发明白炽灯

发明白炽灯

18世纪，人类认识了电，知道放电现象能产生光亮，于是在这方面动起脑筋来。1809年，有一个英国人用2000只电池为电源，把两根炭棒分别接在电池的正负极上，对准并保持一定的距离。一通电，炭棒间产生电弧，就发出耀眼的亮光。这种电弧灯光线虽亮，但十分刺眼，燃着时嘶嘶作响，而且耗电量大，灯的寿命也不长，因此只能装在街道、广场上，不适合一般的家庭照明用。

怎样克服电弧灯的缺点，制作一种光线柔和适中，又安全省电的照明灯呢？这个问题引起了美国“发明大王”爱迪生的浓厚兴趣。1877年，30岁的爱迪生公众宣布：“我要发明一种千家万户都可以用的电灯。”

爱迪生小时候只在学校读过三个月的书，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。12岁时就踏上社会，边干活，边钻研，做各种科学实验。到1876年，年轻的爱迪生已有发好几十项发明创造。尽管如此，爱迪生清醒地意识到：要研制电灯可不是一件容易的事，是一块难啃的“硬骨头”。

为了汲取前人的经验，爱迪生在研制过程中经常去图书馆查阅资料，边看边做笔记。在他之前，英国人戴维已发现：白金丝通上电流后，会发出微弱的光。爱迪生决定沿着这条路继续摸索下去。他先后选择了硼、钌、铬等材料做灯丝，效果都不大好。后来又用碳精丝做灯丝，虽然这根灯丝发亮了，马上就和空气中的氧气发生作用而烧断了。爱迪生再选用铱、白金等较难熔化的合金来做灯丝，虽然耐久些，但还是很快就烧断了。为了寻找一种合适的东西做灯丝，爱迪生前后试验了1600种材料，在这段时间里，他和助手们不分白天黑夜，经常连续工作，有一次竟然接连干了五个昼夜。实在疲倦时，就用书当枕头，趴在实验桌上打个盹儿，工人们见状笑着说：“怪不得爱迪生这么聪明，原来连睡觉都在吸收书里的营养。”

无数次的试验，使爱迪生总结出，要制成电灯必须解决两个问题：一是避免灯丝很快地被氧化，二是需有合适的材料做灯丝，这种材料通电后要能发光，又能耐高温。

为了解决一个问题，必须把灯泡里的空气抽空。说干就干，他赶紧叫工人到一所大学去借来抽气机，并连夜实验，一直干到第二天黎明。可是，借来的抽气机性能很不理想，爱迪生只好重新设计、改造。到1879年8月，爱迪生设计的抽气机已能把灯泡内有空气抽到只剩下大气压的十万分之一，第二个月又进一步将灯泡内的气压减到大气压的百万分之一。在当时的条件下，能达到如此高的真空程度，是多么不容易呀！

灯泡的真空问题解决了，理想的灯丝在哪里呢？爱迪生独自坐在实验桌旁冥思苦想。桌上放着一堆从煤油灯罩上刮下来的烟灰，他随手拿起一撮在掌心里揉搓，不知不觉间竟搓成一根细线。他瞧着掌心里的这根黑线，突然眼睛一亮，这油烟灰不就是一种未经充分燃烧的炭吗？而炭正具备灯丝要求的性质，如果能用一种柔韧的细丝加以碳化——想到这里，他马上朝门外的助手喊道：“快！拿几团缝纫线来！”

棉线拿来后，爱迪生立即指挥助手们开始实验。他们把线剪成一段一段，弯成灯丝的形状，放在一个特制的模型中，送进烤箱里加热。过了一会儿，棉线就被烤成一根炭丝。等它慢慢冷却后，再小心翼翼地从模型中取出。但是细炭丝太脆弱了，稍一动就断了。断了再烧，烧了再断，就这样，爱迪生他们连着干了三天才完整地得到了一根细炭灯丝。

炭灯丝虽然到手了，但要把它送到玻璃工那里装进灯泡，又是件难事。爱迪生的助手捧着这根来之不易的“宝贝”，轻轻地往外走，爱迪生紧跟其后。不料，他们刚走到玻璃工门口，这根炭丝又断了！三天的辛苦白费了！

爱迪生对沮丧的助手说：“不要紧！咱们再重头来！”当天傍晚，他们烧出第二根炭丝，可惜又不小心折断了。直到半夜，他们才终于将第三根炭丝装进了灯泡。爱迪生吩咐赶快把灯泡里的空气抽出，把口封好。电流接通了，看！灯线发出了柔和的亮光。爱迪生和助手们兴奋得跳了起来，互相拥抱，又唱又笑。这一天是1879年10月21日，世界上第一盏白炽灯终于诞生了！这红澄澄的灯光里凝聚着他们多少心血啊，因此谁也不愿睡觉，大家围坐在灯的旁边，心往神驰的守护着这个来之不易的奇迹。时钟一圈圈地走动，第一盏电灯足足亮了45个小时才熄灭。

第一步成功了，但爱迪生并不满意。他觉得棉线灯丝太难造，价格也贵，必须寻找一种价廉而耐用的灯丝，才能真正造福于人类。由于棉线灯丝的启发，他集中研究各种植物纤维的性能，什么麻绳、椰子鬃、桧木屑——他都拿来试验。第二年的一天，天气闷热，他顺手拿起桌上的竹扇取凉，忽然一个念头闪过，为什么不用竹丝呢？试验结果，竟然超出以前的试验过的任何东西。竹丝电灯亮了1200个小时（整整50天）。

这一意外地成功，使爱迪生欣喜若狂。他立即派人到东方各国采集竹料，以便大量制造，供应市场。爱迪生比较了上千种竹子样品，其中以日本的竹子最适用，于是用日本竹子做灯丝的白炽灯正式投入批量生产。这种白炽灯比起电弧灯来，不仅光线柔和、使用安全，而且耗电省、成本低，是理想的家庭照明灯具。

1882年，爱迪生在纽约建起了第一个发电厂，向公众供电。从此，电灯正式走进了千家万户，夜晚，人们在一片光明中开始了新的生活。

竹丝灯泡为人类服务了10多年，以后人们又不断改进，用一种熔点很高的金属钨，抽成细丝装进灯泡，同时还向灯泡内注入不与金属起化学反应的惰性气体氮或氩，以防止灯丝烧断，从而大大延长了灯泡的寿命。我们现在日常应用的，就是这种充惰性气体的钨丝灯泡。

故事哲理：科学研究，90%是继承前人成果，10%是新的发展。