مصادر الإشعاع الضوئي

مصادر الإشعاع الضوئي (بمعنى آخر ، مصادر الضوء) هي العديد من الأشياء الطبيعية ، بالإضافة إلى الأجهزة المصطنعة التي يتم فيها تحويل أنواع معينة من الطاقة إلى طاقة الاشعاع الكهرومغناطيسي بطول موجي من 10 نانومتر إلى 1 مم.

في الطبيعة ، مثل هذه المصادر التي عرفناها منذ زمن طويل هي: الشمس ، والنجوم ، والبرق ، وما إلى ذلك. أما بالنسبة للمصادر الاصطناعية ، فبناءً على العملية التي تؤدي إلى ظهور الإشعاع ، سواء كان قسريًا أو عفويًا ، فهو كذلك. إمكانية اختيار مصادر متماسكة وغير متماسكة للإشعاع الضوئي.

إشعاع متماسك وغير متماسك

الليزر تشير إلى مصادر الإشعاع الضوئي المتماسك. شدة طيفها عالية جدًا ، ويتميز الإشعاع بدرجة عالية من الاتجاهية ، ويتميز بأحادية اللون ، أي أن الطول الموجي لهذا الإشعاع ثابت.

غالبية مصادر الإشعاع الضوئي هي مصادر غير متماسكة ، والإشعاع الناتج عن تراكب عدد كبير من الموجات الكهرومغناطيسية المنبعثة من مجموعة من العديد من البواعث الأولية.

يمكن تصنيف المصادر الاصطناعية للإشعاع البصري غير المتماسك حسب نوع الإشعاع ، حسب نوع الطاقة المحولة إلى إشعاع ، حسب طريقة تحويل هذه الطاقة إلى ضوء ، حسب الغرض من المصدر ، حسب الانتماء إلى جزء معين من الطيف (الأشعة تحت الحمراء أو المرئية أو فوق البنفسجية) ، اعتمادًا على نوع البناء وطريقة الاستخدام وما إلى ذلك.

معلمات الضوء

للإشعاع البصري خصائصه الخاصة من حيث الضوء أو الطاقة. تشمل الخصائص الضوئية: التدفق الإشعاعي ، التدفق الضوئي ، شدة الضوء ، السطوع ، الإنارة ، إلخ. تتميز مصادر الطيف المستمر بسطوعها أو درجة حرارة اللون.

من المهم أحيانًا معرفة الإضاءة التي ينتجها المصدر ، أو بعض الخصائص غير القياسية ، على سبيل المثال تدفق الفوتون. مصادر النبض لها مدة وشكل معينان للنبض المنبعث.

تحدد الكفاءة المضيئة ، أو الكفاءة الطيفية ، مدى كفاءة تحويل الطاقة التي يتم توصيلها إلى المصدر إلى ضوء. الخصائص التقنية ، مثل طاقة الإدخال والطاقة ، وأبعاد الجسم المضيء ، ومقاومة الإشعاع ، وتوزيع الضوء في الفضاء وعمر الخدمة ، تميز المصادر الاصطناعية للإشعاع البصري.

يمكن أن تكون مصادر الإشعاع الضوئي حرارية مع وجود جسم مضيء ساخن متوازن في حالة مكثفة ، بالإضافة إلى الإنارة بجسم غير متحمس بشكل موحد في أي حالة مجمعة. نوع خاص من مصادر البلازما ، وطبيعة الإشعاع التي تعتمد فيها على معاملات البلازما والفاصل الطيفي ، وهنا يمكن أن يكون الإشعاع إما حراريًا أو مضيئًا.

تتميز المصادر الحرارية للإشعاع الضوئي بطيف مستمر ، وخصائص طاقتها تخضع لقوانين الإشعاع الحراري ، حيث المعلمات الرئيسية هي درجة الحرارة والانبعاثية للجسم المضيء.

بمعامل 1 ، يكون الإشعاع مكافئًا لإشعاع جسم أسود مطلق بالقرب من الشمس بدرجة حرارة 6000 كلفن ، حيث يتم تسخين مصادر الحرارة الاصطناعية بواسطة التيار الكهربائي أو طاقة تفاعل الاحتراق الكيميائي.

يتميز اللهب عند حرق مادة غازية أو سائلة أو صلبة قابلة للاحتراق بطيف مستمر من الإشعاع بدرجة حرارة تصل إلى 3000 كلفن بسبب وجود جزيئات خيوط صلبة دقيقة. إذا كانت هذه الجسيمات غائبة ، فسيكون الطيف مخططًا أو خطيًا ، وهو نموذجي لمنتجات الاحتراق الغازي أو المواد الكيميائية التي يتم إدخالها عمدًا في اللهب للتحليل الطيفي.

تصميم وتطبيق مصادر الحرارة

تحتوي الإشارات أو الألعاب النارية ، مثل الصواريخ والألعاب النارية وما إلى ذلك ، على تركيبات مضغوطة تحتوي على مواد قابلة للاحتراق مع عامل مؤكسد. عادة ما تكون مصادر الأشعة تحت الحمراء عبارة عن أجسام خزفية أو معدنية بأحجام وأشكال مختلفة يتم تسخينها بواسطة اللهب أو عن طريق الاحتراق التحفيزي للغاز.

تحتوي بواعث طيف الأشعة تحت الحمراء الكهربائية على حلزونات من التنجستن أو النيتشروم ، يتم تسخينها عن طريق تمرير تيار من خلالها ووضعها في أغماد مقاومة للحرارة ، أو يتم تصنيعها على الفور على شكل حلزونات ، وقضبان ، وشرائط ، وأنابيب ، إلخ. - من المعادن والسبائك المقاومة للصهر ، أو التركيبات الأخرى: الجرافيت ، أكاسيد المعادن ، الكربيدات المقاومة للصهر. تُستخدم بواعث من هذا النوع لتدفئة الأماكن ، وفي دراسات مختلفة وفي المعالجة الحرارية الصناعية للمواد.

