王小北

除夕夜，一年中最閃亮的夜晚。

焰火、彩灯、荧光棒，各种各样的光辉和色彩，将这个夜晚点缀得格外璀璨。就连月亮也隐去笑脸，似乎不愿与人间争辉。

那么，究竟是谁点亮了这个特殊的夜晚呢？

关于这个问题的答案，一位来自微观世界的嘉宾，有话要说。

噔噔噔，神秘人就是我！

要想知道我是谁，你们得将眼前的世界不断放大，放大，再放大，直到能看清一个个的原子。不对，这样还不够。请继续放大，直到将原子的结构也能看得清清楚楚。

原子的结构就像一个微型太阳系。中心位置的原子核就是“太阳”，围绕它转动的“行星”，则是一个一个的电子。

不过，这个“太阳系”并不稳定。宏观世界里的摩擦、碰撞、燃烧等行为产生的能量，会传递给电子，然后它们就像被安上了发动机似的，想要上演一出微观版的《流浪地球》。

好在，这些电子跑不了多远就会犯起思乡病，然后乖乖回到自己的位置上。

回是回来了，刚才吸收的能量怎么办呢？整个原子系统可不会允许这些不安定的因素存在。电子只能将多余的能量释放出来。

这些被释放出来的能量就是我们——光子。

无数光子合在一起，就组成了你们看到的光线。

这下大家明白了吧？从微观来看，点亮除夕夜的，是我，是我，还是我！

咦？怎么有三个“我”？哈哈，因为点亮除夕的光子，主要有三个版本，就让它们来讲讲自己的故事吧——

焰火版光子：燃烧吧，小宇宙

除夕夜，随着春晚倒计时的结束，无数焰火开始升上天空。它们用转瞬即逝的精彩，迎接新一年的到来。

这些盛开在天空的璀璨之花，就是无数因为燃烧而产生的光子。那么，问题来了。如果从微观层面来看，焰火都是由光子组成的，那么它们为什么会呈现出不同的色彩呢？

这是因为，虽然同为光子，但如果获得的能量不一样，就会发出不同颜色的光。

人眼可以看见红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7种颜色的光线。其中，红色光子的能量最低，然后依次增加，紫色最高。而能量比红色还低的红外线和比紫色还高的紫外线，就不是人类的眼睛能看见的了。

但是，如何在焰火中制造这些不同颜色的光子呢？其实也不难，燃烧不同的金属或它们的化合物就行了。比如洋红色可能是含有锶元素，蓝绿色含有铜元素，黄色含有钠元素，紫色含有钾元素，砖红色则含有钙元素。

制造焰火时，将这些金属元素和燃料一起，按照设定的位置放置在药筒中。等到点燃之后，人们就能在天空中看到黄色的脚印、红色的数字等大家想要的色彩和图形啦！

咱们彩灯版光子，不但点亮了你们的除夕夜，还见证了人类的照明史。

彩灯1.0

蜡烛、油灯、火把，火焰在很长一段时间里垄断了人类的照明事业，直到白炽灯在19世纪闪亮登场。让白炽灯发光的，是灯泡里的灯芯。当电流通过灯芯时，灯芯会开始发热，进而产生光子。

最早的灯芯，是用碳棒制作的。但碳棒灯芯不耐热，很快就在高温中消耗殆尽。后来，科学家们找到了钨丝。在2 000℃的高温下，它们也能稳定发光。不过，跟碳棒一样，钨丝也会在高温下慢慢蒸发，直至断裂。为了延长钨丝的寿命，科学家们尝试将它们放入真空或是充入惰性气体的玻璃灯

泡中，避免和氧气的接触。

白炽灯诞生后，彩灯也应运而生。

彩灯，说起来非常简单，就是给玻璃灯泡染上不同的颜色。

在玻璃还处于熔化状态时，掺入不同的金属氧化粉末，就能生产出不同颜色的玻璃。比如钴可用于生产蓝色玻璃，铬和铁可用于生产绿色玻璃，红宝石般的玻璃则是金的功劳。

彩灯2.0

白炽灯是人类进入电气时代的标志，不过，它也有个无法克服的缺陷，那就是能量转化率太低。大部分白炽灯将90%的能量用来发热，只有l0%的能量会成为光。而气体放电灯能将40%的能量转化为光，因此白炽灯被取代也只是时间问题了。

