Виды излучений. Источники света
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Виды излучений. Источники света»
На прошлых уроках мы с вами знакомились с двумя теориями, объясняющими природу света: корпускулярной и волновой. Давайте вспомним, что согласно теории сэра Исаака Ньютона, лучи света являются «очень маленькими телами, испускаемыми светящимися телами по всем направлениям». С помощью корпускулярной теории легко можно было объяснить прямолинейное распространение света и образование резкой тени за предметами.
Однако английский учёный Роберт Гук и голландский учёный Христиан Гюйгенс выступали против корпускулярной теории света и выдвинули гипотезу о волновой природе света. Согласно представлениям Гука, «. свет — это колебательное или дрожательное движение в среде. происходящее из подобного же движения в светящемся теле, подобно звуку. » А Гюйгенс в своём «Трактате о свете» писал: «Несомненно, что свет доходит от светящегося тела до нас каким-нибудь движением, сообщённым веществу, находящемуся между ними и нами. Движение, сообщённое веществу, постепенно распространяется так же, как и при звуке, сферическими поверхностями и волнами. ».
Волновая теория Гука и Гюйгенса подтвердилась после того, как Франческо Мария Гримальди наблюдал интерференцию и дифракцию света, а Томас Юнг и Огюстен Френель смогли количественно описать эти явления.
В тысяча восемьсот шестьдесят четвёртом (1864) году Джеймс Максвелл опубликовал теорию электромагнетизма, в которой указывает на то, что свет является частным случаем электромагнитной волны. Когда же Герц обнаружил эти самые волны, ни у кого не осталось никаких сомнений в том, что свет имеет электромагнитную (а значит и волновую) природу.
По мере развития классической электродинамики стало ясно, что электромагнитные волны возбуждаются в пространстве ускоренно движущимися частицами. При чём, эти заряженные частицы должны входить в состав атомов, из которых состоит вещество. Однако, не зная, как всё-таки устроен атом, нельзя было точно объяснить механизм излучения. На то время ясно было лишь одно — внутри атома нет света, как нет звука внутри ножек камертона. Подобно камертону, который начинает звучать только при касании его молоточком, атомы могут рождать свет только после возбуждения. Иными словами, для того, чтобы атом начал излучать свет, ему необходимо передать определенное количество энергии.
Устройство или физическое тело, которое превращает некоторый вид энергии в энергию электромагнитных волн принято называть источником излучения.
По способу генерации все источники излучения можно разделить на три типа.
К первому типу относятся тепловые (или температурные) источники, излучение которых происходит за счёт запасов внутренней энергии. Согласно квантовой теорией при возбуждении атома, например вследствие столкновений при тепловом движении, электроны переходят с более низкого на более высокий энергетический уровень. В возбуждённом состоянии они не могут находиться долго и, излучая квант энергии, возвращаются назад в основное состояние.
В состоянии теплового равновесия процессы поглощения и выделения энергии идут непрерывно и характеризуются динамической равновесием, при которой за любой малый промежуток времени суммарное количество поглощённой энергии равно количеству энергии теплового излучения. Поэтому тепловое излучение часто называют равновесным.
Как показывает опыт, любое тело, температура которого выше абсолютного нуля, является источником теплового излучения. Самый важный для нас тепловой источник света — Солнце. Температура его раскалённой добела поверхности достигает почти 6000 градусов. Подобными Солнцу тепловыми источниками света являются звёзды. Но не все «небесные светила» — это источники света: например, Луна не светит, а только отражает свет Солнца. Отражают солнечный свет и планеты, которые некоторые ошибочно принимают за особенно яркие звёзды на ночном небе.
Первым «приручённым» человеком тепловым источником света было пламя костра.
Затем ему на смену пришло пламя свечи. Однако по мере развития электродинамики наиболее широкое применение нашли тепловые источники, которые нагреваются при прохождении через них электрического тока. Это, например, всем известные лампы накаливания. Они были изобретены в 70-х годах XIX века русским электротехником Александром Николаевичем Лодыгиным. Первые лампы представляли собой два медных проводника, между которыми был закреплён угольный стержень.
Эта конструкция помещалась внутрь стеклянного баллона, из которого был откачан воздух. При прохождении электрического тока по стержню он раскалялся и начинал светиться. Современный вид лампе накаливания, включая вольфрамовую нить и патрон, придал американский изобретатель Томас Альва Эдисон.
Однако необходимо отметить, что лампа накаливания имеет очень низкий коэффициент полезного действия. Даже в лучших лампах не более 5 %)потребляемой электроэнергии превращается в энергию светового излучения, а вся остальная энергия идёт на создание невидимого глазу теплового излучения.
Вторым способом генерации излучения в оптическом диапазоне спектра является люминесценция (или холодное свечение). Оно представляет собой вторичное оптическое свечение, которое возбуждается за счёт энергии любого вида, кроме теплового. Продолжительность его излучения намного превышает период световых волн.
Вещества, в которых возбуждается люминесценция, называются люминофорами.
Если люминесценция прекращается практически сразу же после окончания действия источника дополнительной энергии, то её называю флуоресценцией. Это свойство веществ используют, например, при изготовлении дорожных знаков. В краску, которой покрываются знаки, добавляют специальное вещество — люминофор, которое светится при облучении светом фар. Как правило, время затухания флуоресцентного свечения составляет 1 нс — 10 мкс.
В случае, когда люминесценция сохраняется длительное время после прекращения действия источника (вплоть до трёх часов), то её называют фосфоресценцией. Это явление широко применяется для декорирования помещений и росписи ёлочных игрушек.
Принято различать четыре вида люминесценции:
Электролюминесценцией называется свечение, сопровождающее разряд в газе (например, в газоразрядных лампах). Ток, проходящий через смесь газов, возбуждает в них электрическое поле, которое сообщает электронам большую кинетическую энергию. Быстрые электроны испытывают неупругие соударения с атомами газов, при этом часть кинетической энергии электронов идёт на их возбуждение. Возбуждённые атомы отдают энергию в виде световых волн — происходит разряд.
Примерами электролюминесценции могут служить северные и южные сияния, возникающие в приполярных областях Земли. Здесь быстрые частицы солнечного ветра захватываются магнитным полем Земли, возбуждая атомы верхних слоёв атмосферы, из-за чего эти слои начинают светиться. Также явление электролюминесценции широко применяется в трубках для рекламных надписей.
Если свечение вещества возникает за счёт его облучения быстрыми электронами, то такое явление называют катодолюминисценцией. Благодаря этому явлению светятся, например, экраны электронно-лучевых трубок, которые до последнего времени были основной деталью осциллографов, телевизоров и мониторов.
Фотолюминесценцией называется свечение некоторых веществ под действием падающего на них света. Примерами фотолюминесценции могут служить свечение красок, которыми покрываются ёлочные игрушки, создание световых эффектов в театрах, рекламах и так далее).
Излучаемый при фотолюминесценции свет имеет, как правило, большую длину волны, нежели свет, возбуждающий свечение. Это можно наблюдать экспериментально. Если направить на сосуд с флюоресцеином световой пучок, пропущенный через фиолетовый светофильтр, то эта жидкость начинает светиться зелёно-жёлтым светом, то есть светом с большей длиной волны, чем у фиолетового света.
