Optilise kiirguse allikad
Optilise kiirguse allikad (teisisõnu valgusallikad) on paljud looduslikud objektid, aga ka kunstlikult loodud seadmed, milles teatud tüüpi energia muundatakse energiaks. elektromagnetiline kiirgus lainepikkusega 10 nm kuni 1 mm.
Looduses on sellised meile juba ammu teadaolevad allikad: päike, tähed, välk jne. Mis puutub tehisallikatesse, siis olenevalt sellest, milline protsess viib kiirguse ilmnemiseni, kas see on sunnitud või spontaanne. võimalus valida koherentseid ja mittekoherentseid optilise kiirguse allikaid.
Koherentne ja ebajärjekindel kiirgus
Laserid viidata koherentse optilise kiirguse allikatele. Nende spektraalne intensiivsus on väga kõrge, kiirgust iseloomustab suur suunataluvus, seda iseloomustab monokromaatilisus, see tähendab, et sellise kiirguse lainepikkus on konstantne.
Valdav osa optilise kiirguse allikatest on ebajärjekindlad allikad, mille kiirgus on paljude elementaarkiirguse kiirgajate rühma poolt kiiratavate suure hulga elektromagnetlainete superpositsiooni tulemus.
Optilise inkoherentse kiirguse tehisallikaid saab klassifitseerida kiirguse tüübi, kiirguseks muudetava energia tüübi, selle energia valguseks muutmise meetodi, allika otstarbe järgi, kuuluvuse järgi. teatud osa spektrist (infrapuna, nähtav või ultraviolett), olenevalt konstruktsiooni tüübist, kasutusviisist jne.
Valguse parameetrid
Optilisel kiirgusel on oma valgus- või energiaomadused. Fotomeetriliste omaduste hulka kuuluvad: kiirgusvoog, valgusvoog, valguse intensiivsus, heledus, heledus jne. Pideva spektri allikad eristuvad nende heleduse või värvitemperatuuri järgi.
Mõnikord on oluline teada allika tekitatud valgustust või mõnda mittestandardset omadust, näiteks footoni voogu. Impulssallikatel on kiirgava impulsi teatud kestus ja kuju.
Valgusefektiivsus ehk spektraalne efektiivsus määrab, kui tõhusalt allikale edastatud energia valguseks muundatakse. Tehnilised omadused, nagu sisendvõimsus ja energia, helendava keha mõõtmed, kiirgustakistus, valguse jaotus ruumis ja kasutusiga, iseloomustavad optilise kiirguse tehisallikaid.
Optilise kiirguse allikad võivad olla termilised kondenseerunud olekus tasakaalusoojendusega helendava kehaga, samuti luminestseeruvad ebaühtlaselt ergastatud kehaga mis tahes agregeeritud olekus. Eriliik on plasmaallikad, mille kiirguse iseloom sõltub plasma parameetritest ja spektrivahemikust ning siin võib kiirgus olla kas termiline või luminestsents.
Optilise kiirguse soojusallikaid eristab pidev spekter, nende energiaomadused alluvad soojuskiirguse seadustele, kus peamisteks parameetriteks on temperatuur ja helendava keha kiirgusvõime.
Koefitsiendiga 1 on kiirgus samaväärne Päikese lähedal asuva absoluutse musta keha kiirgusega, mille temperatuur on 6000 K. Kunstlikud soojusallikad kuumutatakse elektrivoolu või keemilise põlemisreaktsiooni energiaga.
Leeki gaasilise, vedela või tahke põleva aine põletamisel iseloomustab tahkete hõõgniidi mikroosakeste olemasolu tõttu pidev kiirgusspekter, mille temperatuur ulatub 3000 K-ni. Kui sellised osakesed puuduvad, on spekter ribaline või lineaarne, mis on tüüpiline gaasiliste põlemisproduktide või spektraalanalüüsi jaoks tahtlikult leegi sisse viidud kemikaalidele.
Soojusallikate projekteerimine ja rakendamine
Signaal- või valgustuspürotehnika, nagu raketid, ilutulestikud jne, sisaldavad kokkusurutud koostisi, mis sisaldavad põlevaid aineid koos oksüdeerijaga. Infrapunakiirguse allikad on tavaliselt erineva suuruse ja kujuga keraamilised või metallist kehad, mida kuumutatakse leegi või gaasi katalüütilise põletamise teel.
Infrapunaspektri elektrilistel emitteritel on volfram- või nikroomspiraalid, mida kuumutatakse voolu juhtimisega läbi nende ja asetatakse kuumakindlatesse kestadesse või tehakse kohe spiraalide, vardade, ribade, torude jne kujul. — tulekindlatest metallidest ja sulamitest või muudest koostistest: grafiit, metallioksiidid, tulekindlad karbiidid. Seda tüüpi emittereid kasutatakse ruumide kütmiseks, erinevates uuringutes ja materjalide tööstuslikul kuumtöötlusel.
