Свет и излучение

Светом называется та часть спектра электромагнитного излучения, которую воспринимает глаз человека. Эта область находится между 380 нм и 780 нм. Видимый спектр электромагнитного излучения не имеет четких границ, поскольку они зависят от мощности излучения, которое достигает сетчатки и от чувствительности глаза наблюдателя. Для восприятия света в глазу имеются 2 типа рецепторов (чувствительных органов):

-- колбочки обеспечивают восприятия основных цветов (дневное зрение) с максимальной светочувствительностью в желто-зеленом диапазоне, при длине световой волны l = 555нм (график дневного зрения V (l))

-- высокочувствительные палочки обеспечивают черно-белое восприятие (ночное зрение), с максимальной светочувствительностью в зеленом диапазоне, при длине световой волны l = 507нм (график ночного зрения V?(l)).

V (l) и V' (l) спектральная светочувствительность человеческого глаза

спектр электромагнитного и оптического излучения

Обозначение ______________________Волновой диапазон

Ультрафиолетовое излучение - C (УФ-C) -- 100 - 280 нм

Ультрафиолетовое излучение - B (УФ -B) -- 280 - 315 нм

Ультрафиолетовое излучение - A (УФ -A) -- 315 - 380 нм

Видимый свет -------------------------------------- 380 - 780 нм

Инфракрасное излучение A (ИК-A) ----------- 780 нм - 1,4 мкм

Инфракрасное излучение B (ИК -B) ---------- 1,4 - 3 мкм

Инфракрасное излучение C (ИК -C) ---------- 3 мкм - 1мм

Тепловое излучение

Все материалы при температуре выше абсолютного нуля имеют электромагнитное излучение за счет теплового движения атомов. Оно имеет непрерывный спектр, определяемый как функция температуры и эмиссии излучающего материала. В светотехнике температура источников света определяется по Кельвину (единица измерения "Кельвин" [K]).

Инфракрасное излучение имеет нелинейную зависимость от температуры. Максимальные значения излучения смещаются с увеличением температуры в диапазон коротких волн (закон распределения Вина).

Спектральная излучательная способность материала определяется коэффициентом эмиссии е, являющимся функцией длины волны и температуры. Он является отношением излучения материала к излучению абсолютно черного тела.

Коэффициент эмиссии вольфрама, который используется для изготовления нити накала в галогенных лампах, имеет то преимущество, что его максимальное излучение находится в видимом спектре.

Излучение абсолютно черного тела (Планка)

Тепловое излучение материала, поглощающего все падающие на него излучения, зависит исключительно от его температуры. Идеальным является так называемое абсолютно черное тело. Среди всех тепловых излучателей оно имеют наивысшую излучательную способность. Его коэффициент эмиссии равен 1 (независимо от температуры и длины волны). Так как в природе не существует абсолютно черных материалов, подобные создаются в специальных исследовательских лабораториях. Излучение абсолютно черного тела определяется законом Планка. Он показывает, как с ростом температуры все большая часть излучения приходится на видимый и инфракрасный диапазон.

Излучение абсолютно черного тела (Планка)

Производство света

Принципиально различают три способа производства света: термоизлучение, газовый разряд низкого и высокого давления.

термоизлучение

нагревание провода при прохождении электрического тока до как можно высокой температуры. Образцом является солнце с температурой поверхности 6000 K. Лучше всего подходит для этого элемент вольфрам с наивысшей среди металлов температурой плавления (3683 K).

Пример: лампы накаливания и галогенные лампы накаливания.

газовый разряд в закрытой стеклянной емкости, наполненной инертными газами, парами металла и редкоземельными элементами, при возникновении напряжения появляется дуговой разряд. Возникающие при этом свечения газообразных наполнителей дают желаемую цветность света. Пример: ртутные, металлогалогенные и натриевые лампы.

люминесцентный процесс

Под действием электрического разряда закаченные в стеклянную трубку пары ртути начинают излучать невидимые ультрафиолетовые лучи, которые попадая на нанесенный на внутреннюю поверхность стекла люминофор, преобразуется в видимый свет. Пример: люминесцентные лампы, компактные люминесцентные лампы, Light Emitting Diodes (LEDs)