Явление фотолюминесценции широко используется в лампах дневного света. В настоящее время её изобретателем считается немецкий учёный Эдмунд Гермер, который предложил покрывать колбы лампы флуоресцентным порошком. Этот порошок преобразовывает ультрафиолетовый свет, испускаемый возбуждённой плазмой, в более однородный бело-цветной свет. Разработкой люминесцентных ламп в России занимался выдающийся советский физик Сергей Иванович Вавилов.
Несмотря на то, что фотолюминесценция очень похожа на флуоресценцию, это, всё-таки два разных физических процесса, отличающиеся излучательными переходами.
Если свечение веществ происходит под действием химических реакций, идущих с выделением энергии, то мы наблюдаем хемилюминесценцию.
Данный тип люминесценции широко применяется в автономных химических источниках света и в качестве маркера для поплавка. Светящиеся браслеты для дискотек тоже работают на явлении хемилюминесценции. Применяется она и для оценки состава сложных газовых смесей, в частности, наличия примесей в атмосфере.
Хемилюминесценция также широко встречается в живой и не живой природе. Так, например, кусочки гниющего дерева — гнилушки, обладают свойством светиться в темноте. Ещё одним достаточно распространённым природным явлением являются светящиеся грибы. На сегодняшний день известно более 70 видов грибов, испускающих лучистый свет в темноте. Они встречаются в лесах Бразилии и Белизе, Пуэрто-Рико и Ямайке.
Встречаются светящиеся грибы и на территории России. Например, сине-зелёный свет часто излучают грибы-перестарки, у которых светятся нижние поверхности старых шляпок. А гнилые опёнки, весенние сморчки и грибы-трутовики часто называют лесными синоптиками, так как они светятся в темноте перед сырой погодой и грозой.
Фото светящихся грибов пользуются огромной популярностью и напоминают сказочные пейзажи, потрясающие своим великолепием.
Светятся и многие живые организмы в природе. Их свечение называется биолюминесценцией. Она так же основывается на химических процессах, при которых освобождающаяся энергия выделяется в форме света. Таким образом, биолюминесценция является особой формой хемилюминесценции.
Свечение живых организмов отмечалось ещё античными авторами. Ещё Плиний Старший в своей «Естественной истории» упоминал о свечении морских организмов. Светятся в темноте многие бактерии, насекомые и микроорганизмы.
На протяжении веков моряки рассказывали о виденном ими свечении океанических или морских вод. Это явление описывал Жюль Верн в романе «20 000 льё под водой». Очень романтично описание Чарльза Дарвина свечения моря около устья Ла-Платы, описание свечения Чёрного моря у Паустовского. Однако изучение данного явления началось лишь в середине XX века. Сейчас уже достоверно известно, что свечение моря (или океана) — это естественное явление биологического происхождения, возникающее, когда поверхностные слои моря или океана наполнены микроорганизмами, способными к биолюминесценции, в результате чего в ночное время суток складывается впечатление, что водоём светится изнутри.
Свечение моря наблюдается повсеместно, иногда охватывает огромные пространства водной глади до сотен и тысяч квадратных километров.
Ну а к третьему типу генерации излучения относится способ, в котором сочетаются механизмы излучения первых двух типов. Типичный пример таких источников — электрическая дуга. В ней излучение анода является тепловым, а межэлектродное свечение — люминесцентным.
3.Виды электрических источников света
С физической точки зрения источником света может быть названа любая материальная система, излучающая электромагнитную энергию в оптической области спектра. В технике источниками света называют приборы, служащие для преобразования какого-либо вида энергии в энергию оптического излучения.
Электрические источники света делятся на три больших класса:
К тепловым электрическим источникам оптического излучения относятся прежде всего разнообразные лампы накаливания, в которых свет излучается проводником (вольфрамовым телом накала), накаленным протекающим через него электрическим током. К этому классу можно также отнести: электрические дуги между угольными электродами, основным источником излучения которых является поверхность электрода; газокалильные лампы, в которых излучают сетки, накаленные внешней теплотой; электрические инфракрасные излучатели.
К люминесцентным источникам света относятся такие источники, свечение которых основано на явлении люминесценции. По определению, люминесценция — это «. избыток излучения над температурным излучением, если это избыточное излучение обладает конечной длительностью» Люминесценция не подчиняется законам теплового излучения. В основе ее лежит индивидуализированный перевод атомов и молекул вещества в возбужденное состояние, возвращаясь из которого в нормальное состояние, они излучают накопленную энергию в виде света. В зависимости от рода применяемой первичной (возбуждающей) энергии, люминесценция делится на различные виды: электролюминесценция (свечение веществ под действием электрического поля), фотолюминесценция (свечение веществ при облучении их светом), хемилюминесценция (свечение в результате химической реакции) и др.
Типичными представителями люминесцентных источников света являются трубчатые люминесцентные лампы низкого давления, а также дуговые ртутные лампы типа ДРЛ, в которых одновременно с электролюминесценцией паров ртути в плазме электрического разряда используется фотолюминесценция нанесенного на стенку колбы люминофора под действием излучения столба разряда. К этому же классу относятся различные безлюминофорные газоразрядные лампы тлеющего, дугового, высокочастотного и импульсного разрядов (трубки тлеющего разряда, лампы с парами натрия, импульсные лампы и др.).
Источниками света смешанного излучения называются такие, в которых имеют место одновременно и люминесценция, и тепловое излучение. Представителем этого класса источников света является, например, дуга высокой интенсивности, в которой свечение дуги обусловлено явлением электролюминесценции редкоземельных элементов, поступающих из фитиля анода в межэлектродное пространство, а свечение раскаленного анода является тепловым излучением.
По назначению все электрические источники света можно разделить на следующие основные классы:
1) общего назначения — для общего освещения помещений и открытых пространств
2) местного освещения — для освещения индивидуальных рабочих мест;
4) для сигнализации и индикации
5) для оптических систем и приборов
7) для технологических целей
8) для специальных светотехнических систем и установок
По конструктивно-технологическим признакам источники света разделяют прежде всего на три крупных класса:
Лампы накаливания;
Наиболее распространены электрические лампы накаливания. Принцип их действия основан на преобразовании электрической энергии, проходящей через ее нить, в энергию видимых излучений, воздействующих на органы зрения человека и создающих у него ощущение света, близкого к белому.
Этот процесс происходит при нагреве нити лампы до 2600—2700°С. Нить лампы не перегорает, так как температура плавления вольфрама, из которого сделана нить, значительно выше (3200—3400°С) температуры накала нити, а также вследствие того, что из колбы лампы удален воздух либо колба заполнена инертными газами (смесью азота, аргона, ксенона), в среде которых металл не окисляется.
Срок службы ламп накаливания колеблется в широких пределах, поскольку зависит от условий работы, в том числе от стабильности номинального напряжения, наличия или отсутствия механических воздействий на лампу (сотрясения, вибрации), температуры окружающей среды и др. Средний срок службы ламп накаливания общего назначения составляет 1000—1200 ч.
