人造光的类型
人造光是由人类制造的一种可见光，用于照亮黑暗的环境、夜间工作或传输信号。与自然光不同，人造光来自白炽灯、荧光灯、发光二极管（LED）和激光等光源。每种光源的发光原理和能量利用方式都不同。科学家和工程师通过研究光波的传播特性、能量的利用方式以及不同材料的发光效率，设计出各种类型的人造光源。了解人造光有助于我们认识光的产生与控制方式，并更好地应用于日常生活和技术领域。
科学与工程实践 (SEP)：建立与使用模型
为探究人造光，科学家和工程师会建立模型，展示不同类型的光源如何产生光及其独特特征。例如，模型可以展示 LED 如何通过电子在半导体材料中运动而发光，或荧光灯中的气体在电流作用下如何发光。这些模型帮助我们预测哪种光源最亮、最节能或使用寿命最长。在学习中，你也可以制作简单的模型，展示光源的发光原理以及电能如何转化为可见光。
活动建议：
- 灯泡结构模型——制作模型，展示白炽灯、荧光灯和 LED 灯的内部结构，并解释每种灯的发光机制。
- 能效对比海报——制作一张海报，比较不同人造光源的能耗水平，并说明这些差异在日常使用中的意义。
跨学科概念（CCC）：结构与功能
人造光能够发光，是因为其内部结构使材料能够在通电后发出光。灯泡内部的导线、气体和其他材料的排列决定了光的产生方式。不同的材料因其特性被选用——有的在高温下发光，有的在电流作用下发光。灯泡或 LED 的形状也会影响光线的分布方式。通过合理设计结构，工程师可以制造出体积小、亮度高、寿命长或颜色丰富的光源。
示例：
- 结构：白炽灯中的细金属丝（灯丝）受热后发光。
功能：发出温暖而稳定的光，但能耗较高。
- 结构：LED 内部的特殊发光层将电能转化为光。
功能：发出明亮且高效的光，寿命较长。
- 结构：荧光灯管内的气体和涂层在电流通过时被激发发光。
功能：产生明亮、冷色调的光线，适合大面积照明。