积分球原理与典型应用

物理化学积分球原理

积分球原理介绍|积分球工作原理设进入积分球的一束光的总光通量为Φ，照射在球内壁面积为S3处。光在内壁表面上多次漫反射。现考察内壁任意一点M处的照度E。由于进入积分球的光直接照在S3处，则由S3上每一点漫反射的光都会有一部分直接身到考察位置 M处，所有这些直接射到M处的光的照度总和称为直射照度，用E0表示。除此之外，还有从S3漫反射到积分球内壁各点经多次漫反射到达M处的光，这部分光照度总和称为多次漫反射照度，用E∑表示。于是，考察位置M处的照度E为这两部分照度之和，即：E=E0+E∑ (1-1) 直射照度E0 在S3范围内任意一点A处取小面元dSA，射到此面元上的总光通量为dΦ，则位置A处的照度EA为：EA=dΦ/dSA，积分球内壁可看成理想的漫反射体，所以在A处的亮度LA为：LA=EAρ/π（式中ρ是漫反射系数）。若考察位置M处取一小面元dSM，则由亮度为LA的面元dSA发出到达dSM面元上的光通量为：dΦA=LAdSAcosi1dSMcosi1’/rA2 公式中的各物理量如图所示。由图中还可看出：i1=i1’，rA=2Rcosi1 （R是积分球内壁的半径）。由面元dSA发出的光在考察位置M处形成的照度： dE0=dΦA/dSM=LAdSAcosi1cosi1’/rA2=LAdSA/4R2 公式中的各物理量经过供稿和整理后，得出整个S3漫反射光在M 处形成的直射照度为：E0=ρ∫S3dΦ/4πR2=ρΦ/4πR2 (1-2) 式中Φ为进入积分球的总光通量。

多次漫反射照度E∑ 现先分析内壁上任一位置N得到来自S3的直射光后，再次漫反射并直接到达考察位置M的光，这部分称为一次附加照度E1。由于N处同样得到直射照度E0，则亮度L0为L0=ρE0/π。在N处取面元dSN，从dSN发出在位置M处形成的一次附加照度dE1表示为：dE1=dΦ 1/dSN=L0dSNcosi2dSMcosi2’/ 4R2cosi2cosi2’dSM =L0dSN/4R2 由整个积分球内壁漫反射，在位置M处形成的总的一次照度E1为： E1=ρE0∫SdSN/4πR2=ρE0S/4πR2=ρE0(1-f)S1/4πR 式中S1为整个球内壁的面积；f为开孔比（f=S2/S1，S2为开孔处的球面面积）。将S1=4πR2代入上式：E1=ρ(1-f)E0 （1-3）依照同样的方法，可导出由内壁各处的一次照度在M处形成的二次照度E2，三次照度E3，等等： E2=ρ(1-f)E1=[ρ(1-f)]2E0 E3=ρ(1-f)E2=[ρ(1-f)]3E0 这样，多次漫反射总照度E∑为：E∑=E1+E2+E3+……=E0ρ (1-f)/[1-ρ(1-f)] （1-4）于是，在考察位置M处的总照度E：E=E0+E∑=E0/[1-ρ(1-f)] （1-5）将（1-2）式供稿上式，则得到：E=ρΦ/4πR2[1-ρ(1-f)] （1-6）由上式可以看出，内壁任意位置处的照度与进入积分球的总光通量成正比。这就是应用积分球测光源的光通量的基本公式。积分球的作用|积分球的用途|积分球的应用积分球的作用体现在大致三方面： 1.光接收器被测光经积分球上的小孔进入球内，在内壁上设置一个或两个光探测器，如硒光电池或光电倍增管等。由光探测器输出的光电流与积分球内壁的照度成正比，也就是与进入积分球的光通量成正比。这样就可以根据输出光电流的