При продолжительной работе лампы накаливания ее нить под воздействием высокой температуры нагрева постепенно испаряется, уменьшается в диаметре и, наконец, перегорает.
Чем выше температура нагрева нити накала, тем больше света излучает лампа, но при этом интенсивнее протекает процесс испарения нити и сокращается срок службы лампы. В связи с этим для ламп накаливания устанавливается такая температура накала нити, при которой обеспечиваются необходимая светоотдача лампы и определенная продолжительность ее службы. [8]
Разновидности ламп накаливания
Вакуумные (самые простые)
Криптоновые (примерно +10% яркости от аргоновых)
Ксеноновые (в 2 раза ярче аргоновых)
Галогенные (наполнитель I или Br, в 2,5 раза ярче аргоновых, большой срок службы)
Галогенные с двумя колбами
Ксенон-галогенные (наполнитель Xe + I или Br, наиболее эффективный наполнитель, до 3х раз ярче аргоновых)
Ксенон-галогенные с отражателем ИК ( инфро – красного) излучения (так как большая часть излучения лампы приходится на ИК диапазон, то отражение ИК излучения внутрь лампы заметно повышает КПД, производятся для охотничьих фонарей)
Накаливания с покрытием преобразующим ИК излучение в видимый диапазон. Ведутся разработки ламп с высокотемпературным люминофором, который при нагреве излучает видимый спектр. [9]
Специальные лампы накаливания:
лампы накаливания прожекторные
лампы накаливания кинопроекционные
лампы накаливания сигнальные
лампы накаливания транспортные и пр. [5]
Преимущества:
отсутствие пускорегулирующей аппаратуры
нечувствительность к ионизирующей радиации
чисто активное электрическое сопротивление (единичный коэффициент мощности)
быстрый выход на рабочий режим
невысокая чувствительность к сбоям в питании и скачкам напряжения
отсутствие токсичных компонентов и как следствие отсутствие необходимости в инфраструктуре по сбору и утилизации
возможность работы на любом роде тока
нечувствительность к полярности напряжения
возможность изготовления ламп на самое разное напряжение (от долей вольта до сотен вольт)
отсутствие мерцания при работе на переменном токе (важно на предприятиях).
отсутствие гудения при работе на переменном токе
непрерывный спектр излучения
приятный и привычный в быту спектр
устойчивость к электромагнитному импульсу
возможность использования регуляторов яркости
не боятся низкой и повышенной температуры окружающей среды, устойчивы к конденсату
низкая световая отдача
относительно малый срок службы
хрупкость, чувствительность к удару и вибрации
бросок тока при включении
при термоударе или разрыве нити под напряжением возможен взрыв баллона
резкая зависимость световой отдачи и срока службы от напряжения
лампы накаливания представляют пожарную опасность. Через 30 минут после включения ламп накаливания температура наружной поверхности достигает в зависимости от мощности следующих величин: 25 Вт-100 °C, 40 Вт — 145 °C, 75 Вт — 250 °C, 100 Вт — 290 °C, 200 Вт — 330 °C. При соприкосновении ламп с текстильными материалами их колба нагревается ещё сильнее. Солома, касающаяся поверхности лампы мощностью 60 Вт, вспыхивает примерно через 67 минут.
нагрев частей лампы требует термостойкой арматуры светильников
световой коэффициент полезного действия ламп накаливания, определяемый как отношение мощности лучей видимого спектра к мощности, потребляемой от электрической сети, весьма мал и не превышает 4 %. Включение электролампы через диод, что часто применяется с целью продления ресурса на лестничных площадках, в тамбурах и прочих затрудняющих замену местах, ещё больше усугубляет её недостатки. [9]
По виду различают:
классические лампы накаливания (грушевидные, витые, свечеобразные, каплевидные)
лампы с увеличенной яркостью
лампы с мягким светом
цветные и декоративные лампы [6]
Галогенные лампы накаливания по структуре и принципу действия сравнимы с лампами накаливания. Но они содержат в газе-наполнителе незначительные добавки галогенов (бром, хлор, фтор, йод) или их соединения. С помощью этих добавок возможно в определенном температурном интервале практически полностью устранить потемнение колбы (вызванное испарением атомов вольфрама) и обусловленное этим уменьшение светового потока. Поэтому размер колбы в галогенных лампах накаливания может быть сильно уменьшен, вследствие чего с одной стороны можно повысить давление в газе-наполнителе, и с другой стороны становится возможным применение дорогих инертных газов криптон и ксенон в качестве газов-наполнителей.
Газоразрядные лампы низкого давления
Лампы с колбами, заполненными инертными газами, называют газополными.
Газополные лампы при равных условиях имеют большую светоотдачу, чем вакуумные, так как газ, находящийся в колбе под давлением, препятствует испарению нити накала, что позволяет повысить ее рабочую температуру.
Люминесцентная лампа — газоразрядный источник света, в котором видимый свет излучается в основном люминофором, который, в свою очередь, светится под воздействием ультрафиолетового излучения разряда; сам разряд тоже излучает видимый свет, но в значительно меньшей степени.
Световая отдача люминесцентной лампы в несколько раз больше, чем у ламп накаливания аналогичной мощности. Срок службы люминесцентных ламп может в 10 раз превышать срок службы ламп накаливания при условии обеспечения достаточного качества электропитания, балласта и соблюдения ограничений по числу включений и выключений.
Люминесцентные лампы нашли широкое применение в освещении общественных зданий: школ, больниц, офисов и т. д. С появлением компактных люминесцентных ламп с электронными балластами, которые можно включать в патроны вместо ламп накаливания, люминесцентные лампы завоёвывают популярность и в быту.
Люминесцентные лампы наиболее целесообразно применять для общего освещения, прежде всего помещений большой площади, позволяющими улучшить условия освещения и при этом снизить потребление энергии на 50-83 % и увеличить срок службы ламп. Люминесцентные лампы широко применяются также и в местном освещении рабочих мест, в световой рекламе, подсветке фасадов.
До начала применения светодиодов являлись единственным источником для подсветки жидкокристаллических экранов.
Принцип работы
При работе люминесцентной лампы между двумя электродами, находящимися в противоположных концах лампы, возникает тлеющий разряд. Лампа заполнена инертным газом и парами ртути, проходящий ток приводит к появлению УФ 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 УФ излучение и излучает видимый свет. Изменяя состав люминофора, можно менять оттенок свечения лампы. В качестве люминофора используют в основном галофосфаты кальция и ортофосфаты кальция-цинка.
Широкое применение в осветительных электроустановках предприятий, учреждений, учебных и лечебных заведений получили люминесцентные лампы, которые представляет собой герметически закрытую стеклянную трубку, внутренняя поверхность которой покрыта тонким слоем люминофора. Люминофорами называются химические вещества, в которых под действием внешних факторов (электрического разряда и др.) возникает свечение, или люминесценция. Из трубки удаляется воздух и вводится небольшое количество газа (аргона) и определенное количество ртути. Внутри трубки в ее стеклянных ножках укреплены биспиральные электроды из вольфрама, соединенные с двухштырьковыми цоколями, служащими для присоединения лампы к электрической сети. При подаче к лампе напряжения между ее электродами в парах ртути возникает электрический разряд, и лампа начинает излучать свет. Чтобы обеспечить более интенсивное излучение электронов, электроды люминесцентных ламп покрывают активирующими веществами (оксидами стронция, бария или кальция). [8]
Световой поток, излучаемый люминесцентными лампами, не одинаков по цвету. В зависимости от цветности излучаемого лампой светового потока различают:
Виды источников излучения, их энергоэффективность
Источником излучения принято называть устройство или физическое тело, преобразующее некоторый вид энергии в энергию электромагнитных волн.
