Mengapa Lampu Neon Menghasilkan Warna Berbeza?

Setiap unsur mempunyai set tahap tenaga elektron yang unik: bayangkan tahap-tahap ini seperti anak tangga yang hanya boleh dipijak oleh elektron pada ketinggian tertentu. Susunan "anak tangga" ini berbeza bagi setiap unsur, seperti "cap jari" atom. Apabila arus elektrik dialirkan melalui tiub berisi gas seperti neon, medan elektrik mempercepat elektron bebas di dalam tiub. Apabila elektron ini berlanggar dengan atom gas, sebahagian tenaganya dipindahkan kepada atom lalu menguja elektron dalam atom itu ke tahap tenaga yang lebih tinggi daripada keadaan biasa. Keadaan teruja ini tidak stabil dan hanya bertahan seketika.

Elektron jatuh semula, melepaskan cahaya panjang gelombang tertentu

Apabila elektron dalam atom itu beralih daripada tahap tenaga yang lebih tinggi ke tahap yang lebih rendah, perbezaan tenaga itu dilepaskan sebagai cahaya, tetapi hanya pada panjang gelombang (warna) tertentu yang sepadan tepat dengan perbezaan antara dua tahap tenaga yang terlibat. Oleh sebab set tahap tenaga setiap unsur berbeza, perbezaan tenaga antara tahap-tahap itu juga berbeza lalu menghasilkan warna cahaya yang berlainan bagi setiap gas. Neon menghasilkan cahaya oren-merah yang khas, manakala gas lain seperti argon mempunyai spektrum pancaran dan warna nyahcas yang berbeza.

Untuk menghasilkan pelbagai warna papan tanda yang kita lihat pada zaman moden, pembuat menggunakan gas yang berbeza (setiap satu dengan warna semula jadinya sendiri), atau melapisi bahagian dalam tiub kaca dengan bahan berpendarfluor (phosphor) yang menyerap cahaya ultraungu yang terhasil dan memancarkan semula cahaya dengan warna yang dikehendaki. Banyak tiub papan tanda berwarna menggunakan gas selain neon, termasuk campuran argon dan sedikit merkuri bersama salutan berpendarfluor untuk menghasilkan warna tertentu, bukan gas neon tulen.

Bagaimana kita mengetahui hal ini?