宇宙的熵增

宇宙会消亡吗主流猜想——宇宙”热寂” 宇宙热寂的由来热力学第二定律：能量可以转化，但是无法100%利用。在转化过程中，总是有一部分能量会被浪费掉。这部分浪费掉能量命名为熵。熵不断在增加。热力学第二定律也叫熵增原理。就是孤立热力学系统的熵不减少，总是增大或者不变。用来给出一个孤立系统的演化方向。说明一个孤立系统不可能朝低熵的状态发展即不会变得有序。考虑到宇宙的能量总和是一个常量，而每一次能量转化，必然有一部分”有效能量”变成”无效能量”（即”熵”），因此不难推论，有效能量越来越少，无效能量越来越多。直到有一天，所有的有效能量都变成无效能量，那时将不再有任何能量转化，这就叫宇宙的”热寂”。结论宇宙就会进入一个死寂的状态。我的观点，宇宙不会”热寂”。宇宙是无限的，动态循环的。这个宇宙是总称，不是有人提的这里一个宇宙，那里一个，多少年前或者远处还有一个宇宙。这种分法应该叫天体，为什么还要叫宇宙呢？宇宙存在自发的熵减的过程。物质合久必分，分久必合。基本微观粒子质子、电子、中子、光子等聚合原子、分子等物质，这种聚合靠物质自身的引力、电磁力等自发完成。分子组成有序多样的宏观世界。这种聚合可以在某处相对孤立系统中完成，不需要外部干涉。这个过程是熵减的。星系是宇宙的常见的单元。星系的核心是恒星，恒星的质量足够大，引力也足够大。最初恒星的物质含有的内能（主要是核能）充足，反应活跃与引力平衡，释放出光芒。当能量消耗到一定程度，内能不足以抵抗引力，不能再向外释放能

量。恒星不断收缩、坍塌，并且不断吸收外界物质，此时“恒星”只进不出，形成“黑洞”，黑洞缓慢吸收飞来的各种物质和能量，质量超大，大到吞噬星系的大部分行星和尘埃，甚至是相邻的星系的一部分。黑洞也有生命周期，这个也许比恒星的生命更长。黑洞碾碎了大部分物质（分子原子）分解成基本粒子，喷射出去。这一过程是熵增的。粒子聚合成原子分子直至形成新的星系或者被其他星系吸收，形成循环。宇宙各处随机重复着这一过程。每一个循环周期都是极漫长的。物质的多样性是基本粒子聚合的随机性造成的。如同生物的多样性，生物演化出动、植物、细菌等等。生物的生成发展也主要是熵减的过程。但是这种熵减的体量相对于星系的熵增是微不足道的。生物不改变星系毁灭的历程。星系中存在生物也许是偶然的。智慧生命逃出一个星系的衰变毁灭，应该是概率很小的。路过万丈红尘

熵增原理

热力学第一定律就是能量守恒与转换定律，但是它并未涉及能量状态的过程能否自发地进行以及可进行到何种程度。热力学第二定律就是判断自发过程进行的方向和限度的定律，它有不同的表述方法：克劳修斯的描述①热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，即热量不可能从低温物体传到高温物体而不引起其他变化；开尔文的描述②不可能从单一热源取出热量使之全部转化为功而不发生其他影响；因此第二类永动机是不可能造成的。热力学第二定律是人类经验的总结，它不能从其他更普遍的定律推导出来，但是迄今为止没有一个实验事实与之相违背，它是基本的自然法则之一。由于一切热力学变化（包括相变化和化学变化）的方向和限度都可归结为热和功之间的相互转化及其转化限度的问题，那么就一定能找到一个普遍的热力学函数来判别自发过程的方向和限度。可以设想，这种函数是一种状态函数，又是一个判别性函数（有符号差异），它能定量说明自发过程的趋势大小，这种状态函数就是熵函数。如果把任意的可逆循环分割成许多小的卡诺循环，可得出 0i i Q r T δ=∑ (1) 即任意的可逆循环过程的热温商之和为零。其中，δＱi 为任意无限小可逆循环中系统与环境的热交换量；Ｔi 为任意无限小可逆循环中系统的温度。上式也可写成 0Qr T δ=? (2) 克劳修斯总结了这一规律，称这个状态函数为“熵”，用Ｓ来表示，即 Qr dS T δ= (3) 对于不可逆过程，则可得ｄＳ＞δＱr/Ｔ (4) 或ｄＳ－δＱr/Ｔ＞０ (5) 这就是克劳修斯不等式，表明了一个隔离系统在经历了一个微小不可逆变化后，系统的熵变大于过程中的热温商。对于任一过程（包括可逆与不可逆过程），则有ｄＳ－δＱ/Ｔ≥０ (6) 式中：不等号适用于不可逆过程，等号适用于可逆过程。由于不可逆过程是所有自发过程之共同特征，而可逆过程的每一步微小变化，都无限接近于平衡状态，因此这一平衡状态正是不可逆过程所能达到的限度。因此，上式也可作为判断这一过程自发与否的判据，称为“熵判据”。对于绝热过程，δＱ＝０，代入上式，则ｄＳj≥０ (7) 由此可见，在绝热过程中，系统的熵值永不减少。其中，对于可逆的绝热过程，ｄＳj ＝０，即系统的熵值不变；对于不可逆的绝热过程，ｄＳj ＞０，即系统的熵值