По способу генерации все источники излучения можно разделить на три типа:
- 1. тепловые (температурные) источники.
- 2. люминесцентные.
- 3. к третьему типу генерации излучения относится способ, в котором сочетаются механизмы излучения первых двух типов.
Сообщение группы №2 «Тепловые (температурные) источники»
Наиболее широкое применение нашли тепловые источники, нагрев которых осуществляется при прохождении через них электрического тока. К ним относятся электрические лампы накаливания.
Типы ламп накаливания: общего, специального назначения, рефлекторные и галогенные.
1. Лампы общего назначения используются для светотехнических целей. Большинство таких ламп односпиральные с прозрачной колбой.
За более чем 120-летнюю историю ламп накаливания их было создано огромное множество — от миниатюрных ламп для карманного фонарика до полукиловаттных прожекторных. В лампах накаливания электрический ток, проходя по вольфрамовой спирали разогревает накаливает ее до белого свечения. При этом только 2—4% электрической энергии превращается в световую, а остальная часть энергии расходуется на тепловое и невидимое излучение. поэтому ЛН в большей степени нагреватели, чем осветители: основная доля питающей нить накала электроэнергии превращается не в свет, а в тепло. Для уменьшения интенсивности испарения вольфрамовой спирали и увеличения срока службы лампы, а также для повышения светоотдачи из стеклянной колбы выкачивают воздух и наполняют ее инертными газами: аргоном, криптоном, ксеноном со смесью азота. Срок службы ЛН не превышает 1000 часов, что, по современным меркам, очень немного. Низкий срок службы ламп накаливания связан с ограниченным сроком использования вольфрамовой спирали, которая работает при больших температурах (около 2500 °С).
Срок службы ламп накаливания снижается при их вибрациях, частых включениях и выключениях, не вертикальном положении. К недостаткам ламп накаливания следует отнести и то, что свет, излучаемый ими, отличается от естественного преобладанием лучей желто-красной части спектра, что искажает естественную расцветку предметов.
Что же заставляет людей покупать (15 млрд. в год!) столь неэффективные и недолговечные источники света? Они находят все еще широкое применение в связи с их простотой в эксплуатации, надежностью, компактностью и низкой стоимостью, что, кстати, совершенно не означает, что применение ЛН экономически эффективно.
2. Группа ламп специального назначения объединяет транспортные, лампы оптических систем, светоизмерительные, а также специальные лампы накаливания (низковольтные, миниатюрные, сверхминиатюрные).
Проекционные лампы — для диа- и кинопроекторов. Имеют повышенную яркость (и соответственно, повышенную температуру нити и уменьшенный срок службы); обычно нить размещают так, чтобы светящаяся область образовала прямоугольник.
Двухнитевые лампы для автомобильных фар. Одна нить для дальнего света, другая для ближнего. Кроме того, такие лампы содержат экран, который в режиме ближнего света отсекает лучи, которые могли бы ослеплять встречных водителей. Есть лампы самолетные, для сигнальных огней аэродромов, лампы-термоизлучатели и т.д.
3. Рефлекторные лампы накаливания отличаются от обычных главным образом формой тела накала, а также формой и размерами стеклянной колбы. Это позволяет получить направленный поток излучения.
Разработаны энергосберегающие рефлекторные лампы.
Сообщение группы№3 «Галогенные лампы — новый класс источников света».
Добавление галогенидов в колбу лампы накаливания, использование особых сортов кварцевого стекла, останавливающего ультрафиолет, применение специальных отражателей, возвращающих избыточное тепловое излучение на спираль — эти технологические решения позволили создать новый класс источников света — галогенные лампы.
Большой срок службы(2000-4000 ч), стабильная на протяжении всего этого времени светоотдача, точная цветопередача, усиленный световой поток, высокая механическая прочность, устойчивость к резкому изменению температуры окружающей среды, небольшие размеры и значительный ассортимент позволяют широко применять галогенные лампы в самых различных областях: для домашнего, профессионального коммерческого света, а так же активно использовать в рекламном, дизайнерском, интерьерном и художественном освещении. При этом использование таких источников света позволяет экономить до 35% электроэнергии по сравнению с лампами накаливания.
Галогенные лампы накаливания по структуре и принципу действия сравнимы с лампами накаливания. Но они содержат в газе-наполнителе незначительные добавки галогенов (бром, хлор, фтор, йод) или их соединения.
Это позволяет увеличить в 1,5-3 раза световую отдачу и срок службы ламп.
Галогенные лампы имеют более высокую по сравнению с обычными лампами накаливания температуру тела накала (3300—3400 К). Нагрев ГЛН и недостаточная световая отдача значительно снижают область их применения. Из-за высокой температуры нагрева колбы (до 500 градусов) возрастает вероятность возгорания проводных соединений и потолочного материала, что может послужить причиной пожара.
Полезный совет: Почему нельзя дотрагиваться руками до поверхности галогенной лампы? Отпечаток от пальцев, оставшийся на поверхности, приведет к неравномерному распределению тепла по стеклянной колбе, что приведет к преждевременному перегоранию лампы.
Металлогалогенные лампы — это ртутные лампы высокого давления с добавками йодидов металлов или йодидов редкоземельных элементов. Световая отдача и цветопередача дугового разряда ртути и световой спектр значительно улучшаются. Они также считаются «точечными» источниками света и для их использования применяются рефлекторные светильники, концентрирующие световой поток.
Применяются: а) для обычного промышленного освещения б)в очень специфических областях, где требуется применение ультрафиолетового излучения или света голубого диапазона спектра в) для внутреннего освещения теплиц, цветников, так как свечение этих ламп благоприятствует росту растений г) для освещения спортивных сооружений и соревнований д)популярны у аквариумистов, занимающихся выращиванием коралловых рифов, нуждающихся в источнике света большой яркости д) при использовании новейших профессиональных световых установок, таких как интеллектуальные светильники.
Сообщение группы №4 «Люминесценция»
Вторым способом генерации излучения в оптическом диапазоне спектра является люминесценция. Люминесценция (от латинских слов luminis — свет и escent — слабое действие) представляет собой вторичное оптическое свечение.
Под действием электромагнитного излучения, электрического тока, химических реакций или других источников дополнительное (по отношению к тепловому излучению) число электронов переходит с нижних уровней на более высокие. Через промежуток времени
10 -8 с эти частицы переходят в состояние с меньшей энергией, излучая свет. Распределение же частиц на других уровнях остается практически равновесным. Поэтому наряду с тепловым излучением появляется дополнительное свечение — это и есть люминесценция, или «холодное свечение».
