你在大城市观看夜景，步行于繁华闹市区时，就可看到色彩绚丽的霓虹灯组成的文字和图案(图1)。它们五光十色、光彩夺目，正像天上的彩虹，与其他彩灯配合，把整个闹区装点得如火树银花一般。为什么霓虹灯会发出五光十色的光呢?要回答这个问题，你应先知道霓虹灯是应用什么原理构成，是怎样发光的。
　　我们知道，一般常见的白炽灯的发光是使电流通过灯丝，因灯丝有一定电阻而发热达到白炽状态后发光。而霓虹灯却是气体放电灯的一种，它是利用密封管内稀薄气体因外加电压发生辉光放电的原理制成的灯，即是利用辉光放电的发光效应而制成的灯。
　　什么是辉光放电呢?辉光放电是气体在低压状态下(如在密封的玻璃管内充人很稀薄的气体，其压约几毫米汞柱)的一种放电。我们可用手持测电笔接触插座内的火线(如图2乙)来观察一种辉光放电的现象。由于测电笔中的氖管(图2甲)是较短的密封的充有氖气的小玻璃管，管两端有电极，当手持测电笔接触火线时，即在外电场的作用下，就可看到氖管内两极间闪烁地发射出橘红色的光，这就是一种辉光放电的发光效应。辉光放电的特征是放电管中(当管较长时)会出现几个特殊的亮区和暗区，呈现瑰丽的发光现象。
　　霓虹灯，是用长玻璃管(管径约11mm～12mm，管长约12m～14m)加工成所需要的文字或图案后，抽去空气，再充入稀薄的氖气(或其他稀有气体等的一种或几种的混合气)两端封装电极而制成的。这样的灯，当接通高电压(如约15000V)电源，在外电场作用下，即发辉光放电，发射出橘红色的光；如管内充人稀薄的氦气，它会发射出淡红色的光；如管内充人稀薄的氩气，它会发射出浅蓝色的光；如管内充人氖、氩、氦和汞蒸气等四种(或三种、两种)的混合物，由于各种气体的比例不同，便会得到多种彩色的光。霓虹灯光的艳丽的彩色像天上的霓虹的彩色，“霓虹灯”是从“neonlamp(氖气灯)”的“neon”译音而得名。
　　为什么不同的气体在霓虹灯管里会发射出不同颜色的光呢?研究已知，原子是由原子核和若干绕核运转的电子构成的(如图3)．电子允许在若干特定的轨道上运行。内层的电子受到电场的激发会吸收“一份”能量跃迁到某个外层轨道上，处于受激状态。由于受激状态不稳定，过不了一会儿，电子又会跃迁回原来的轨道，并把刚才吸收的那“一份”能量以光的形式辐射出来(如图4)。这一份能量恰好等于原子在受激状态与初始状态的能量之差。显然能量就有大有小。所以电这“一份”能量决定的辐射光频率就不一样．而光的颜色完全由频率(f)决定(如图5)，所以，霓虹灯管内充人不同的气体，就会发射出不同颜色的光。
　　


　　现代霓虹灯的细长玻璃管内壁，多涂敷有荧光粉，荧光粉是一种在不可见射线轰击下发出可见光的物质，如钨酸盐、卤磷酸盐、硅酸盐等，这种灯管内充有氖、氩、汞蒸气等，当在低压汞蒸气放电产生的短波紫外线的激发下，能发出多种不同颜色的可见光(见下附表)。
　　

现代霓虹灯，还常用彩色玻璃做霓虹灯灯管,这是利用彩色玻璃的滤色作用，如蓝色玻璃能滤去除蓝色光以外的所有颜色，而红色玻璃只能让红色光与少量的橙红色光透过，用彩色玻璃制作的霓虹灯，就气体的放电发光过程来说，与透明管时完全一样，采用彩色玻璃的目的在于把气体或荧光粉发出的光中不需要的颜色滤去，从而得到所需要的色光。