Optiskā starojuma avoti
Optiskā starojuma avoti (citiem vārdiem, gaismas avoti) ir daudzi dabas objekti, kā arī mākslīgi radītas ierīces, kurās noteikta veida enerģija tiek pārvērsta enerģijā. elektromagnētiskā radiācija ar viļņa garumu no 10 nm līdz 1 mm.
Dabā šādi avoti, kas mums jau sen zināmi, ir: saule, zvaigznes, zibens utt. Kas attiecas uz mākslīgajiem avotiem, atkarībā no tā, kāds process noved pie starojuma parādīšanās, neatkarīgi no tā, vai tas ir piespiedu vai spontāni. iespēja izvēlēties koherentus un nesakarīgus optiskā starojuma avotus.
Koherents un nesakarīgs starojums
Lāzeri attiecas uz koherenta optiskā starojuma avotiem. To spektrālā intensitāte ir ļoti augsta, starojumam raksturīga augsta virziena pakāpe, to raksturo monohromatiskums, tas ir, šāda starojuma viļņa garums ir nemainīgs.
Lielākā daļa optiskā starojuma avotu ir nesakarīgi avoti, kuru starojums ir liela skaita elektromagnētisko viļņu superpozīcijas rezultāts, ko izstaro daudzu elementāru emitētāju grupa.
Mākslīgos optiskā nesakarīgā starojuma avotus var klasificēt pēc starojuma veida, pēc starojumā pārvērstās enerģijas veida, pēc metodes šīs enerģijas pārvēršanai gaismā, pēc avota mērķa, pēc piederības noteikta spektra daļa (infrasarkanais, redzamais vai ultravioletais), atkarībā no konstrukcijas veida, izmantošanas veida utt.
Gaismas parametri
Optiskajam starojumam ir savas gaismas vai enerģijas īpašības. Fotometriskie raksturlielumi ietver: starojuma plūsmu, gaismas plūsmu, gaismas intensitāti, spilgtumu, spilgtumu utt. Nepārtrauktā spektra avoti atšķiras pēc to spilgtuma vai krāsu temperatūras.
Dažreiz ir svarīgi zināt avota radīto apgaismojumu vai kādu nestandarta raksturlielumu, piemēram, fotonu plūsmu. Impulsu avotiem ir noteikts izstarojošā impulsa ilgums un forma.
Gaismas efektivitāte jeb spektrālā efektivitāte nosaka, cik efektīvi avotam piegādātā enerģija tiek pārvērsta gaismā. Mākslīgos optiskā starojuma avotus raksturo tehniskie parametri, piemēram, ievades jauda un enerģija, gaismas korpusa izmēri, starojuma pretestība, gaismas sadalījums telpā un kalpošanas laiks.
Optiskā starojuma avoti var būt termiski ar līdzsvarā uzsildītu gaismas ķermeni kondensētā stāvoklī, kā arī luminiscējoši ar nevienmērīgi ierosinātu ķermeni jebkurā agregāta stāvoklī. Īpašs veids ir plazmas avoti, kuru starojuma raksturs ir atkarīgs no plazmas parametriem un spektrālā intervāla, un šeit starojums var būt gan termisks, gan luminiscējoša.
Optiskā starojuma termiskie avoti izceļas ar nepārtrauktu spektru, to enerģētiskie raksturlielumi atbilst termiskā starojuma likumiem, kur galvenie parametri ir temperatūra un gaismas ķermeņa izstarošanās spēja.
Ar koeficientu 1 starojums ir līdzvērtīgs absolūtā melnā ķermeņa starojumam Saules tuvumā ar temperatūru 6000 K. Mākslīgos siltuma avotus silda ar elektrisko strāvu vai ķīmiskās sadegšanas reakcijas enerģiju.
Liesmai, sadedzinot gāzveida, šķidru vai cietu degošu vielu, ir raksturīgs nepārtraukts starojuma spektrs, kura temperatūra sasniedz 3000 K cieto pavedienu mikrodaļiņu klātbūtnes dēļ. Ja šādu daļiņu nav, spektrs būs joslu vai lineārs, kas raksturīgs gāzveida sadegšanas produktiem vai ķīmiskām vielām, kas ar nolūku tiek ievadītas liesmā spektrālās analīzes veikšanai.
Siltuma avotu projektēšana un pielietojums
Signalizācijas vai apgaismes pirotehnika, piemēram, raķetes, uguņošanas ierīces utt., satur saspiestas kompozīcijas, kas satur degošas vielas ar oksidētāju. Infrasarkanā starojuma avoti parasti ir dažāda izmēra un formas keramikas vai metāla ķermeņi, kas tiek uzkarsēti ar liesmu vai katalītiski sadedzinot gāzi.
Infrasarkanā spektra elektriskajiem emitētājiem ir volframa vai nihroma spirāles, kuras tiek uzkarsētas, laižot caur tām strāvu, un ievietotas karstumizturīgos apvalkos vai nekavējoties izgatavotas spirāļu, stieņu, sloksņu, cauruļu utt. — no ugunsizturīgiem metāliem un sakausējumiem vai citiem maisījumiem: grafīts, metālu oksīdi, ugunsizturīgi karbīdi. Šāda veida izstarotājus izmanto telpu apkurei, dažādos pētījumos un materiālu rūpnieciskajā termiskajā apstrādē.