LED积分球涂层需要高反射率的原因

LED 测量所用的积分球，要求会比一般灯具高很多，因为LED 的发光角较小，方向性很强。具体如下：一、涂料积分球又称为光通球，是一个中空的完整球壳。内壁涂白色漫反射涂料，且球内壁各点漫射均匀。光源在球壁上任意一点上产生的光照度是由多次反射光产生的光照度叠加而成的。在球壁上任意位置的光照度（挡去直射光后）与灯的光通量成正比。通过测量球壁窗口上的光照度，就可求出光源的光通量。积分球工作原理示意图由上图可知，积分球的关键在于将不均匀的入射光均匀化，因此内壁涂料是影响测量的关键因素，而涂料的选择主要看以下四个方面：1、漫反射率。LED 的方向性很强，必须经过多次反射，才能使球体内光达到均匀分布，因此要求反射率在95%以上；投射灯的方向性更强，对漫反射率的要求更高。目前全球漫反射率最高的涂料是spectraflect，可见光反射率98%。2、琅伯特性。琅伯特性是指涂料漫反射性能，好的涂料，不管入射光从哪个角度入射，从任何角度观察，亮度值都是一样的。这种情况下，取样才有意义。而spectraflect 近似完美朗伯体。3、涂料反射率的光谱选择性。光谱反射率指的是在不同波长、涂料的反射率，光谱反射率曲线越平坦，说明涂料对波长没有选择性，测量结果越可靠。可见光范围内，spectraflect 的反射率波动小于2%，非常平坦。 4、稳定性。涂料的化学成分随时间发生的变化。有些涂料在紫外光照射下没多久就氧化、发黄甚至脱落，说明化学成分已经改变了，反射率、琅伯特性和光谱选择性等必然发生变化。spectraflect 的稳定性非常好，用它喷涂的积分球，可保证十年的稳定性。综合以上几个优点，Labsphere 的积分球在消除方向性上面是有无与伦比的优势的：同样一个车灯，放在球中心测量时，极端角度入射，测得的数据差值小于5%；放在侧面开口测量时，入射角度基本不会带来影响。二、吸收辅助灯设计通常情况下，测量都是先用标准灯对系统进行标定，然后测量待测灯，通过对光谱进行比例运算得到待测灯的数据。但是，由于材料、大小的不同，标准灯和待测灯对光的吸收是有差异的，特别是在LED 夹具和车灯这一块，差异会非常明显。Labsphere 采用了吸收辅助灯，对这个差异进行了补偿。具体过程如下：1、用光通量标准灯对系统进行标定；2、关闭标准灯，不取出来；打开辅助灯，待辅助灯稳定后，测量一次。此时，光谱仪采到的是标准灯的吸收光谱；3、取出标准灯，放入待测灯，待测灯不打开，测量一次。这一次，测到的是待测灯的吸收情况；4、关闭辅助灯，打开待测灯进行测量。测量时，软件会自动把第二步和第三步的数据进行对比并计算到输出结果中。三、光谱仪作为系统采样器件，光谱仪决定了信号的精度。1、重复是指反复测量相同的灯具，所得到的数据差值，一般以百分比来表示。Labsphere 的测量重复度好于0.02%。2、线性度决定。线性度是指在光谱范围内，光谱仪真实地还原每一个nm 波长的能力。线性度越高，重复性越好。Labsphere 的光谱仪，线性度都好于99.8%。2、杂散光是指测量某个波长值时到达探测器的其他波长的光。抑制杂散光的能力是光谱仪的一个重要指标。CDS 2100 的杂散光小于0.01%。3、动态范围是仪器能测量的最大不失真信号和最小信号之比。它表征的是仪器测量大信号和小信号的能力。通常很多光谱仪指标上写的是可以测到很大，但实际上测到大信号时就不稳定，这就是动态范围不够。特别是我们这种应用，采用一台光谱仪搭配两个球，既要测量单颗LED 又要测灯具。LED 的光通量比较小，而灯具的光通量非常大，动态范围一定要很高。CDS 2100 动态范围30000:1，完全可以满足要求。4、灵敏度。灵敏度是考量光谱仪的一个重要因素，它表征的是光谱仪对于弱信号、信号变化的响应速度和程度。CDS 2100 采用薄型背照式阵列CCD，极大的提高了量子效率同时缩短了积分时间。

