灯泡上通常都会标明灯泡的功率数，由于我们通常都是用110V交流电。因此由用电功率以及电源电压，很容易由欧姆定律算出钨丝的电阻。电功率P=V2/R因此R=V2/P所以100瓦的电灯泡电阻应该是＿＿＿欧姆。可是如果你实际拿个电表量一个灯泡的电阻。你会很惊讶的发现

实际量到的电阻和上面计算出来的电阻值不仅不一样，而且相差很多。为什么呢？如果你实际去测量钨丝（灯泡）的电阻，利用钨在室温20℃时的电阻系数ρ=5.8×10-8Ω-m，电阻R=ρι/A，ι长度A截面积，先估算其直径后可以计算钨丝的直线长度，试一试，验证我前面说的长度对不对！

回到为何实际量到的电阻和上面计算出来的电阻值不一样的问题上：当你量灯泡的电阻时，灯泡并未在工作中。等到加上电源后钨丝会被加热到高温以产生热辐射。已知钨的温度系数是0.0045/℃(每增加1℃电阻值增加的百分比）这样的提示应该已经很明显了吧！那么我就要再问下一个问题了：由计算出的电阻是灯泡工作时的电阻值，你又已经量了室温时的电阻值，（你应该量了吧！）你是不是能够估算一下钨丝工作时的温度呢？再度验证我前面说的温度对不对！

如果你量了灯泡尚未在工作时的电阻，那么想一想当刚接通电源时，流经灯泡的电流与正常工作时电流比较起来如何？你能想通为何灯泡总是在刚接通的瞬间烧断的了吗！刚买的灯泡比较能够承受那样的变化，可是经过多次的开关，加热--冷却会使其膨胀收缩而减少其机械耐强，长久工作也会由于钨的升华而变细。再加上刚通电瞬间的变化，于是断掉了！

有时候即使灯丝断掉了灯泡仍然会亮。如果灯泡的位置没有因为烧断而改变，因为距离很近。电流仍然可以藉由空间的放电而导通，但这样的情形维持不久。关灯时由于『冷缩』会使的灯丝产生相对运动而分开更远，甚至折断。（很脆）

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灯丝的加热是靠带电粒子在灯丝内流动时，将电能藉由碰撞转换为灯丝的热能。灯丝的温度会逐渐升高直到输入的热能与灯丝的热辐射功率相等时，达到热平衡。

最早期的灯丝，是采用碳（碳）与白金（铂）。碳原本是最有希望的材料，1879年爱迪生曾经试用碳灯丝且使用了数百小时。虽然“碳”有极高的熔点 （3550℃），但是却有着低的“升华”温度。在低温时直接由固体升华为气态，因此很容易消耗，使用寿命短。而且必须完全隔绝空气（会在空气内燃烧）。目 前几乎都是使用熔点为（3410℃）的钨丝，优点是低于熔点时其“升华”的速率较低。因此可以加热到较“碳丝”更高的温度。钨丝一样会在空气中燃烧，因此 需要灯泡抽成真空。

为了使更多的电能能够转换成热能，必须要增加“钨丝”的电阻，因此想方法使其增长且变细。如右图，60瓦特的钨丝直径约25微米（25微米，约头发直径的 的1/4）长度约2公尺（没错），缠绕成仅2公分长的细圈。为了减少最后灯丝直线长度，通常灯丝都是先绕成直径0.25毫米（厘米）的圈圈，再绕成螺旋状 的灯丝（由于制造不易，直到1937年才成功制成）

为了避免灯丝的升华，灯泡内注入了惰性气体，这些气体主要为氩气（argon）并且不包含氧气。藉由碰撞使部份气化的钨原子能够重回灯丝。虽然惰性气体增 加了灯丝的使用寿命，但是也付出了一些代价。原本真空的灯泡内由于惰性气体的存在增加了热的传导与对流，带走了能量，于是降低了平衡的温度。升华的钨气于 惰性气体内形成微弱的粒子也藉由对流在灯泡内表面形成黑点。

由于氪气是较不良的热传导体，灌充氪气的灯泡比一般灌氩气的灯泡有更高的效率发光，但是氪气仅占大气中百万分之一的含量，因此制作成本高出较多。

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为了增加灯泡的使用寿命，可以加长钨丝的长度。让热能分布在更长的空间内，但是会降低灯丝的温度，自然减低升华的情形，也就延长了灯泡的寿命。可是因为温度也降低了，因此产生可见光的发光效率也降低了。灯泡变得较暗，需要较高功率的灯泡才能产生相同的亮度。

虽然增加了灯泡的使用寿命省了点钱，但是所浪费的电能是否值得，就值得考量。因此长寿命灯泡通常使用在不易更换灯泡的场所较划算。若是使得灯丝的长度更长，其温度温度更低，甚至只发出暗红的微弱灯光，却仍然可明显的感受所发出的热（红外线）。

另外对于早期照相使用的闪光灯为了要能产生更接近于太阳光的频谱，于是缩短其灯丝长度，使其在更高的温度下工作，因此其工作寿命也就缩短为数小时。（灯丝内加入的气体，使得所产生的频谱相当于约4500℃黑体的频谱--高于灯丝温度）

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物体热辐射会产生各种不同频率（波长）的电磁波。

如上图依照波长由长而短，有AM收音机（数百公尺），短波（短波），VHF / UHF及如上图依照波长由长而短，有AM收音机（数百公尺），短波（短波），VHF/ UHF及

FM（​​公尺）等无线电波，微波​​（微波）（红外灯），红外线，可见光，FM（公尺）等无线电波，微波​​（微波）（红外灯），红外线，可见光，紫外光（紫外线），X-射线，以及伽玛射线。紫外光（紫外线），X-射线，以及伽玛射线。

人眼所能观测到的可见光，只是电磁波谱内的极小段。人眼所能观测到的可见光只是电磁波谱内的极小段。灯泡灯丝所发出来的热辐射主要在红外线，可见光以及紫外光的小范围内。灯泡灯丝所发出来的热辐射主要在红外线，可见光以及紫外光的小范围内。

却恰好包含着对人眼所能观测的可见光。却恰好包含着对人眼所能观测的可见光。物体热辐射所发出的电磁波不同波长（或频率）的强度分布，我们称为频谱。

热辐射频谱与温度及表面的性质有关（吸收与辐射电磁波的能力），热辐射频谱与温度及表面的性质有关（吸收与辐射电磁波的能力）

对于钨丝而言，射入表面的电磁波几乎百分之百会被吸收。（吸收与辐射系数为1）对于钨丝而言，射入表面的电磁波几乎百分之百会被吸收（吸收与辐射系数为1）因此其热辐射接近频谱只与温度有关的黑体辐射。因此其热辐射接近频谱只与温度有关的黑体辐射。


上图是三种不同温度的黑体所辐射出的频谱图。

可以发现灯泡并不是一种很有效率的发光装置。可以发现灯泡并不是一种很有效率的发光装置。

大部份的热辐射都在红外线（热）的部份，约仅有5% 的能量属于可见光的范围。大部份的热辐射都在红外线（热）的部份，约仅有5％的能量属于可见光的范围。

只有当温度超过5000℃时，才会有大部份的能量在可见光范围内。只有当温度超过5000℃时，才会有大部份的能量在可见光范围内。

因为灯丝温度较太阳光低，因此红黄部份频率光线较强。因为灯丝温度较太阳光低，因此红黄部份频率光线较强。

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