Энергия и поток излучения

Оптическая область спектра излучения.

Основные положения светотехники

Любое нагретое тело испускает в окружающее пространство электромагнитные волны с длиной волны l = с/n, где с = 3∙10⁸ – скорость света, м/с; n – частота излучения, Гц.

Существует широкий диапазон длин волн различных излучений: от 10 ^{– 7} нм (космические лучи) до тысяч километров (6000 км для генератора переменного тока с частотой 50 Гц).

В этом диапазоне выделяется оптическая область спектра, излучения в которой подчиняются законам оптики (рис. 3).

Оптическую область условно можно разделить на три неравные части: ультрафиолетовые излучения (от 1 до 380 нм), инфракрасные излучения (от 780 нм до 1 мм) и излучения, видимые человеком (от 380 до 780 нм), т.е. свет. Область излучений, воспринимаемых глазом человека, составляет всего 4 % оптической области, но именно через неё человек получает 90 % информации о мире.

Оптическая область слева граничит с рентгеновскими лучами, а справа – с ультракороткими радиоволнами.

Светотехника изучает явления в оптической области спектра.

Энергия излучения (лучистая энергия) Q_Л – это энергия в оптической области спектра, она измеряется в джоулях (Дж).

Поток излучения (лучистый поток) F_л – это мощность энергии излучения, он измеряется в ваттах (Вт): F_л = dQ_л/dt.

Спектр излучения – основная характеристика излучения – совокупность излучений тела с различной длиной волны.

Спектры излучения можно подразделить:

- на однородные (монохроматические) спектры (рис. 4 а) – излучается одна длина волны.

- неоднородные (сложные) спектры – излучаются разные длины волн.

В свою очередь неоднородный спектр можно подразделить:

- на линейчатый спектр (рис. 4 б) – спектр, состоящий из отдельных, не примыкающих друг к другу монохроматических излучений. Таким спектром обладают излучения электрических разрядов в газах и парах металлов.

- сплошной спектр (рис. 4 в) – спектр, содержащий все длины волн в интервале, в пределах которого происходит излучение. Таким спектром обладают излучения нагретых тел (солнце, лампа накаливания) и люминофоров.

Сплошной спектр характеризуется функцией спектральной плотности потока излучения j(l): j(l) = dF_л /dl.

Площадка под кривой j(l) равна потоку излучения в соответствующем диапазоне изменения длины волны (рис. 4 в).

Часто функцию спектральной плотности потока излучения j(l) строят в относительных единицах – как долю от её максимального значения.

-

полосатый спектр (рис. 4 г) – спектр, монохроматические составляющие которого образуют отдельные группы (полосы), состоящие из множества тесно расположенных монохроматических излучений.