气体放电灯，顾名思义，就是在灯管中加入不同的气体或金属，通过电力加热来让它们产生光子。

彩灯版的气体放电灯，就是咱们生活中常见的霓虹灯。

霓虹灯，英文名为neon light。neon是氖气的意思，因为最具代表性的红色霓虹灯里，加入的就是氖气。除此之外，二氧化碳会发出白色光芒，汞蒸气会发出蓝色光芒，而氦气则是霓虹灯里的小粉红。

霓虹灯常常被用来装点城市，在除夕夜，更是少不了它们的色彩。

知道多一点

在气体中，氧气（ 02）是个活跃分子，喜欢到处和其他元素交朋友，从而发生化学反应。与氧气相反的是，有气体却很懒，谁也不愿意搭理，比如氖气（Ne），氦气（He）等。它们就被称为惰性气体。

多说一句

日光灯也是气体放电灯。它的情况，比霓虹灯要复杂一些，因为它的工作是模拟太阳光。

早在几百年前，牛顿就发现，太阳光是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7种颜色的光线混合在一起组成的。要人为制造出这样的光线来，可不容易。科学家们用到的办法是，在灯管中加入惰性气体和水银蒸气。通电加热之后，水银蒸气会释放出紫外线。灯管内壁上的荧光涂层吸收这些紫外线的能量后，就能释放出类似阳光般的可见光来。

彩灯3.0

在20世纪60年代，科学家们成功研制出一种名为发光二极管的照明工具。

这种缩写为LED的发光二极管，寿命能达到10万小时以上，人们再也不用担心在漆黑的夜晚，灯泡会突然罢工。它的能耗也仅为白炽灯的十分之一，荧光灯的四分之一，真是好用又环保。

二极管是一种拥有正极和负极的电子元件，它的特殊之处在于，电流只能从正极流向负极，无法逆流。发光二极管则是在二极管内部，加入不同的半导体材料。电流通过时，不同的半导体材料会释放出不同能量的光子，也就产生了不同颜色的光。

多说一句

导电性能介于绝缘体和导体之间的物质，就是半导体。在咱们的生活中，应用得最广的半导体就是硅。在半导体中，电流有一种特殊的传导方式，名叫“空穴传导”。半导体材料中，一些原子由于电子缺失而形成“空穴”。通电之后，一些电子补充到这些空穴之中，从而释放出光子。

荧光棒版光子：掰出来的精彩

荧光棒既不需要点燃，也不用通电，大家只需要轻轻一掰，就能让它们发出颜色各异的微弱光线。它们又是如何制造光子的呢？

荧光棒其实是个双层结构。外层是塑料，内层是玻璃，玻璃管内外分别装有两种不同的液体。我们用力掰荧光棒，就是要弄碎中间的玻璃，让两种液体混合，产生化学反应。

化学反应的过程会释放出能量。荧光棒里的荧光染料吸收这些能量后，就开始释放出光子。这一过程中并不会产生大量的热，所以大家不用担心手会被烫到。

由于是化学反应，因此荧光棒持续的时间与环境紧密相关。温度越高，化学反应越充分和激烈，荧光棒也就越亮，但持续时间也就越短。反之，如果我们将已经发光的荧光棒放入冰箱中，低温环境就会抑制化学反应，延长发光的时间。

多说一句

值得一提的是，荧光棒中的液体具有低毒性，如果被人体触碰或吸收，会造成恶心、头晕，甚至麻痹、昏迷等情况。所以咱们千万不要将荧光棒弄破，让这些液体释放出来。

另外，荧光棒含有有毒化学物，属于“有害垃圾”，难以回收利用。

所以，荧光棒，咱们最好少理会它们。