Nguồn bức xạ quang học

Nguồn bức xạ quang học (nói cách khác, nguồn sáng) là nhiều vật thể tự nhiên, cũng như các thiết bị được tạo ra một cách nhân tạo trong đó một số loại năng lượng được chuyển đổi thành năng lượng bức xạ điện từ với bước sóng từ 10 nm đến 1 mm.

Trong tự nhiên, những nguồn như vậy mà chúng ta đã biết từ lâu là: mặt trời, các vì sao, tia chớp, v.v. Đối với các nguồn nhân tạo, tùy thuộc vào quá trình nào dẫn đến sự xuất hiện của bức xạ, đó là cưỡng bức hay tự phát. khả năng lựa chọn các nguồn bức xạ quang kết hợp và không kết hợp.

Bức xạ kết hợp và không kết hợp

laze đề cập đến các nguồn bức xạ quang kết hợp. Cường độ phổ của chúng rất cao, bức xạ được đặc trưng bởi mức độ định hướng cao, nó được đặc trưng bởi tính đơn sắc, nghĩa là bước sóng của bức xạ đó là không đổi.

Phần lớn các nguồn bức xạ quang học là các nguồn không kết hợp, bức xạ của chúng là kết quả của sự chồng chất của một số lượng lớn sóng điện từ do một nhóm nhiều nguồn phát cơ bản phát ra.

Các nguồn bức xạ không kết hợp quang học nhân tạo có thể được phân loại theo loại bức xạ, theo dạng năng lượng chuyển thành bức xạ, theo phương pháp chuyển năng lượng này thành ánh sáng, theo mục đích của nguồn, theo thuộc một phần nào đó của quang phổ (hồng ngoại, khả kiến ​​hoặc tử ngoại), tùy thuộc vào loại công trình, cách sử dụng, v.v.

thông số ánh sáng

Bức xạ quang học có đặc điểm ánh sáng hoặc năng lượng riêng. Các đặc tính trắc quang bao gồm: quang thông, quang thông, cường độ sáng, độ sáng, độ chói, v.v. Các nguồn quang phổ liên tục được phân biệt bởi độ sáng hoặc nhiệt độ màu của chúng.

Đôi khi, điều quan trọng là phải biết sự chiếu sáng do nguồn tạo ra, hoặc một số đặc tính không chuẩn, ví dụ như thông lượng photon. Các nguồn xung có thời lượng và hình dạng nhất định của xung phát ra.

Hiệu suất phát sáng, hay hiệu suất quang phổ, xác định mức độ hiệu quả của năng lượng được cung cấp cho nguồn được chuyển đổi thành ánh sáng. Các đặc tính kỹ thuật, chẳng hạn như công suất và năng lượng đầu vào, kích thước của vật thể phát sáng, khả năng chống bức xạ, phân bố ánh sáng trong không gian và thời gian sử dụng, đặc trưng cho các nguồn bức xạ quang nhân tạo.

Các nguồn bức xạ quang học có thể là nguồn nhiệt với vật thể phát sáng được nung nóng cân bằng ở trạng thái ngưng tụ, cũng như phát quang với vật thể bị kích thích không đồng nhất ở bất kỳ trạng thái tổng hợp nào. Một loại đặc biệt là các nguồn plasma, bản chất của bức xạ phụ thuộc vào các tham số của plasma và khoảng quang phổ, và ở đây bức xạ có thể là nhiệt hoặc phát quang.

Các nguồn bức xạ quang nhiệt được phân biệt bằng phổ liên tục, các đặc tính năng lượng của chúng tuân theo định luật bức xạ nhiệt, trong đó các tham số chính là nhiệt độ và độ phát xạ của vật thể phát sáng.

Với hệ số 1, bức xạ tương đương với bức xạ của một vật thể đen tuyệt đối gần Mặt trời với nhiệt độ 6000 K. Các nguồn nhiệt nhân tạo được đốt nóng bằng dòng điện hoặc bằng năng lượng của phản ứng đốt cháy hóa học.

Ngọn lửa khi đốt một chất dễ cháy ở thể khí, lỏng hoặc rắn được đặc trưng bởi phổ bức xạ liên tục với nhiệt độ đạt tới 3000 K do sự có mặt của các vi hạt dây tóc rắn. Nếu không có các hạt như vậy, quang phổ sẽ có dạng dải hoặc tuyến tính, điển hình của các sản phẩm đốt cháy dạng khí hoặc hóa chất được cố ý đưa vào ngọn lửa để phân tích quang phổ.

Thiết kế và ứng dụng nguồn nhiệt

Pháo hoa báo hiệu hoặc chiếu sáng, chẳng hạn như tên lửa, pháo hoa, v.v., chứa các chế phẩm được nén có chứa các chất dễ cháy với chất oxy hóa. Các nguồn bức xạ hồng ngoại thường là các vật thể bằng gốm hoặc kim loại có kích cỡ và hình dạng khác nhau được đốt nóng bằng ngọn lửa hoặc bằng quá trình đốt cháy khí có xúc tác.

Bộ phát điện của phổ hồng ngoại có hình xoắn ốc vonfram hoặc nichrom, được làm nóng bằng cách cho dòng điện chạy qua chúng và được đặt trong vỏ bọc chịu nhiệt, hoặc được chế tạo ngay lập tức ở dạng xoắn ốc, thanh, dải, ống, v.v. — từ kim loại và hợp kim chịu lửa, hoặc các hợp chất khác: than chì, oxit kim loại, cacbua chịu lửa. Bộ phát loại này được sử dụng để sưởi ấm không gian, trong các nghiên cứu khác nhau và trong xử lý nhiệt công nghiệp vật liệu.

