I уровень. Познакомимся с параграфом




1. Тепловое излучение

Все тела излучают электромагнитные волны за счет преобразования энергии хаотического, теплового движения частиц тела в энергию излучения.

Электромагнитное излучение, испускаемое веществом и воз­никающее за счет его внутренней энергии (за счет возбуждения атомов и молекул при хаотическом тепловом движении частиц тела) называется тепловым (температурным) излучением.

Различают тепловое равновесное излучение и неравновесное излучение. Тепловое равновесное излучение создается источником при постоянной его температуре за счет запасов внутренней энергии. Согласно квантовой теории при возбуждении атома, например вследствие столкновений при тепловом движении, электроны переходят с низшего на более высокий уровень. В возбужденном состоянии они не могут находиться долго и, испуская энергию в виде квантов электромагнитного излучения, возвращаются обратно в основное состояние. В состоянии теплового равновесия процессы поглощения и выделения энергии идут непрерывно и характеризуются динамическим равновесием, при котором за любой малый промежуток времени суммарное количество поглощенной энергии равно количеству энергии теплового излучения. Источником равновесного излучения является Солнце, у которого постоянная температура поддерживается выделением энергии при термоядерных реакциях.

Тепловое неравновесное излучение происходит, когда источник излучения нагревают. Например, в лампах накаливания в энергию электромагнитных волн преобразуется малая часть тепла, выделяющегося при пропускании электрического тока.

Существуют два основных вида электрических источников света – лампы накаливания и газоразрядные лампы, среди которых главное место занимают люминесцентные лампы. В быту традиционно наиболее распространены лампы накаливания, в которых свет испускает металлическая проволочка (нить), раскаленная добела проходящим по ней током.

· Лампа накаливания

Типичная бытовая лампа накаливания (общего назначения) состоит из следующих частей: нити накала в виде спирали из вольфрамовой проволочки, стеклянного баллона (который откачивается и заполняется инертным газом) и цоколя, который является объединяющей и силовой деталью лампы и имеет контакты для подключения нити накала к электропитанию.

 

Достоинства лампы накаливания:

§ низкая начальная стоимость лампы и необходимого для нее оборудования;

§ компактность, благодаря которой она хорошо подходит для регулирования светового потока;

§ надежная работа при низких температурах и довольно высокий при ее размерах световой выход.

К недостаткам же, способным при некоторых обстоятельствах «перевесить» достоинства, относятся:

§ низкий световой КПД, только энергии преобразуется в свет, остальные – в тепло;

§ высокая рабочая температура;

§ заметные колебания светового выхода при изменениях напряжения питания;

§ недолговечность.

2. Люминесценция

Помимо теплового излучения у тел при той же температуре может существовать другой вид излучения – люминесценция, которая не связана с переходом энергии теплового движения молекул в энергию электромагнитных волн.

Люминесценция (от латинского lumen, родительный падеж luminis – свет и -escent – суффикс, означающий слабое дейст­вие) – излучение, представляющее собой избыток над тепловым излучением тела и продолжающееся в течение времени, значи­тельно превышающего период световых колебаний. Понятие лю­минесценции применимо только к совокупности атомов или мо­лекул вещества, находящихся в состоянии, близком к равновесному. Тело может люминесцировать при любой температуре, поэтому люминесценция часто называется холодным свечением.

Причина всех люминесцентных явлений состоит в том, что атомы или молекулы люминесцентного вещества переходят в возбужденное состояние за счет энергии, доставляемой посторонним источником в результате различных процессов, вызывающих яв­ление люминесценции.

В возбужденном состоянии частицы вещества могут нахо­диться в течение определенного времени в зависимости от рода вещества (от до нескольких часов). При возвращении в нормальное или менее возбужденное состояние они испускают свет, который является люминесцентным излучением самого ве­щества. Люминесцентное излучение лежит в видимом, ближ­нем ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах.

Люминесценцию можно классифицировать по типу возбуж­дения и временным характеристикам свечения. В зависимости от способа возбуждения различают несколько видов люминесцен­ции:

§ электролюминесценцию;

§ катодолюминесценцию;

§ фотолю­минесценцию;

§ хемилюминесценцию;

§ радиолюминесценцию;

§ триболюминесценцию (возбуждение при механических воздейст­виях: растирании, раскалывании кристаллов).

По длительности свечения различают:

§ флуоресценцию и фосфоресценцию.

· Лампа дневного света – газоразрядный источник света, световой поток которого определяется в основном свечением люминофоров под воздействием ультрафиолетового излучения разряда; видимое свечение разряда не превышает нескольких процентов. Люминесцентные лампы широко применяются для общего освещения, при этом их световая отдача и срок службы в несколько раз больше, чем у ламп накаливания того же назначения. Наиболее распространённой разновидностью подобных источников является ртутная люминесцентная лампа. Она представляет собой стеклянную трубку, заполненную парами ртути, с нанесённым на внутреннюю поверхность слоем люминофора.

История

Первым предком лампы дневного света была лампа Генриха Гайсслера, который в 1856 году получил синее свечение от заполненной газом трубки, которая была возбуждена при помощи соленоида. В 1893 году на всемирной выставке в Чикаго, штат Иллинойс, Томас Эдисон показал люминесцентное свечение. В 1894 году М. Ф. Моор создал лампу, в которой использовал азот и углекислый газ, испускающий розово-белый свет. Эта лампа имела умеренный успех. В 1901, Питер Купер Хьюитт демонстрировал ртутную лампу, которая испускала свет синего-зелёного цвета, и таким образом была непригодна в практических целях. Это было, однако, очень близко к современному дизайну, и имело намного более высокую эффективность чем лампы Гайсслера и Эллинойса. В 1926 году Эдмунд Джермер и его сотрудники предложили увеличить операционное давление в пределах колбы и покрывать колбы флуоресцентным порошком, который преобразовывает ультрафиолетовый свет, испускаемый возбуждённой плазмой в более однородно бело-цветной свет. Э.Джермер в настоящее время признан как изобретатель лампы дневного света. General Electric позже купила патент Джермера, и под руководством Джорджа Э. Инмана довела лампы дневного света до широкого коммерческого использования к 1938 году.

Принцип работы

При работе люминесцентной лампы между двумя электродами находящимися в противоположных концах лампы возникает электрический разряд. Лампа заполнена парами ртути и проходящий ток приводит к появлению ультрафиолетового излучения. Это излучение невидимо для человеческого глаза, поэтому его преобразуют в видимый свет с помощью явления люминесценции. Внутренние стенки лампы покрыты специальным веществом – люминофором, которое поглощает ультрафиолетовое излучение и выделяет видимый свет. Изменяя состав люминофора можно менять оттенок получаемого света.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-04-03 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: