我們日常生活中所見的光源可分為自然光和人造光兩類,其中人造光源按其工作原理不同,可分為熱輻射光源、氣體放電光源、電致發(fā)光光源和激光光源等。本文對人造光中熱輻射光源的類型進行了簡要介紹。
什么是人造光源?
人造光源指的就是通過人為的因素逐漸制造出來的光源。例如火把、油燈、蠟燭、電燈等,都屬于人造光源。在夜晚或者漆黑的房間內,為了滿足照明需求,我們就需要使用人造光源。
特別是在工業(yè)發(fā)達的現(xiàn)代社會,人們已經不是遵循“日出而作、日落而息”的生產方式,即使在夜晚也是在正常工作,為了解決工業(yè)照明需求,我們就需要選擇各種工業(yè)光源。
人造光源中熱輻射光源的類型:
利用物體升溫產生光輻射的原理制成的光源稱為熱輻射光源。物體溫升越高,輻射能量輻越大,輻射光譜的峰值波長也就越短。加熱可以借電流沿導體流動時所釋放的熱量來實現(xiàn),如鎢絲白熾燈和鹵鎢燈。
1.白熾燈
白熾燈是一種典型的可見光譜熱輻射光源。鎢絲密封在玻璃泡內,泡內充以惰性氣體或者保持真空,依靠電能將鎢絲加熱到白熾狀態(tài)而發(fā)光。白熾燈的壽命取決于很多因素,包括供電電壓等,在經濟成本下壽命可以達到幾千小時。
白熾燈雖為可見光源,但它的能量只有15%左右落在可見光區(qū)域,它的峰值波長在近紅外區(qū)域,為1~1.5μm,因此可用作近紅外光源。
2.鹵鎢燈
鹵鎢燈是一種特殊的白熾燈,燈泡用石英玻璃或硬質玻璃制作,能夠耐3500K的高溫,燈泡內充以鹵族元素,通常是碘,鹵族元素能夠與沉積在燈泡內壁上的鎢發(fā)生化學反應,形成鹵化鎢,鹵化鎢擴散到鎢絲附近,由于溫度高而分解,鎢原子重新沉積到鎢絲上,這樣彌補了燈絲的蒸發(fā),大大延長了燈泡的壽命,同時也解決了燈泡因鎢的沉積而發(fā)黑的問題,光通量在整個壽命期中始終能夠保持相對穩(wěn)定。此外,因鹵鎢燈的燈絲溫度較高,紫外線較豐富,而且它的泡殼也能通過紫外輻射,所以可作為紫外輻射源用于光譜輻射測量,發(fā)光效率比白熾燈高2~3倍。
熱輻射光源輸出功率大,但對電源的響應速度慢,調制頻率一般低于1kHz,不能用于快速的正弦波和脈沖調制。
人造光源與自然光源的區(qū)別:
人造光源是通過物理或化學反映,使物體能夠發(fā)光,由于發(fā)光原理上的差別,有很多人造光源效果與自然光會存在很大的差別。自然光是太陽內核聚變等過程發(fā)出的。而人造光,比如說一般的燈泡是鎢絲加熱到非常高的溫度是放出的光波。而日光燈則是一些氣體放出的。由于發(fā)光的源不同,光譜自然不同。
自然光相對來說光譜范圍更廣一些,比如太陽光中有強紫外線。但是嚴格地說,也不能說自然光就比人造光的光譜全。發(fā)光物質不同罷了,各有各自特殊的光譜。人造光更關心的是可見光,因為我們人眼只能分辨這一段波長的光。其它波段不關心罷了。