Đối với quang phổ hồng ngoại, các bộ phát tham chiếu ở dạng thanh, chẳng hạn như pin Nernst và Globar, được sử dụng, được đặc trưng bởi sự phụ thuộc ổn định của độ phát xạ vào nhiệt độ trong phần hồng ngoại của phổ.

Các phép đo đo lường liên quan đến việc nghiên cứu phát xạ từ các mô hình vật đen tuyệt đối trong đó độ phát xạ cân bằng phụ thuộc vào nhiệt độ; Một mô hình như vậy là một khoang được nung nóng đến nhiệt độ lên tới 3000 K, được làm bằng vật liệu chịu lửa có hình dạng nhất định với một lối vào nhỏ.

Đèn sợi đốt là nguồn bức xạ nhiệt phổ biến nhất trong quang phổ khả kiến ​​hiện nay. Chúng được sử dụng với mục đích chiếu sáng, phát tín hiệu, trong máy chiếu, máy chiếu, ngoài ra chúng còn đóng vai trò là chất chuẩn trong trắc quang và hỏa kế.

Có hơn 500 kích cỡ tiêu chuẩn của đèn sợi đốt trên thị trường hiện nay, từ đèn pha thu nhỏ đến đèn pha cực mạnh. Thân dây tóc thường được làm ở dạng dây tóc vonfram hoặc hình xoắn ốc và được đặt trong bình thủy tinh chứa đầy khí trơ hoặc chân không. Tuổi thọ của đèn như vậy thường kết thúc khi dây tóc bị cháy.

Đèn sợi đốt là halogen, sau đó bóng đèn chứa đầy xenon với việc bổ sung iốt hoặc các hợp chất brom dễ bay hơi, giúp chuyển ngược lại vonfram bốc hơi từ bóng đèn - trở lại thân dây tóc. Những đèn như vậy có thể kéo dài tới 2000 giờ.

Dây tóc vonfram được gắn ở đây bên trong một ống thạch anh được nung nóng để duy trì chu trình halogen. Những loại đèn này hoạt động trong kỹ thuật chụp ảnh nhiệt và xerography và có thể được tìm thấy ở hầu hết mọi nơi mà đèn sợi đốt thông thường phục vụ.

Trong đèn điện, nguồn bức xạ quang học là điện cực, hay đúng hơn là vùng nóng sáng của cực âm trong quá trình phóng điện hồ quang trong bóng đèn chứa đầy argon hoặc ngoài trời.

nguồn huỳnh quang

Trong các nguồn phát quang của bức xạ quang học, khí hoặc phốt pho bị kích thích bởi dòng photon, electron hoặc các hạt khác hoặc do tác động trực tiếp của điện trường, trong những trường hợp này trở thành nguồn sáng. Phổ phát xạ và các tham số quang học được xác định bởi tính chất của phốt pho, cũng như năng lượng kích thích, cường độ điện trường, v.v.

Một trong những loại phát quang phổ biến nhất là phát quang, trong đó phổ bức xạ của nguồn sơ cấp có thể nhìn thấy được Bức xạ cực tím của sự phóng điện chiếu vào lớp phốt pho và phốt pho trong những điều kiện này phát ra ánh sáng nhìn thấy được và ánh sáng cận cực tím.

Đèn tiết kiệm năng lượng đơn giản là đèn huỳnh quang compact dựa trên hiệu ứng này. Một đèn 20 W như vậy cho quang thông bằng với quang thông của đèn sợi đốt 100 W.

Màn hình ống tia âm cực là nguồn phát quang âm cực. Màn hình phủ phốt pho bị kích thích bởi một chùm electron bay về phía nó.

Đèn LED sử dụng nguyên lý phun điện phát quang trên chất bán dẫn. Các nguồn bức xạ quang học này được sản xuất dưới dạng các sản phẩm rời rạc với các phần tử quang học. Chúng được sử dụng để chỉ thị, báo hiệu, chiếu sáng.

Phát xạ quang học trong quá trình phát quang được kích thích bởi tác động của các đồng vị đang phân rã.

Phát quang hóa học là sự chuyển đổi năng lượng của các phản ứng hóa học thành ánh sáng (xem thêm các loại phát quang).

Các tia sáng trong máy nhấp nháy được kích thích bởi các hạt nhanh, bức xạ thoáng qua và bức xạ Vavilov-Cherenkov được sử dụng để phát hiện các hạt tích điện chuyển động.

huyết tương

Các nguồn bức xạ quang plasma được phân biệt bằng phổ tuyến tính hoặc liên tục, cũng như các đặc tính năng lượng phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất của plasma, xảy ra trong quá trình phóng điện hoặc trong một phương pháp sản xuất plasma khác.

Các thông số bức xạ thay đổi trong phạm vi rộng, phụ thuộc vào công suất đầu vào và thành phần của chất (xem thêm đèn xả khí, huyết tương). Các thông số được giới hạn bởi sức mạnh này và sức đề kháng vật chất. Nguồn plasma xung có thông số cao hơn nguồn plasma liên tục.