可不是一件容易的事。爱迪生清醒地认识到了这一点。因此,他详细地分析了前人在这方面的研究资料,构思了将一小块材料装入玻璃泡里、当电流把它烧到白热化时就可以发光的发明方案。
爱迪生首先沿着戴维的发现,即白金丝通上电流后,会发出微弱的光这条线索进行探索。他先后选择了硼、钌、铬等材料做灯丝,效果都不好。后来又用碳精丝作灯丝,虽然这根灯丝发亮了,但马上和空气中的氧气发生作用而烧断了。接着,他又用较难熔化的合金来做灯丝,虽然耐久些,但还是很快烧断了。他前后试验了1600多种材料,都没有成功。
无数次的试验虽然失败了,但爱迪生从失败中找出了要制成电灯必须解决的两个问题:一是避免断丝很快地被氧化;二是需有合适的材料做灯丝,这种材料既要通电后能发光,又要能耐高温。为了解决第一个问题,必须把灯泡里的空气抽空。到1870年8月,爱迪生重新设计“制造了一种抽气机,能将灯泡内的气压减到大气压的百万分之一,顺利地将这个问题解决了。
理想的灯丝在哪里呢?有一天,爱迪生很随便地拿了一段棉纱放在炉子上烤焦,然后装进玻璃泡里,再抽掉空气,结果棉丝发出柔和的白光。他高兴地用这种方法不断地试验,灯泡的寿命不断增加。1小时、2小时……后来亮到45小时了。1870年10月21日,世界上第1盏白炽灯终于试制成功了。
第一步成功了,但爱迪生并不满意,他要寻找更理想的灯丝材料,使灯泡亮得更久。受棉线灯丝的启发,他决定用植物纤维作为主要研究对象,杉木、黄杨、月桂、亚麻、椰子鬃……他都试验过了,但都不理想。有一天,天气闷热,他顺手拿起桌上的竹扇取凉,忽然发现竹片纤维的结构严密,纹路清晰。他想,我何不用竹丝碳化试试看呢?试验结果,竹丝灯意亮了1200个小时。这回,爱迪生决定用竹线烧成炭丝做灯丝,于是派人四处收购竹子,并寻找世界各地最好的竹子作比较。结果发现日本竹子最合适,于是他就用日本竹子做灯丝,将白炽灯正式投入批量生产。
爱迪生发明白炽灯前后经过了10余年,选用了6000种不同的物质做灯丝试验,记了4万多页的笔记,经常“连续工作”20多个小时,付出了艰辛的劳动。1882年,他在纽约建起了第1个发电厂,向公众供电。从此,电灯正式走进了千家万户,给人们带来了光明。
竹丝灯泡为人类服务了10多年,以后人们又不断改进,发现用钨丝做灯丝要比竹丝亮3倍,使用寿命更长。同时,人们还向灯泡内注入不与金属起化学反应的气体——氮气或氖气,以防空气从玻璃间隙里渗入灯泡,把灯丝烧断,更大大延长了灯泡的寿命。我们现在日常应用的,就是这种钨丝灯泡。
随着科学技术的不断发展,人们又陆续发明了荧光灯、高压汞灯、钠灯等各种各样的新型电光源。每当夜晚,人们在舒适的灯光下学习、工作和娱乐时,总忘不了光明的使者——爱迪生。