بالنسبة للتحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء ، يتم استخدام بواعث مرجعية على شكل قضبان ، مثل Nernst pin و Globar ، والتي تتميز باعتماد ثابت للانبعاثية على درجة الحرارة في جزء الأشعة تحت الحمراء من الطيف.

تتضمن القياسات المترولوجية دراسة الانبعاثات من نماذج الجسم الأسود المطلق حيث تعتمد انبعاثية التوازن على درجة الحرارة ؛ مثل هذا النموذج عبارة عن تجويف يتم تسخينه إلى درجات حرارة تصل إلى 3000 كلفن ، مصنوع من مادة مقاومة للحرارة ذات شكل معين مع مدخل صغير.

المصابيح المتوهجة هي أكثر مصادر الحرارة شيوعًا للإشعاع في الطيف المرئي اليوم. يتم استخدامها لغرض الإضاءة ، والإشارات ، في أجهزة العرض ، وأجهزة العرض ، بالإضافة إلى أنها تعمل كمعايير في قياس الضوء وقياس الحرارة.

يوجد أكثر من 500 مقاس قياسي من المصابيح المتوهجة في السوق اليوم ، بدءًا من المصابيح المصغرة إلى المصابيح الكاشفة القوية. عادة ما يتم صنع جسم الفتيل على شكل خيوط تنجستن أو لولبية ومحاطة في دورق زجاجي مملوء بغاز خامل أو فراغ. عادة ما تنتهي مدة خدمة هذا المصباح عندما يحترق الفتيل.

المصابيح المتوهجة من الهالوجين ، ثم تمتلئ اللمبة بزينون مع إضافة اليود أو مركبات البروم المتطايرة ، والتي توفر نقلًا عكسيًا للتنغستن المتبخر من المصباح - إلى جسم الفتيل. يمكن أن تستمر هذه المصابيح حتى 2000 ساعة.

يتم تثبيت خيوط التنغستن هنا داخل أنبوب كوارتز يتم تسخينه للحفاظ على دورة الهالوجين. تعمل هذه المصابيح في التصوير الحراري والتصوير الجاف ، ويمكن العثور عليها في أي مكان تقريبًا تخدمه المصابيح المتوهجة العادية.

في مصابيح الإضاءة الكهربائية ، يكون مصدر الإشعاع الضوئي هو القطب ، أو بالأحرى المنطقة المتوهجة للكاثود أثناء تفريغ القوس في لمبة المصباح المملوءة بالأرجون أو في الهواء الطلق.

مصادر الفلورسنت

في مصادر الإنارة للإشعاع الضوئي ، تتأثر الغازات أو الفوسفور بتدفق الفوتونات أو الإلكترونات أو الجسيمات الأخرى أو عن طريق العمل المباشر لمجال كهربائي ، والذي يصبح في ظل هذه الظروف مصادر للضوء. يتم تحديد طيف الانبعاث والمعلمات الضوئية من خلال خصائص الفوسفور ، وكذلك من خلال طاقة الإثارة ، وشدة المجال الكهربائي ، إلخ.

أحد أكثر أنواع اللمعان شيوعًا هو اللمعان الضوئي ، حيث يصبح طيف الإشعاع للمصدر الأساسي مرئيًا. تسقط الأشعة فوق البنفسجية من التفريغ على طبقة الفوسفور ، ويصدر الفوسفور في ظل هذه الظروف ضوءًا مرئيًا وقريبًا من الأشعة فوق البنفسجية.

المصابيح الموفرة للطاقة هي ببساطة مصابيح الفلورسنت المدمجة بناءً على هذا التأثير. يعطي مصباح 20 واط تدفقًا ضوئيًا يساوي التدفق الضوئي للمصباح المتوهج 100 واط.

شاشات أنبوب أشعة الكاثود هي مصادر مضيئة للإشعاع البصري. يتم تحفيز الشاشة المطلية بالفوسفور بواسطة شعاع من الإلكترونات التي تتجه نحوها.

تستخدم مصابيح LED مبدأ التلألؤ الكهربائي للحقن على أشباه الموصلات. يتم تصنيع مصادر الإشعاع الضوئية هذه كمنتجات منفصلة مع عناصر بصرية. يتم استخدامها للإشارة والإشارة والإضاءة.

يتم تحفيز الانبعاث البصري أثناء التلألؤ الإشعاعي بفعل تحلل النظائر.

اللمعان الكيميائي هو تحويل طاقة التفاعلات الكيميائية إلى ضوء (انظر أيضًا أنواع التألق).

تُستخدم ومضات الضوء في المومضات التي تثيرها الجسيمات السريعة والإشعاع العابر وإشعاع فافيلوف-شيرينكوف للكشف عن الجسيمات المشحونة المتحركة.

بلازما

تتميز مصادر البلازما للإشعاع الضوئي بطيف خطي أو مستمر ، فضلاً عن خصائص الطاقة التي تعتمد على درجة حرارة وضغط البلازما ، والتي تحدث في التفريغ الكهربائي أو في طريقة أخرى لإنتاج البلازما.

تختلف معلمات الإشعاع في نطاق واسع ، اعتمادًا على طاقة الإدخال وتكوين المادة (انظر أيضًا مصابيح تصريف الغاز, بلازما). المعلمات محدودة بهذه القوة والمقاومة المادية. مصادر البلازما النبضية لها معلمات أعلى من تلك المستمرة.