Лампа дневного света — люминесцентный газоразрядный источник.
Она представляет собой цилиндрическую стеклянную трубку, по концам которой впаяны стеклянные ножки с укрепленными на них электродами. На внутреннюю поверхность трубки наносится тонкий слой люминофора. Лампа наполняется инертным газом — аргоном, неоном, криптоном или их смесью. Внутрь лампы вводится дозированное количество ртути, которая при работе лампы переходит в парообразное состояние. Газовый разряд происходит в парах ртути при низком давлении. В этих условиях атомы ртути генерируют главным образом ультрафиолетовое излучение и в небольшом количестве видимый свет. Преобразование ультрафиолетового излучения в видимый свет основано на люминесценции таких веществ, как фтор, хлор, сурьма, марганец, которые, находясь в составе люминофора, поглощают ультрафиолетовое испускание и за счет полученной энергии начинают испускать видимый свет. Спектр испускания лампы дневного света ближе по своему спектральному составу к видимому свету, чем свет лампы накаливания. Отсюда они и получили свое бытовое название.
Для работы люминесцентных ламп необходима специальная пускорегулирующая аппаратура (ПРА). Наиболее современны и экономичны электронные ПРА (ЭПРА). Благодаря им, увеличивается эффективность освещения, обеспечивая светоотдачу 115—120% по сравнению с индуктивным ПРА, устраняется стробоскопический эффект и мерцание, что является недостатком индуктивного ПРА, на 15—20% увеличивается срок службы ламп, обеспечивается до 30% экономии электроэнергии, а также обеспечивается автоматическое отключение лампы в конце срока службы.
Если «закрутить» трубку ЛЛ в спираль, мы получим КЛЛ — компактную люминесцентную лампу или так называемую—энергосберегающую. По своим параметрам КЛЛ приближаются к линейным ЛЛ. Они, прежде всего предназначены для замены обычных ламп накаливания, поскольку по размерам идентичны им и при этом позволяют сократить объемы потребляемой электроэнергии при сохранении аналогичной яркости до 80%. Сейчас они приобретают все большую популярность.
- 1. Одно из главных преимуществ люминесцентных ламп — их долговечность. Срок службы таких источников света достигает 20 тыс. часов.
- 2. Компактные люминесцентные лампы применяются как для внутреннего освещения (жилые помещения, офисы, магазины, производственные помещения), так и для наружного освещения — особенно там, где требуется создание красивой световой атмосферы (пешеходные зоны, торговые улицы и т.д.).
- 3. Экономят до 80% электроэнергии. Затраты на электроэнергию сокращаются примерно в 5 раз!
- 4. Низкая температура нагрева лампы. Возможность использовать в светильниках с ограничением уровня температуры.
- 5. Универсальное рабочее положение. Свободное расположение лампы в светильнике.
- 6. Возможность работы при температуре от -20 до + 40 C. Возможность эксплуатации лампы вне здания.
- 7. Свет этих ламп имеет хорошую или отличную цветопередачу и цветовую температуру, соответствующую приятным глазу оттенкам белого света (3000-4000 К).
- 8. Благодаря тому, что в энергосберегающих лампах используются электронные ПРА, их свет остается равномерным, мгновенное включение без мерцания.
- 9. Встроенный ПРА позволяет осуществлять прямое включение в сеть (в патрон) без дополнительной аппаратуры.
- 10. Оставаясь включенными продолжительное время, практически не нагреваются, то есть их тепловое излучение существенно слабее, чем у ламп накаливания.
Все это, а также высокие качественные характеристики света, создают эффект добротного дневного освещения везде, где используются энергосберегающие лампы.
При всех многочисленных плюсах компактные люминесцентные лампы имеют некоторые недостатки:
Их стоимость значительно превышает средства, необходимые для приобретения традиционных ламп накаливания или галогенных.
В холодных районах их распространению мешает падение светового потока при низких температурах.
Срок службы ощутимо зависит от режима эксплуатации, в частности, срок жизни таких источников света зависит от частоты включения и выключения. Кроме того, интенсивность свечения со временем к концу эксплуатации может составлять всего 75% от начальной.
Но все люминесцентные лампы, безусловно, намного экономичнее ламп накаливания. Однако они могут существенно различаться между собой по уровню потребления электроэнергии. Для КЛЛ действует европейская классификация энергоэффективности, согласно которой все лампы подразделяются на семь классов — от А до G (класс должен быть указан на упаковке). Самый энергоэффективный — А. Если лампе присвоен данный класс, это означает, что она позволяет сэкономить до 80 % электроэнергии и в результате уменьшить счет за электричество примерно в 6 раз.
Сообщение группы №5 «Светодиоды»
Полупроводниковые светоизлучающие приборы — светодиоды — называют источниками света будущего. Светодиоды известны с 1907 года, но лишь в последние десятилетия их стали широко применять, в частности, в экономичных осветительных приборах и мониторах.
Достигнутые характеристики светодиодов уже обеспечили лидерство в светосигнальной аппаратуре, автомобильной и авиационной технике.
Достоинства светодиодов: малые размеры, большой срок службы 100 000 часов, мощная сила света при маленьком требуемом напряжении питания,монолитная конструкция придаёт приборам нечувствительность к ориентации, ударам и вибрации, что значительно увеличивает срок их службы. Светодиоды практически не «перегорают». Вам не придется, спустя некоторое время, влезать на потолок и менять их. Если и придется, то лет примерно через 11!
Очень важно — крайне низкое энергопотребление. Поэтому это один из самых перспективных путей развития светотехники. За изучение в 60-х гг. многослойных полупроводниковых структур, так называемых гетероструктур, российский физик академик Жорес Алфёров получил Нобелевскую премию 2000 года.
Применение светодиодов: в качестве индикаторов, в виде одиночных светодиодов (например индикатор включения на панели прибора),в виде буквенно-цифрового табло (например цифры на часах). Массив светодиодов используется в больших уличных экранах, в бегущих строках. Мощные светодиоды используются как источник света в фонарях и светофорах. Светодиоды используются в качестве источников модулированного оптического излучения (передача сигнала по оптоволокну, пульты ДУ, светотелефоны). В подсветке ЖК экранов (мобильные телефоны, цифровые фотоаппараты, мониторы и т. д. Дисплеи из органических светодиодов широко применяются в сотовых телефонах, GPS-навигаторах, для создания приборов ночного видения.
Ультрасовременные светодиоды обещают заманчивые перспективы в энергосбережении, да и в дизайне осветительных остановок.
Сообщение группы№6 «Системы автоматического управления освещением».
Кроме энергоэкономичных источников света все более широкое применение находят системы автоматического управления включением, отключением светильников и автоматического регулирования освещенности. Автоматизация освещения позволяет снизить энергопотребление на 30—50%. В Республике Беларусь налажено и развивается производство электронных и электромагнитных пускорегулирующих аппаратов для люминесцентных ламп, энергоэкономичных ламп и осветительной арматуры, устройств автоматического управления освещением: фотореле, приборов регулирования светового потока, инфракрасных датчиков. (СООО «Евроавтоматика ФиФ» Республика Беларусь г. Лида).