Infrapunaspektroskoopia jaoks kasutatakse varraste kujul olevaid võrdlusemittereid, nagu Nernst pin ja Globar, mida iseloomustab kiirguse stabiilne sõltuvus temperatuurist spektri infrapunaosas.
Metroloogilised mõõtmised hõlmavad emissioonide uurimist absoluutsete mustkehade mudelitest, kus tasakaalu kiirgusvõime sõltub temperatuurist; Selline mudel on kuni 3000 K temperatuurini kuumutatud õõnsus, mis on valmistatud teatud kujuga tulekindlast materjalist väikese sissepääsuga.
Hõõglambid on tänapäeval kõige populaarsemad nähtava spektri soojusallikad. Neid kasutatakse valgustamiseks, signaliseerimiseks, projektorites, projektorites, lisaks toimivad need fotomeetria ja püromeetria standarditena.
Tänapäeval on turul enam kui 500 standardsuuruses hõõglampi, alates miniatuursetest kuni võimsate prožektorlampideni. Hõõgniidi korpus on tavaliselt valmistatud volframniidi või spiraali kujul ja on suletud klaaskolbi, mis on täidetud inertgaasi või vaakumiga. Sellise lambi kasutusiga lõpeb tavaliselt siis, kui hõõgniit läbi põleb.
Hõõglambid on halogeenlambid, seejärel täidetakse pirn ksenooniga, millele on lisatud joodi või lenduvaid broomiühendeid, mis tagavad aurustunud volframi vastupidise ülekande pirnist - tagasi hõõgniidi korpusesse. Sellised lambid võivad kesta kuni 2000 tundi.
Volframniit paigaldatakse siia halogeenitsükli säilitamiseks kuumutatud kvartstoru sisse. Need lambid töötavad termograafias ja kserograafias ning neid võib leida peaaegu kõikjal, kus tavalised hõõglambid teenindavad.
Elektrivalguslampides on optilise kiirguse allikaks elektrood või pigem katoodi hõõguv piirkond kaarlahenduse ajal argooniga täidetud lambipirnis või õues.
Fluorestseeruvad allikad
Luminestseeruvates optilise kiirguse allikates ergastatakse gaase või luminofooraineid footonite, elektronide või muude osakeste voog või elektrivälja otsene toime, mis sellistel asjaoludel muutuvad valgusallikateks. Emissioonispektri ja optilised parameetrid määravad luminofoorid, aga ka ergastusenergia, elektrivälja tugevus jne.
Üks levinumaid luminestsentsi liike on fotoluminestsents, mille puhul muutub nähtavaks primaarallika kiirgusspekter.Lahendi ultraviolettkiirgus langeb fosforikihile ning luminofoor nendes tingimustes kiirgab nähtavat valgust ja ultraviolettkiirgust.
Säästulambid on lihtsalt sellel efektil põhinevad kompaktluminofoorlambid. Selline 20 W lamp annab valgusvoo, mis on võrdne 100 W hõõglambi valgusvooga.
Katoodkiiretoru ekraanid on optilise kiirguse katodoluminestseeruvad allikad. Fosforiga kaetud ekraani ergastab selle poole lendav elektronkiir.
LED-id kasutavad pooljuhtidel süstimise elektroluminestsentsi põhimõtet. Need optilise kiirguse allikad on valmistatud optiliste elementidega diskreetsete toodetena. Neid kasutatakse indikaatoriks, signaalimiseks, valgustamiseks.
Radioluminestsentsi ajal tekkivat optilist emissiooni ergastab lagunevate isotoopide toime.
Kemiluminestsents on keemiliste reaktsioonide energia muundumine valguseks (vt ka luminestsentsi tüübid).
Liikuvate laetud osakeste tuvastamiseks kasutatakse kiirete osakeste, mööduva kiirguse ja Vavilovi-Tšerenkovi kiirguse poolt ergastatud valgussähvatusi stsintillaatorites.
Plasma
Plasma optilise kiirguse allikaid eristatakse lineaarse või pideva spektri, samuti plasma temperatuurist ja rõhust sõltuvate energiaomaduste poolest, mis esinevad elektrilahenduses või mõnel muul plasmatootmismeetodil.
Kiirgusparameetrid varieeruvad laias vahemikus, olenevalt sisendvõimsusest ja aine koostisest (vt ka gaaslahenduslambid, plasma). Parameetrid on piiratud selle võimsuse ja materjali takistusega. Impulssplasmaallikate parameetrid on kõrgemad kui pidevatel.