积分球原理

前言：在分光光度计中，一个是作为检测器用的光电倍增管，另一个是作为附件用的积分球，两者看似没有直接的联系，实际上，积分球的问世和使用正是弥补了光电倍增管在检测多样化样品时的自身缺陷。而对于积分球检测器这种附件，许多仪器使用者了解甚少，甚至没有听说过。为此，本文针对这两者的关系做一简单介绍，以飨读者。 1．光电倍增管的使用：光电倍增管英文名称是photomultiplier tube，简称PTM。在目前的一些双光束分光光度计中经常使用光电倍增管作为检测器。由于光电倍增管具有灵敏度高，噪声低及响应速度快的特点，所以被广泛地应用在许多光学仪器中作为检测器，这是众所周知的常识。 2．光电倍增管的结构：光电倍增管有侧窗式和端窗式两种，在实际应用范围里又以侧窗式居多，因此、本文以R928型侧窗式光电倍增管为例加以介绍。 R928型光电倍增管有11个电极，分别为：1个光阴极（Ｋ），9个倍增极，也称打拿极（DY）和1个阳极（P）；外观图和内部图如图－1，图－2所示：图－1、R928型光电倍增管外观图

4．光电倍增管灵敏度特性的分析：虽然光电倍增管有许多优点，但暇不掩玉，该器件自身也有两个致命的缺陷； ①灵敏度因强光照射（这也就是为何仪器在通电的情况下样品室盖子不能打开的原因）或因照射时间过长而降低，停止照射后又部分地恢复；鉴于光电倍增管的这种特性致使它随着使用时间的累加，灵敏度会逐渐下降（一般从长波长开始下降，俗称“红外紫移”）且噪声输出却逐渐加大，直至被弃用。我们把这种现象称为“疲乏效应”。 ②光阴极表面各点的灵敏度不是均匀的，而是根据入射光束的输出变动而定。对于第一个缺陷由于有个时间的累积过程，故负面效应在短时间内不是很凸显；但是对于第二个缺陷，却直接影响着不同样品的在线分析结果。于是就引出了一个关于光电倍增管灵敏度特性这样一个概念的分析。侧窗型光电倍增管由于光电面（光窗）的弧形结构及电极的几何形状等原因，致使光阴极表面各个位置上的灵敏度是不均匀的，但是造成这种不均匀的原因不是光阴极表面本身，而是入射光束（或光斑）作用在光阴极光电面上不同的位置（locality）所致。形象地说，就是入射光束照射在光阴极表面上不同的位置会直接影响着阳极灵敏度的高低（即阳极输出电流的大小），这种特性关系见图－4所示：图－4、光电倍增管的灵敏度特性我们从上面示意图可以看到，入射光束作用在光电倍增管光电面上的位置不同会改变其输出的灵敏度；水平位置对灵敏度的影响最为明显，垂直位置其次。如果入射光束照射在光电面的水平方向的边缘时，甚至使检测器失去了放大功能，这也就是为何仪器在更换光电倍增管后需要仔细地调整管子与入射光束的垂直角度和高低的原因。如果有机会你会发现，许多仪器上的光电倍增管的光电面（光窗）不是与入射光束形成垂直0°度角，而是有个小小的偏差角度，其原因就是为了寻找检测器最佳灵敏度位置的结果。 5．不同测试样品对灵敏度的影响：由于入射光束的强弱变化和检测器灵敏度的变化，故我们在使用分光光度计之前一般均要做基线校正，这是基本使用常识。以双光束单检测器的仪器测试液体样品为例：在测试前，两个通道的比色池内均放置了溶剂调零或做用户基线扫描，注意：这时两个通道的各种误差（包括光强、折射率、光束照射在检测器光阴极上的位置的偏差）均得到了校正，然后再测试未知样品。如果样品的浓度及结构较为简单时，也就是说样