Примеры: Фотореле — светочувствительные автоматы. Принцип работы основан на контроле уровня освещённости фотодатчиком. Предназначены для автоматического включения освещения в сумерки и выключения на рассвете.
Реле времени. Предназначены для включения и выключения потребителей на заданный отрезок времени.
Таймер лестничный. Предназначен для отключения освещения через заданную выдержку времени после включения.
Реле импульсные. Предназначены для включения/выключения потребителей из разных мест на двухпроводной линии.
Датчики напряжения. Предназначены для непрерывного контроля величины напряжения в сети переменного тока и защиты электроприборов, электроустановок и др. от перепадов напряжения.
Сообщение группы №7 «Способы повышения экономии энергии».
1. Нужно не жалеть заменять лампочки на новые, энергосберегающие. Очень скоро затраты окупятся. В странах СНГ не менее 10% вырабатываемой электроэнергии потребляется при освещении жилых и непроизводственных служебных помещений лампами накаливания. Если их повсеместно заменить люминесцентными лампами, то это позволит снизить требуемое количество вырабатываемой электроэнергии на 7%. В частности, для Республики Беларусь при этом ежегодная экономия электроэнергии будет составлять не менее 4 млрд. кВт-ч.
Пример: если в школе или дома будет зря гореть лампочка в 100 ватт в течение 10 часов, то она израсходует впустую 1 киловатт-час энергии. Ее достаточно, чтобы выплавить 104 килограмма чугуна, испечь 36 килограммов хлеба, вывести в инкубаторе 30 цыплят.
- 2. Выключайте свет, если вы в нём не нуждаетесь. Экономика должна быть экономной — уходя, гасите свет. Помните, в «Золотом теленке» обитатели Вороньей слободки даже высекли Васисуалия Лоханкина за то, что он забывал выключать свет в туалете.
- 3. Регулярно протирайте остекления, плафоны, люстры. Лампочка, покрытая слоем пыли, дает света на 10—15%, а то и на все 30% меньше чистой. Поэтому светильники необходимо содержать в чистоте.
- 4. Используйте по возможности приемы рационального освещения, системы автоматического управления освещением.
- 5. Сочетайте и правильно размещайте источники света и светильники. Если сидишь за столом — выключи общую люстру и включи настольную лампу.
Сочетание хорошего естественного освещения за счет оптимальных количества, размещения, размеров оконных проемов, фонарей в потолочных перекрытиях и регулируемого искусственного освещения может обеспечить энергосбережение до 30-70%. Потребность в искусственном освещении уменьшается при светлых интерьерах в помещениях, которые создают ощущение более светлого пространства.
6. Результатов экономии можно добиться лишь в том случае, если правила экономии соблюдает каждый.
Сколько бы мы ни размышляли об энергосбережении, оно даст прибыль только тогда, когда будет реализовано в практических делах. Беречь электроэнергию — беречь свои деньги. Если каждый включится в компанию по электросбережению, то выиграют все!
Сообщение группы №8 «Интересные сведения и полезные советы»
Современные источники света сильно отличаются по сроку службы. Абсолютным лидером являются светодиоды: лампу накаливания пришлось поменять более 100 раз, пока горит светодиодная лампа.
Энергосберегающая лампа с ключом специально предназначена для работы в общественных местах. Уникальная конструкция колбы лампы исключает несанкционированное изъятие лампы. Рекомендована к использованию в гостиницах, ресторанах, подъездах жилых домов.
В целях максимальной безопасности выпускают лампы с колбой, покрытой специальной силиконовой оболочкой. Если такая лампочка упадет и расколется, осколки и пары ртути не попадут в воздух.
Пока лампа Томаса Эдисона не завоевала популярность, люди спали по 10 часов в сутки.
Поскольку в люминесцентных лампах есть ртуть, их нельзя выбрасывать вместе с обычным бытовым мусором. К сожалению, наши соотечественники пока не проявляют должного уровня сознательности. Например, в Европе и США существуют мусорные баки, специально предназначенные не только для люминесцентных ламп, но и для аккумуляторных батарей, кинескопных телевизоров и других подобных устройств.
В СССР после претворения в жизнь ленинского плана ГОЭЛРО за лампой накаливания закрепилось прозвище «лампочка Ильича». Так называют простую лампу накаливания, свисающую с потолка на электрическом шнуре без плафона.
Светодиоды могут стать альтернативой косметической хирургии- их свет омолаживает кожу и сокращает число морщин. Видимый свет высокой интенсивности уже 40 лет используется в медицине для ускорения заживления ран. учащийся свет электроэнергия лампа
Люминесцентные лампы плохо переносят нагревание выше 60°С, а на морозе перестают работать. Поэтому для освещения неотапливаемых помещений или дачных участков используйте специальные модели КЛЛ для наружной установки.
Есть ли экологически безопасные лампы?
Да. Это — люминесцентные лампы с пониженным содержанием ртути и декоративные лампы нескольких цветов, с красочным покрытием, не содержащим кадмия. Более безопасны и галогенные лампы, специальное стекло которых задерживает ультрафиолетовое излучение, в больших количествах вредное для человека.
В 1980 г. компания PHILIPS (Нидерланды) выпустила первую компактную люминесцентную лампу (КЛЛ), снабженную стандартным резьбовым цоколем. А в 1985 г. фирма OSRAM (Германия) впервые разработала энергосберегающую лампу бытового назначения.
Способ в котором сочетаются механизмы теплового и люминесцирующего излучений
Излучение, которое наблюдается в полупроводниках и кристаллофосфорах, атомы которых переходят в возбуждённое состояние под воздействием пропущенного электрического тока или приложенного электрического поля, называется
Варианты ответов
-
Тепловым излучением Катодолюминесценцией Хемилюминесценцией Фотолюминесценцией Электролюминесценцией
Вопрос 4
Запишите фамилию учёного, который предложил использовать явление фотолюминесценции в лампах дневного света?
Вопрос 5
Сопоставьте источники излучений и их определения.
Источники, излучение которых происходит за счёт запасов внутренней энергии.
Вторичное оптическое свечение, которое возбуждается за счёт энергии любого вида, кроме теплового.
Способ, в котором сочетаются механизмы теплового и люминесцирующего излучений.
Варианты ответов
-
Тепловые источники Температурные источники Люминесценция Холодное свечение Смешанное излучение
Вопрос 6
Cпособность живых организмов светиться, достигаемая самостоятельно или с помощью симбионтов.
Вопрос 7
Cвечение веществ, происходящее в результате действия химических реакций, идущих с выделением энергии.
Варианты ответов
-
Хемилюминесценция Биолюминесценция Фосфоресценция Фотолюминесценция Люминесценция
Вопрос 8
Cвечение вещества, возникающее за счёт его облучения быстрыми электронами (явление используется в электронно-лучевых трубках).
Похожие публикации: 80 км ч сколько метров в секунду Как расшифровывается обозначение cc0603jrx7r9bb102 Как снять тканевую оплетку с провода быстро Как эдисон изобрел лампочку
Cвечение вещества, возникающее за счёт его облучения быстрыми электронами (явление используется в электронно-лучевых трубках).
