필라멘트 전구의 발광 원리는?

Question

할로겐 전구 같은 필라멘트 방식들의 발광 원리가 어떻게 되나요? 물체에 전기가 흐르면 저항으로 인해 열이 발생되면서 발광되는건가요?

Answer 1

안녕하세요. 정중한해파리168입니다.

백열전구는 전기를 이용한 등불이면서 전등의 시조라고도 할 수 있는 존재로, 지금도 계속 사용하고 있는데, 그 원리는 비교적 간단합니다. 한마디로 말한다면, 전자가 필라멘트 속을 고속으로 움직였을 때 발생하는 마찰(전기저항)에 의한 발광입니다.

마찰로 열이 발생한다는 것은 감각적으로 이해가 될 것입니다. 열이란 원자의 진동에 의해 발생하고 있는데, 이 때 대부분의 원자는 열과 동시에 전자파(빛)을 발생시키고 있습니다. 이 현상을 열복사라고 합니다.

그럼 왜 마찰이 발생하는 것일까요?

전기를 흐른다는 것은 전자가 흐른다는 것과 같은 의미입니다. 그러나 방향은 반대. 이것은 전류의 흐름 방향을 정의할 때 전자가 마이너스의 성질을 가지고 있다는 것이 알려져 있지 않았던 것이 원인입니다.

전자가 흐르는 것은 필라멘트 및 도선 중입니다. 필라멘트 및 도선은 보기에도 고체입니다. 무언가가 흐를 것처럼 보이지 않습니다. 그런데 전자는 매우 작아서 작은 벌레가 방충망을 통과하듯 필라멘트의 작은 틈새를 누비며 이동합니다. 하지만 그것이 너무 좁기 때문에 전자가 필라멘트의 원자에 부딪쳐 마찰(원자의 진동)이라는 형태로 발열과 발광을 하게 됩니다. 엄밀히 말하면, 이것은 '마찰'이 아닌 '저항'이라는 것으로, 저항 현상을 이미지하는 데 도움이 될 것입니다.