熵增加原理

熵增加原理热力学第一定律是能量的定律，热力学第二定律是熵的法则．相对于“能量”，“熵”的概念比较抽象．但随着科学的发展，“熵”的意义愈来愈重要．本文从简述热力学第二定律的建立过程着手，从各个侧面讨论“熵”的物理本质、科学内涵，以加深对它的理解． “熵”是德国物理学家克劳修斯在1865年创造的一个物理学名词，其德语为entropie,简单地说，熵表示了热量与温度的比值，具有商的意义．1923年5月25日，普朗克在南京的东南大学作“热力学第二定律及熵之观念”的学术报告时，为其作现场翻译的我国著名物理学家胡刚复根据entropie的物理意义，创造了“熵”这个字，在“商”旁加火字表示这个热学量．一、热力学第二定律１．热力学第二定律的表述 19世纪中叶，克劳修斯（Ｒ．Ｅ．Ｃｌａｕｓｉｕｓ，德，1822—1888）和开尔文（ＫｅｌｖｉｎＬｏｒｄ即Ｗ．Ｔｈｏｍｓｏｎ，英1824—1907）分别在证明卡诺定理时，指出还需要一个新的原理，从而发现了热力学第二定律．克劳修斯1850年的表述为，不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化．1865年，克劳修斯得出了热力学第二定律的普遍形式：在孤立系统中，实际发生的过程总是使整个系统的熵值增加，所以热力学第二定律又称“熵增加原理”．其数学表示为ＳB－ＳA＝，或ｄＳ≥ｄＱ／Ｔ（无穷小过程）．式中等号适用于可逆过程．开尔文1951年的表述为，不可能从单一热源吸热使之完全变成有用的功而不引起其他变化，开氏表述也可以称为，第二类永动机是不可能造成的．所谓第二类永动机是指能从单一热源吸热，使之完全变成有用的功而不产生其他影响的机器，该机不违反热力学第一定律，它能从大气或海洋这类单一热源吸取热量而做功．２．热力学第二定律的基本含义热力学第二定律的克氏表述和开氏表述具有等效性，设想系统经历一个卡诺循环，可以证明，若克氏表述不成立，则开氏表述也不成立；反之，亦能设想系统完成一个逆卡诺循环，如果开氏表述不成立，则克氏表述也不成立．克氏表述和开氏表述直接指出，第一，摩擦生热和热传导的逆过程不可能自动发生，也就是说摩擦生热和热传导过程具有方向性；第二，这两个过程一经发生，就在自然界留下它的后果，无论用怎样曲折复杂的方法，都不可能将它留下的后果完全消除，使一切恢复原状．只有无摩擦的准静态过程被认为是可逆过程．

积分球原理教学内容

图－2、R928型光电倍增管内部结构顶视图 3．光电倍增管的简单工作原理：当入射的检测光信号（S/R）照射到光阴极（K）后，光阴极向真空中激发出光电子。这些光电子首先进入倍增系统的第一个打拿极DY1，然后通过进一步的二次电子发射，逐级通过其余的8个打拿极（DY2～DY9）而得到递增式的倍增放大；最后这些被多次放大后的电子被阳极（P）收集作为信号输出。图－3是R928电极排列及供电电路示意图：图－3、R928电极排列及供电电路示意图

熵与熵增原理

2.2 熵的概念与熵增原理 2.2.1 循环过程的热温商 T Q 据卡诺定理知: 卡诺循环中热温商的代数和为:0=+H H L L T Q T Q 对应于无限小的循环,则有: 0=+H H L L T Q T Q δδ 对任意可逆循环过程,可用足够多且绝热线相互恰好重叠的小卡诺循环逼近.对每一个卡诺可逆循环,均有: 0,,,,=+ j H j H j L j L T Q T Q δδ 对整个过程,则有: 0)( )( ,,,,==+ ∑∑j R j j j H j H j L j L j T Q T Q T Q δδδ 由于各卡诺循环的绝热线恰好重叠,方向相反,正好抵销.在极限情况下,由足够多的小卡诺循环组成的封闭曲线可以代替任意可逆循环。故任意可逆循环过程热温商可表示为: ?=0)( R T Q δ 即在任意可逆循环过程中,工作物质在各温度所吸的热(Q )与该温度之比的总和等于零。据积分定理可知: 若沿封闭曲线的环积分为,则被积变量具有全微分的性质,是状态函数。 2.2.2 熵的定义——可逆过程中的热温商在可逆循环过程,在该过程曲线中任取两点A 和B,则可逆曲线被分为两条,每条曲线所代表的过程均为可逆过程.对这两个过程,有: 0)()(=+??B A A B R R b a T Q T Q δδ 整理得: ??=B A B A R R b a T Q T Q )( )( δδ 这表明,从状态A 到状态B,经由不同的可逆过程,它们各自的热温商的总和相等.由于所选的可逆循环及曲线上的点A 和B 均是任意的,故上列结论也适合于其它任意可逆循环过程. 可逆过程中,由于?B A R T Q )( δ的值与状态点A 、B 之间的可逆途径无关,仅由始末态决定, 具有状态函数的性质。同时，已证明，任意可逆循环过程中r T Q ??? ??δ 沿封闭路径积分一周为 p V p

