荧光灯为什么能发光？
在办公室、家庭和街角，到处都可以看到荧光灯。虽然荧光灯随处可见，但大多数人对它们却一无所知。在这些白色的灯管里究竟发生了什么？它们是如何在温度不升高的情况下发出如此多的光呢？
荧光灯和普通的白炽灯功能相同，但原理迥异。在白炽灯如标准灯泡中，电流通过固体灯丝，产生的热量激发原子释放出可见光子。荧光灯的电流则流过等离子体，一种离子化了的气体，生成光子。
荧光灯的主要组成部分是密闭的玻璃灯管。灯管中含有少量的汞和压力极低的惰性气体，通常为氩气。需要说明的是，汞非常有趣，它会自然蒸发。灯管的内壁还涂有磷光粉。灯管的两端各有一个电极，每个电极都通过导线与电路相连。
在标准的快速启动荧光灯的电极中设计了灯丝，即连接电路的高电阻导线。当你打开荧光灯，两根电极丝同时受热，电子发生汽化。自由电子撞击灯管中的气体原子，使束缚电子变得松散。在缺少一个电子的情况下，每个气体原子都只带正电荷，变为离子。和电子一样，离子被吸引到带有相反电荷的区域。两个电极之间的电荷差导致了离子和电子在灯管内来回运动：气体变为导电的等离子体，电弧从等离子体中间穿过。
当带电粒子与汞原子发生撞击，撞击力可能会使原子中的一个电子被抬高到更高的能级。电子很快落回初始能级，将多余的能量以可见光子的形式释放出来。
光 源
荧光灯只是气体放电管在照明方面的一种应用。黑光灯是没有添加磷光粉涂层的荧光灯。它们发出的多为紫外光，紫外光激发黑光灯外的磷原子发出可见光。由于大多数衣物清洁剂都含有磷光物质，因此白色的衣服在黑光灯的照射下会发光。
霓虹灯是含有氖等气体的气体发电管，当这些气体被电子和离子激发时，就会发出五颜六色的可见光。许多街灯都使用了类似的照明系统。
磷
被激发的汞原子释放出来的多是我们看不到的紫外光子。为了提高使用率，荧光灯需要把紫外光转化为可见光。
这就是灯管中为什么要用磷光粉涂层的原因。磷是一种被激发时会发光的物质。当一个光子撞击一个磷原子的时候，一个磷电子就会跃迁至较高的能级，原子被加热。当电子回落到正常能级，就会以另一个光子的形式释放出能量。由于磷原子在加热时释放了一些能量，因此这个光子比最初光子的能量要少。
这些低能量的光子发出的光存在于可见光谱中，磷发出的是我们可以看见的白色光。我们还可以通过将不同的磷光粉混合来制造出不同颜色的光。
传统的白炽灯使用热量来发光。它们也会发出少量的紫外光，但这些紫外光无法转换为可见光。因此，供给白炽灯的大量电能被浪费了。荧光灯利用了不可见光，而且产生的热量极少，因此效能更高。同时，白炽灯由于存在散热的过程，因此比荧光灯损耗的能量更多。总的来说，典型的荧光灯比白炽灯节能4～6倍。
荧光灯示意图
镇流器
在固体导体如电线中，电阻在特定温度下都是恒定的。在气体放电管如荧光灯中，电流会使电阻变小。这是因为有更多的电子和离子流穿过特定的区域，它们与更多的原子发生撞击，释放出电子，产生更多的带电粒子。在这种情况下，如果电压足够大，电流就会在气体放电管中自行流动。
荧光灯的镇流器用来控制散逸电流的增加。最普通的镇流器是磁性镇流器，工作原理与感应器类似。感应器通常包含一个绕在金属块上的线圈。当电流通过电线时，会产生一个磁场。把电线放在同心线圈中，磁场就会增强。
这种类型的磁场不仅会影响线圈周围的物体，也会影响线圈本身。线圈中的电流增大，磁场也会增强，产生与电线中的电流相抗衡的电压。简单说就是，电路（感应器）中缠绕的电线对通过线圈的电流的变化产生了反作用力。磁性镇流器中的变压器元件正是运用了这一原理来调节荧光灯中的电流的。
镇流器示意图
磁性镇流器以相对较低的周波率来调节电流，这样就会使荧光灯的灯光出现闪烁。同时，磁性镇流器的振动频率可能也很低。这就是为什么我们会听到荧光灯嗡嗡作响的原因。
现代镇流器在设计上使用了先进的电子学方法来更精确地调节电流。由于它们使用的周波率较高，灯光的闪烁和电子镇流器发出的嗡嗡声就不那么明显了。不同的荧光灯需要设计不同的镇流器来满足不同造型的灯管所需要的电流和电压。
荧光灯外形各异、尺寸不一，但基本的工作原理相同：电流激发汞原子，使其释放出紫外光子。这些光子反过来激发磷原子，使其发出可见光子。