Infrasarkanajai spektroskopijai izmanto atsauces emitētājus stieņu veidā, piemēram, Nernst pin un Globar, kam raksturīga stabila emisijas spējas atkarība no temperatūras spektra infrasarkanajā daļā.
Metroloģiskie mērījumi ietver emisiju izpēti no absolūtā melnā ķermeņa modeļiem, kur līdzsvara emisijas spēja ir atkarīga no temperatūras; Šāds modelis ir līdz 3000 K temperatūrai uzkarsēts dobums, kas izgatavots no noteiktas formas ugunsizturīga materiāla ar nelielu ieeju.
Kvēlspuldzes mūsdienās ir vispopulārākie redzamā spektra starojuma siltuma avoti. Tos izmanto apgaismojuma, signalizācijas, projektoros, projektoros, turklāt tie darbojas kā standarti fotometrijā un pirometrijā.
Mūsdienās tirgū ir vairāk nekā 500 standarta izmēru kvēlspuldžu, sākot no miniatūrām līdz jaudīgām prožektoru lampām. Kvēldiega korpusu parasti izgatavo volframa kvēldiega vai spirāles veidā un ievieto stikla kolbā, kas piepildīta ar inertu gāzi vai vakuumu. Šādas lampas kalpošanas laiks parasti beidzas, kad kvēldiegs izdeg.
Kvēlspuldzes ir halogēna spuldzes, pēc tam spuldzi piepilda ar ksenonu, pievienojot joda vai gaistošus broma savienojumus, kas nodrošina iztvaicēta volframa apgrieztu pārnešanu no spuldzes - atpakaļ uz kvēldiega korpusu. Šādas lampas var darboties līdz 2000 stundām.
Volframa kvēldiegs šeit ir uzstādīts kvarca caurulē, kas tiek uzkarsēta, lai uzturētu halogēna ciklu. Šīs lampas darbojas termogrāfijā un kserogrāfijā, un tās var atrast gandrīz visur, kur kalpo parastās kvēlspuldzes.
Elektriskās gaismas lampās optiskā starojuma avots ir elektrods vai, pareizāk sakot, katoda kvēlspuldzes apgabals loka izlādes laikā argona pildītās lampas spuldzē vai ārā.
Fluorescējošie avoti
Luminiscējošos optiskā starojuma avotos gāzes vai fosfori tiek ierosināti ar fotonu, elektronu vai citu daļiņu plūsmu vai tiešas elektriskā lauka iedarbību, kas šādos apstākļos kļūst par gaismas avotiem. Emisijas spektru un optiskos parametrus nosaka luminoforu īpašības, kā arī ierosmes enerģija, elektriskā lauka stiprums utt.
Viens no visizplatītākajiem luminiscences veidiem ir fotoluminiscence, kurā kļūst redzams primārā avota starojuma spektrs Izlādes ultravioletais starojums krīt uz fosfora slāni, un luminofors šajos apstākļos izstaro redzamo gaismu un tuvu ultravioleto gaismu.
Enerģijas taupīšanas spuldzes ir vienkārši kompaktas dienasgaismas spuldzes, kuru pamatā ir šis efekts. Šāda 20 W lampa dod gaismas plūsmu, kas vienāda ar 100 W kvēlspuldzes gaismas plūsmu.
Katodstaru lampu ekrāni ir katodluminiscējoši optiskā starojuma avoti. Ar fosforu pārklāto ekrānu ierosina elektronu stars, kas lido uz to.
Gaismas diodes izmanto iesmidzināšanas elektroluminiscences principu uz pusvadītājiem. Šie optiskā starojuma avoti tiek ražoti kā atsevišķi izstrādājumi ar optiskiem elementiem. Tos izmanto indikācijai, signalizācijai, apgaismojumam.
Optisko emisiju radioluminiscences laikā ierosina bojājošos izotopu darbība.
Ķīmiluminiscence ir ķīmisko reakciju enerģijas pārvēršana gaismā (sk luminiscences veidi).
Lai noteiktu kustīgas lādētas daļiņas, tiek izmantoti gaismas uzplaiksnījumi scintilatoros, ko ierosina ātras daļiņas, pārejošs starojums un Vavilova-Čerenkova starojums.
Plazma
Plazmas optiskā starojuma avoti atšķiras ar lineāru vai nepārtrauktu spektru, kā arī enerģijas raksturlielumiem, kas ir atkarīgi no plazmas temperatūras un spiediena, kas rodas elektriskā izlāde vai citā plazmas ražošanas metodē.
Radiācijas parametri atšķiras plašā diapazonā atkarībā no ievades jaudas un vielas sastāva (skatīt arī gāzizlādes lampas, plazma). Parametrus ierobežo šī jauda un materiāla pretestība. Impulsu plazmas avotiem ir augstāki parametri nekā nepārtrauktiem.