日本科学家发明了“蓝光灯泡”，结果就获得诺贝奖，也改变了世界

2014年诺贝尔物理学奖颁给了蓝光LED，就是下面这个发明：

一个散发着蓝光的“小灯泡”，它的发明者是下面这三位日本科学家，他们三人共同获得了这次诺贝物理学奖：

从左到右依次是赤崎勇、天野浩和中村修二！

很多人可能和我一样好奇过，为什么发明这种“蓝光小灯泡”也能获得诺贝奖，他们凭什么呢？

这就要说LED到底是怎么回事了？

LED的英文全称为Light-Emitting Diode，翻译过来就是发光二极管，它是一种半导体器件，当电流通过时就会发光。

我们可以简单了解下它是如何发光的：

即便我们没有接触过量子力学，我们大部分人应该都看过类似下面张电子绕原子中心旋转的原子模型图，它有点像行星绕太阳旋转的模型一样。

在这个原子模型中，电子可以位于一系列离散的轨道上，但它们不会介于两者之间。另外，靠近原子核的电子能量较低，而距离原子核较远的电子能量较高。

当电子从高能轨道移动到低能轨道时，它就会释放出能量，而这个过程正是以光的形式释放的。

您可以看着这个图片，然后简单地理解为，如果一个电子从外面轨道跳到了里面轨道，那么它就会发光。

而它发射光的颜色取决于新旧轨道之间的能量差（或者能隙），能量差越大，光的颜色就越接近蓝，因为可见光中蓝光携带的能量最大。

原子的这种特性也同样适用于组成分子和固体材料的原子团，所以只要稍加调整科学家就发明了LED。

LED想要发出蓝光，同样需要有更大的能隙，以便让电子在更大能量差的轨道间转移，最早的LED只能实现较小的能隙，释放出少量能量，所以早期的LED其实并不会发出可见光，而是发射红外光。

到了20世纪70年代初，科学家们已经了解通过选择合适的半导体材料，以及调整其中掺杂的物质，制造发出明亮的红光、黄光和绿光的LED。

但是，长期以来没有人能做出蓝光，因为它需要极大的能隙，上文提到的三位科学家正是解决了这个问题，他们利用氮化铟镓（InGaN）开发出了亮度的蓝光LED。

红光LED是在1962年出现的，而第一颗高效蓝光LED直到1993年才出现，可见中间的难度有多高。

您可能发现了，他们获得是诺贝尔物理学奖，这个似乎和物理发现没有太大关系。

这个其实是因为蓝光LED对我们生活产生了巨大的影响，绅士可以说是彻底改变了世界，同时每年还节省了全球大量的电力资源！

我们知道以前的各种电器的显示器——电脑、手机、平板等等，很多都是采用RGB色彩模式。

这种电脑屏幕就是通过红、绿、蓝三种原色来实现全彩的，蓝光LED的出现正好就是完成了RGB系统的最后一块拼图，它让彩色显示屏成为一种低成本的消费品。

另一方面，也是更关键的点，蓝光LED的出现大大节约了全球能耗！

我们现在使用的照明设备基本都是发出白光的LED灯，这类LED灯可以说已经完全取代了白炽灯。

而目前市面上大约80%-90%之间、甚至更高比例的LED灯都是利用蓝光LED实现的，这类LED灯通过高能蓝光去激发其表面一层黄色荧光粉，从而欺骗我们的眼睛，让我们眼睛看起来像太阳光一样是白光。

（说个题外话，LED灯的白光和太阳光的白光是不一样的，太阳光是连续的全光谱，而无论哪种的形式的LED灯都只是欺骗了眼睛而已，它的光谱只有有限的部分，且并不连续，同时还会有极高的尖峰。）

LED是直接将电能转化为光，而以前的照明工具——如白炽灯是将电能转化为热能，再让其发光，因此如今LED灯比以前的白炽灯更加节能。

据信，以前通过白炽灯照明的时代，全球20%的电力都用于照明，而如今这个比例已经下降到了4%前后。

最后

白炽灯照亮了20世纪，21世纪将由LED灯照亮！而这一切都开始于这个蓝光LED，因此这项发明被称为爱迪生之后的第二次照明革命！

诺贝尔奖历史上只有少数几次是颁发给实用发明的，而蓝光LED就是其中之一，鉴于它对人类的贡献，它值得获得诺贝尔奖！