熵最大原理

一、熵物理学概念宏观上：热力学定律——体系的熵变等于可逆过程吸收或耗散的热量除以它的绝对温度（克劳修斯，1865）微观上：熵是大量微观粒子的位置和速度的分布概率的函数，是描述系统中大量微观粒子的无序性的宏观参数（波尔兹曼，1872）结论：熵是描述事物无序性的参数，熵越大则无序。二、熵在自然界的变化规律——熵增原理一个孤立系统的熵，自发性地趋于极大，随着熵的增加，有序状态逐步变为混沌状态，不可能自发地产生新的有序结构。当熵处于最小值, 即能量集中程度最高、有效能量处于最大值时, 那么整个系统也处于最有序的状态,相反为最无序状态。熵增原理预示着自然界越变越无序三、信息熵（1）和熵的联系——熵是描述客观事物无序性的参数。香农认为信息是人们对事物了解的不确定性的消除或减少，他把不确定的程度称为信息熵（香农，1948 ）。随机事件的信息熵：设随机变量ξ，它有A1，A2，A3，A4，……，An共n种可能的结局，每个结局出现的概率分别为p1，p2，p3，p4，……，pn，则其不确定程度，即信息熵为（2）信息熵是数学方法和语言文字学的结合。一个系统的熵就是它的无组织程度的度量。熵越大，事件越不确定。熵等于0，事件是确定的。举例：抛硬币， p（head）=0.5，p（tail）=0.5 H（p）=-0.5log2（0.5）+（-0.5l og2（0.5））=1 说明：熵值最大，正反面的概率相等，事件最不确定。四、最大熵理论在无外力作用下，事物总是朝着最混乱的方向发展。事物是约束和自由的统一体。事物总是在约束下争取最大的自由权，这其实也是自然界的根本原则。在已知条件下，熵最大的事物，最可能接近它的真实状态。

积分球式分光光度计操作规程

积分球式分光光度计操作规程 1、仪器分析原理一般有双光束测量和单光束测量两种类型。双光束积分球式分光光度仪有两个光栅和两个检测器。测量时光源只闪一次，同时测样品和参比空白。这样就克服了系统变化所带来的误差，测量数据精度较高。单光束积分球式分光光度计只有一个光栅和检测器。测量时光源闪两次，分别测样品和参比。我们所使用的Color-Eye7000A台式分光光度仪是单光束测量，使用散射/8。(照明/测量)光学原理，测量的光谱范围从360nm至750nm-可见光谱范围，以每10nm波长为一单位，并提供镜面反射元素及做穿透模式测量。 Hunter L、a、b 颜色空间是一个基于对立颜色学说的3-维矩形空间。 -L (明度）轴- 0 代表黑, 100 代表白。 -a (红-绿)轴- 正值为红; 负值为绿，0为中性色。 -b (蓝-黄) 轴- 正值为黄; 负值为蓝，0为中性色。能在视觉上感觉的所有的颜色都可以在L、a、b 矩形颜色空间上标示出。色差总是以（试样-标样）的值来计算的。 -如果?L*为正，试样比标样浅；为负，试样比标样深。 -如果?a*为正，试样比标样更红（或少绿）；为负，试样比标样更绿（或少红）。 -如果?b*为正，试样比标样更黄（或少蓝）；为负，试样比标样更蓝（或少黄） 2、仪器组成及各部件作用积分球式分光光度测色仪除了微处理器及有关电路外，有四个主要组成部分：光源、积分球、光栅（分光单色器）和光电检测器。

3、仪器分析项目及频次 4、仪器操作步骤及注意事项 4.1操作步骤 4.1.1将空白比色皿放置于样品池中，点击软件“校准分光仪” 4.1.2软件弹出如下对话框，点击“确定”。

积分球原理

积分球基本原理及其不同的涂层产品简介：积分球又称为光通球，是一个中空的完整球壳,内壁涂白色漫反射层,且球内各点漫射均匀。产品简介：积分球又称为光通球，是一个中空的,内壁涂一层平整的漫反射材料的完整球壳，其典型的功能就是收集光．收集的光被用作一个散射光源或作为测量用，例如色彩的测量，光源灯光的光度测定，荧光研究，镜子反射系数，拉漫散射样品研究，激光&LED的测量等。技术特性：