Способ в котором сочетаются механизмы теплового и люминесцирующего излучений
Излучение, которое наблюдается в полупроводниках и кристаллофосфорах, атомы которых переходят в возбуждённое состояние под воздействием пропущенного электрического тока или приложенного электрического поля, называется
Варианты ответов
-
Тепловым излучением Катодолюминесценцией Хемилюминесценцией Фотолюминесценцией Электролюминесценцией
Вопрос 4
Запишите фамилию учёного, который предложил использовать явление фотолюминесценции в лампах дневного света?
Вопрос 5
Сопоставьте источники излучений и их определения.
Источники, излучение которых происходит за счёт запасов внутренней энергии.
Вторичное оптическое свечение, которое возбуждается за счёт энергии любого вида, кроме теплового.
Способ, в котором сочетаются механизмы теплового и люминесцирующего излучений.
Варианты ответов
-
Тепловые источники Температурные источники Люминесценция Холодное свечение Смешанное излучение
Вопрос 6
Cпособность живых организмов светиться, достигаемая самостоятельно или с помощью симбионтов.
Вопрос 7
Cвечение веществ, происходящее в результате действия химических реакций, идущих с выделением энергии.
Варианты ответов
-
Хемилюминесценция Биолюминесценция Фосфоресценция Фотолюминесценция Люминесценция
Вопрос 8
Cвечение вещества, возникающее за счёт его облучения быстрыми электронами (явление используется в электронно-лучевых трубках).
Похожие публикации: 80 км ч сколько метров в секунду Как расшифровывается обозначение cc0603jrx7r9bb102 Как снять тканевую оплетку с провода быстро Как эдисон изобрел лампочку
Cвечение веществ, происходящее в результате действия химических реакций, идущих с выделением энергии.
Познакомимся с тепловыми источниками светового излучения.
Kindermix. com. ua
Любые данныеЛюбые данныеЛюбые данныеЛюбые данные Любые данные Любые данные
Любые данные
Любые данные
Виды излучений. Источники света
Из этого видеоурока ребята узнают, какие тела называются источниками света. Познакомимся с тепловыми источниками светового излучения. А также узнаем, что такое люминесценция и каков механизм её образования.
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет.
Получите невероятные возможности
1. Откройте доступ ко всем видеоурокам комплекта.
2. Раздавайте видеоуроки в личные кабинеты ученикам.
3. Смотрите статистику просмотра видеоуроков учениками. Получить доступ
Конспект урока «Виды излучений. Источники света»
На прошлых уроках мы с вами знакомились с двумя теориями, объясняющими природу света: корпускулярной и волновой. Давайте вспомним, что согласно теории сэра Исаака Ньютона, лучи света являются «очень маленькими телами, испускаемыми светящимися телами по всем направлениям». С помощью корпускулярной теории легко можно было объяснить прямолинейное распространение света и образование резкой тени за предметами.
Однако английский учёный Роберт Гук и голландский учёный Христиан Гюйгенс выступали против корпускулярной теории света и выдвинули гипотезу о волновой природе света. Согласно представлениям Гука, «. свет — это колебательное или дрожательное движение в среде. происходящее из подобного же движения в светящемся теле, подобно звуку. » А Гюйгенс в своём «Трактате о свете» писал: «Несомненно, что свет доходит от светящегося тела до нас каким-нибудь движением, сообщённым веществу, находящемуся между ними и нами. Движение, сообщённое веществу, постепенно распространяется так же, как и при звуке, сферическими поверхностями и волнами. ».
Волновая теория Гука и Гюйгенса подтвердилась после того, как Франческо Мария Гримальди наблюдал интерференцию и дифракцию света, а Томас Юнг и Огюстен Френель смогли количественно описать эти явления.
В тысяча восемьсот шестьдесят четвёртом (1864) году Джеймс Максвелл опубликовал теорию электромагнетизма, в которой указывает на то, что свет является частным случаем электромагнитной волны. Когда же Герц обнаружил эти самые волны, ни у кого не осталось никаких сомнений в том, что свет имеет электромагнитную (а значит и волновую) природу.
По мере развития классической электродинамики стало ясно, что электромагнитные волны возбуждаются в пространстве ускоренно движущимися частицами. При чём, эти заряженные частицы должны входить в состав атомов, из которых состоит вещество. Однако, не зная, как всё-таки устроен атом, нельзя было точно объяснить механизм излучения. На то время ясно было лишь одно — внутри атома нет света, как нет звука внутри ножек камертона. Подобно камертону, который начинает звучать только при касании его молоточком, атомы могут рождать свет только после возбуждения. Иными словами, для того, чтобы атом начал излучать свет, ему необходимо передать определенное количество энергии.
Устройство или физическое тело, которое превращает некоторый вид энергии в энергию электромагнитных волн принято называть источником излучения.
По способу генерации все источники излучения можно разделить на три типа.
К первому типу относятся Тепловые (или Температурные) Источники, излучение которых происходит за счёт запасов внутренней энергии. Согласно квантовой теорией при возбуждении атома, например вследствие столкновений при тепловом движении, электроны переходят с более низкого на более высокий энергетический уровень. В возбуждённом состоянии они не могут находиться долго и, излучая квант энергии, возвращаются назад в основное состояние.
В состоянии теплового равновесия процессы поглощения и выделения энергии идут непрерывно и характеризуются Динамической равновесием, при которой за любой малый промежуток времени суммарное количество поглощённой энергии равно количеству энергии теплового излучения. Поэтому тепловое излучение часто называют Равновесным.
Как показывает опыт, Любое тело, температура которого выше абсолютного нуля, является источником теплового излучения. Самый важный для нас тепловой источник света — Солнце. Температура его раскалённой добела поверхности достигает почти 6000 градусов. Подобными Солнцу тепловыми источниками света являются звёзды. Но не все «небесные светила» — это источники света: например, Луна не светит, а только отражает свет Солнца. Отражают солнечный свет и планеты, которые некоторые ошибочно принимают за особенно яркие звёзды на ночном небе.
Первым «приручённым» человеком тепловым источником света было пламя костра.
Затем ему на смену пришло пламя свечи. Однако по мере развития электродинамики наиболее широкое применение нашли тепловые источники, которые нагреваются при прохождении через них электрического тока. Это, например, всем известные лампы накаливания. Они были изобретены в 70-х годах XIX века русским электротехником Александром Николаевичем Лодыгиным. Первые лампы представляли собой два медных проводника, между которыми был закреплён угольный стержень.
Эта конструкция помещалась внутрь стеклянного баллона, из которого был откачан воздух. При прохождении электрического тока по стержню он раскалялся и начинал светиться. Современный вид лампе накаливания, включая вольфрамовую нить и патрон, придал американский изобретатель Томас Альва Эдисон.
Однако необходимо отметить, что лампа накаливания имеет очень низкий коэффициент полезного действия. Даже в лучших лампах не более 5 %)потребляемой электроэнергии превращается в энергию светового излучения, а вся остальная энергия идёт на создание невидимого глазу теплового излучения.