积分球的基本原理：积分球又称为光通球，是一个中空的完整球壳。内壁涂白色漫反射层，且球内壁各点漫射均匀。光源S在球壁上任意一点B 上产生的光照度是由多次反射光产生的光照度叠加而成的。由积分学原理可得，球面上任意一点B的光照度E为：公式(1)中，E1为光源S直接照在B点上的光照度，E1的大小不仅与B点的位置有关，也与光源在球内的位置有关。如果在光源S和B点间放一挡屏，挡去直接射向B点的光，则E1=0，因而在B点的光照度为：公式(1) 公式(2)中，R为积分球半径、ρ为积分球内壁反射率。R和ρ均为常数，因此在球壁上任意位置的光照度E（挡去直接光照后）与灯的光通量Φ成正比。通过测量球壁窗口上的光照度E，就可求出光源的光通量Φ。公式(2) 积分球的涂层分类：积分球涂层反射率ρ(λ)和积分球等效透过率τ(λ)是积分球最重要的质量指标。远方公司可提供三种涂层，以满足用户不同的测试需要。远方公司积分球均为良好漫反射体，采用特殊工艺喷涂，涂层不易脱落，化学稳定性好，日久不易泛黄。三种不同的反射率涂层：

(1)远方专有诗贝伦SPEKTRON涂层：对波长为380nm到780nm的可见光的反射率稳定在80%左右． (2)高反射率涂层：对波长为400nm到500nm的光的反射率在94%到98%之间，随着波长的增加，反射率逐渐增大；对波长在500nm到1500nm的电磁波的反射率稳定在97%到99%之间． (3)普通BaSO4涂层：对波长在380nm到450nm之间的电磁波的反射率大于等于90%;对波长在 450nm到800nm的电磁波的反射率大于等于93%。 THREE COATINGS ( 1 ) SPEKTRON Coating Reflectivity反射率：ρ（λ）≈80% (380nm~780nm)

社会的进步与熵增原理

社会的进步与熵增原理作者：时东陆文章来源：世纪中国如果我们能看到橡皮筋的分子结构，我们会发现它的结构在拉紧和放松的状态时是不一样的。放松的时候它的分子结构像一团乱麻交织在一起。而在把橡皮筋拉长的时候，那些如同链状的分子就会沿着拉伸的方向比较整齐地排列起来。于是我们可以看到两种状态：一种是自然，或者自发的状态。在这种状态下结构呈“混乱”或“无序”状。而另一种是在外界的拉力下规则地排列起来的状态。这种“无序” 的状态还可以从分子的扩散中观察到。用一个密封的箱子，中间放一个隔板。在隔板的左边空间注入烟。我们把隔板去掉，左边的烟就会自然(自发)地向右边扩散，最后均匀地占满整个箱体。这种状态称为“无序”。在物理学里我们可以用“熵”的概念来描述某一种状态自发变化的方向[熊吟涛，1964；Cengetl & Boles，2002]。比如把有规则排列的状态称为“低熵”而混乱的状态对应于“高熵”。而熵则是无序性的定量量度。热力学第二定律的结论是：“一个孤立系统的熵永不减少。”换句话说，物质世界的状态总是自发地转变成无序；“从低熵”变到“高熵”。比如，当外力去除之后，整齐排列的分子就会自然地向紊乱的状态转变；而箱子左边的烟一定会自发地向右边扩散。这就是著名的“熵增定律”。然而第二热力学定律仅仅是在科学上应用于物质世界。那么它是否可以用来解释人类社会的发展？如果要回答这个问题，我们首先必须定义人类社会状态的“无序”程度，然后寻找它在历史进程中的自然走向。但是如何来定义社会状态的“无序”程度呢? 这也许是问题的关键。因为我们必须首先定义什么是相对更加“紊乱”的状态。让我们再来看一个极为简单的例子。就用大家熟悉的围棋。如果我们先把白子在棋盘的一边摆成一排，然后紧接第一排再用黑子与其平行也摆成一排。我们按照这种规则继续排下去，就可以得到黑白相间的平行排列。我们也可以每两排，或三排黑白子相间地排列下去。或者在棋盘上画出大小不同的区域。在每个区域中放入完全白色或黑色的棋子。以上这些排列都可以定义为“有规则的”状态。而这种状态对应于“低熵”。如果我们把这种排列完全打乱，比如把黑子和白子混乱地排放在一起，那么这是一种相对“紊乱” 的“高熵”状态。而混乱的极端是黑白子完全“均匀地”混合在一起。如果我们可以在人类社会中找出和棋子对应的状态来，那么就有可能定义社会的熵并进一步分析熵增现象。对于人类，我们可以从文化的、政治的、社会的、道德的、还有商业的等几个方面去分析和观察。我们首先来讨论文化的状态。从围棋的例子中可以看出，有规则排列的棋子有一个特点，那就是在黑白棋子之间我们可以定义非常清楚的边界。对于混乱排列的情况，边界的定义就发生一定的困难。对于完全均匀混合的黑白棋子，我们无法定义任何边界。我们可以认为文化也是有边界的。一般来说，文化的边界在某种意义上可以与国家的边界吻合。比如，我们比较容易定义法国文化和日本文化的区别。当然世界上还可以找到许多文化的边界，如非洲文化和中国文化等等。这种情况类似于围棋的一种有规则的排列。或者可以说，如果世界的文化是相对有序的，那么它处于一种相对低熵的状态。我们现在来分析文化随时间的变化。我们仅仅就近代而言，比如20世纪初到二战之后的时期，世界有清楚的文化边界。在