Вторым способом генерации излучения в оптическом диапазоне спектра является Люминесценция (Или холодное свечение). Оно представляет собой вторичное оптическое свечение, которое возбуждается за счёт энергии любого вида, кроме теплового. Продолжительность его излучения намного превышает период световых волн.
Вещества, в которых возбуждается люминесценция, называются люминофорами.
Если люминесценция прекращается практически сразу же после окончания действия источника дополнительной энергии, то её называю Флуоресценцией. Это свойство веществ используют, например, при изготовлении дорожных знаков. В краску, которой покрываются знаки, добавляют специальное вещество — люминофор, которое светится при облучении светом фар. Как правило, время затухания флуоресцентного свечения составляет 1 нс — 10 мкс.
В случае, когда люминесценция сохраняется длительное время после прекращения действия источника (вплоть до трёх часов), то её называют Фосфоресценцией. Это явление широко применяется для декорирования помещений и росписи ёлочных игрушек.
Принято различать четыре вида люминесценции:
Электролюминесценцией называется свечение, сопровождающее разряд в газе (например, в газоразрядных лампах). Ток, проходящий через смесь газов, возбуждает в них электрическое поле, которое сообщает электронам большую кинетическую энергию. Быстрые электроны испытывают неупругие соударения с атомами газов, при этом часть кинетической энергии электронов идёт на их возбуждение. Возбуждённые атомы отдают энергию в виде световых волн — происходит разряд.
Примерами электролюминесценции могут служить северные и южные сияния, возникающие в приполярных областях Земли. Здесь быстрые частицы солнечного ветра захватываются магнитным полем Земли, возбуждая атомы верхних слоёв атмосферы, из-за чего эти слои начинают светиться. Также явление электролюминесценции широко применяется в трубках для рекламных надписей.
Если свечение вещества возникает за счёт его облучения быстрыми электронами, то такое явление называют Катодолюминисценцией. Благодаря этому явлению светятся, например, экраны электронно-лучевых трубок, которые до последнего времени были основной деталью осциллографов, телевизоров и мониторов.
Фотолюминесценцией называется свечение некоторых веществ под действием падающего на них света. Примерами фотолюминесценции могут служить свечение красок, которыми покрываются ёлочные игрушки, создание световых эффектов в театрах, рекламах и так далее).
Излучаемый при фотолюминесценции свет имеет, как правило, большую длину волны, нежели свет, возбуждающий свечение. Это можно наблюдать экспериментально. Если направить на сосуд с флюоресцеином световой пучок, пропущенный через фиолетовый светофильтр, то эта жидкость начинает светиться зелёно-жёлтым светом, то есть светом с большей длиной волны, чем у фиолетового света.
Явление фотолюминесценции широко используется в лампах дневного света. В настоящее время её изобретателем считается немецкий учёный Эдмунд Гермер, который предложил покрывать колбы лампы флуоресцентным порошком. Этот порошок преобразовывает ультрафиолетовый свет, испускаемый возбуждённой плазмой, в более однородный бело-цветной свет. Разработкой люминесцентных ламп в России занимался выдающийся советский физик Сергей Иванович Вавилов.
Несмотря на то, что фотолюминесценция очень похожа на флуоресценцию, это, всё-таки два разных физических процесса, отличающиеся излучательными переходами.
Если свечение веществ происходит под действием химических реакций, идущих с выделением энергии, то мы наблюдаем хемилюминесценцию.
Данный тип люминесценции широко применяется в автономных химических источниках света и в качестве маркера для поплавка. Светящиеся браслеты для дискотек тоже работают на явлении хемилюминесценции. Применяется она и для оценки состава сложных газовых смесей, в частности, наличия примесей в атмосфере.
Хемилюминесценция также широко встречается в живой и не живой природе. Так, например, кусочки гниющего дерева — гнилушки, обладают свойством светиться в темноте. Ещё одним достаточно распространённым природным явлением являются светящиеся грибы. На сегодняшний день известно более 70 видов грибов, испускающих лучистый свет в темноте. Они встречаются в лесах Бразилии и Белизе, Пуэрто-Рико и Ямайке.
Встречаются светящиеся грибы и на территории России. Например, сине-зелёный свет часто излучают грибы-перестарки, у которых светятся нижние поверхности старых шляпок. А гнилые опёнки, весенние сморчки и грибы-трутовики часто называют лесными синоптиками, так как они светятся в темноте перед сырой погодой и грозой.
Фото светящихся грибов пользуются огромной популярностью и напоминают сказочные пейзажи, потрясающие своим великолепием.
Светятся и многие живые организмы в природе. Их свечение называется Биолюминесценцией. Она так же основывается на химических процессах, при которых освобождающаяся энергия выделяется в форме света. Таким образом, биолюминесценция является особой формой хемилюминесценции.
Свечение живых организмов отмечалось ещё античными авторами. Ещё Плиний Старший в своей «Естественной истории» упоминал о свечении морских организмов. Светятся в темноте многие бактерии, насекомые и микроорганизмы.
На протяжении веков моряки рассказывали о виденном ими свечении океанических или морских вод. Это явление описывал Жюль Верн в романе «20 000 льё под водой». Очень романтично описание Чарльза Дарвина свечения моря около устья Ла-Платы, описание свечения Чёрного моря у Паустовского. Однако изучение данного явления началось лишь в середине XX века. Сейчас уже достоверно известно, что Свечение моря (или океана) — это естественное явление биологического происхождения, возникающее, когда поверхностные слои моря или океана наполнены микроорганизмами, способными к биолюминесценции, в результате чего в ночное время суток складывается впечатление, что водоём светится изнутри.
Свечение моря наблюдается повсеместно, иногда охватывает огромные пространства водной глади до сотен и тысяч квадратных километров.
Ну а к третьему типу генерации излучения относится Способ, в котором сочетаются механизмы излучения первых двух типов. Типичный пример таких источников — электрическая дуга. В ней излучение анода является тепловым, а межэлектродное свечение — люминесцентным.
В состоянии теплового равновесия процессы поглощения и выделения энергии идут непрерывно и характеризуются Динамической равновесием, при которой за любой малый промежуток времени суммарное количество поглощённой энергии равно количеству энергии теплового излучения. Поэтому тепловое излучение часто называют Равновесным.
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет.
1. Откройте доступ ко всем видеоурокам комплекта.
2. Раздавайте видеоуроки в личные кабинеты ученикам.
3. Смотрите статистику просмотра видеоуроков учениками. Получить доступ
Однако английский учёный Роберт Гук и голландский учёный Христиан Гюйгенс выступали против корпускулярной теории света и выдвинули гипотезу о волновой природе света. Согласно представлениям Гука, «. свет — это колебательное или дрожательное движение в среде. происходящее из подобного же движения в светящемся теле, подобно звуку. » А Гюйгенс в своём «Трактате о свете» писал: «Несомненно, что свет доходит от светящегося тела до нас каким-нибудь движением, сообщённым веществу, находящемуся между ними и нами. Движение, сообщённое веществу, постепенно распространяется так же, как и при звуке, сферическими поверхностями и волнами. ».
Подобно камертону, который начинает звучать только при касании его молоточком, атомы могут рождать свет только после возбуждения.
Videouroki. net