积分球检测器的构造和原理教学教材

6．积分球检测器的构造和原理：积分球附件其实就是一个特殊的检测器，它的英文名称是Integrating Sphere；其结构示意图如图－6所示：图－6、积分球检测器结构示意图从图－6中可以看到，积分球的外观确是个中空的球体，外壁由金属构成，内壁涂有扩散率很高的物质，如：硫酸钡(BaSO4)或诗贝伦(SPEKTRON)；硫酸钡涂层的积分球价格较便宜，等效透过率的基线平坦度Tλ稍差，但反射率(Pλ)较高，可达到Pλ≥0.92；而诗贝伦涂层的积分球刚好与硫酸钡涂层的相反，它的基线平坦度Tλ更趋于平直，但反射率稍差，Pλ≥0.80。它的内径可以做到从几十毫米～几百毫米不等；但内径越大则价格也越贵。沿球体的直径，对开两个圆口，一个为入光口、一个为反光口。入光口处可以放置液体或固体样品，以做透过率测试之用；这时、反光口处则要放置由氧化铝(Al2O3)制成的副白板作为扩射元件，如图－6所示；如果需要测试固体样品的反射率，则要将样品放置在副白板处，而副白板是否仍然需要继续使用，这就要视样品的性质而定了。如果样品完全不透明，则无需使用副白板；如果样品透明或半透明状，则一般仍需使用副白板，只是该白板要放置在样品的后面做衬底之用。但是无论是测透射还是测反射，具有各向异性的样品光束在积分球体内进行全方位的漫反射,最后一个被平均化了的光信号被置于积分球底部（或上部）的光电倍增管接收并加以进一步的放大。这就是积分球检测器的简单放大原理。这种积分球检测器的优点是克服了传统的单一使用光电倍增管作为检测器所产生的弊病，对于不同的样品光束的形状则无需再加考虑了，使光电倍增管的光电面接受的光束形状和位置几乎一致，最终使测试精度得以提高了。图－6只是积分球结构和原理的示意图；实际上的积分球需要开两组窗口，每组两个光口，一个入光口，一个反光口，共四个光口。两组窗口可以互为垂直，也可以互为平行；一组窗口作为样品光束用，另一组为参比光束用。下面介绍实际的积分球的结构和用法。

熵增

生命如何被熵增毁灭物理化学的知识告诉我们，物质的能量活动都无一例外地服从热力学的基本规律。根据热力学第二定律：一个孤立系统中的熵一定会随时间的延长而增加，即所谓熵增原理。熵增过程是一个自发的由有序向无序发展的过程(Bortz, 1986; Roth, 1993)。早在1947年薛定鄂就曾高瞻远瞩地指出了熵增过程也必然体现在生命体系之中(Schrodinger 1947)。人体是一个巨大的化学反应库，生命的代谢过程建立在生物化学反应的基础上。从某种角度来讲，生命的意义就在于具有抵抗自身熵增的能力，即具有熵减的能力。在人体的生命化学活动中，自发和非自发过程同时存在，相互依存，因为熵增的必然性，生命体不断地由有序走回无序，最终不可逆地走向老化死亡。几十来年，熵增衰老学说曾经多次被不同领域的科学家提起(Sacher 1967; Bortz, 1986; Roth, 1993)，但由于种种原因，又被长时间地打入冷宫。主要的问题似乎在于：熵增衰老学说往往被讥讽忽略了“熵增原理的前提条件必须是一个封闭的能量体系”。对于生活中的每一个人，其身体都是一个开放的能量体系。微观地来看，机体中的每个细胞也都是一个个开放的能量体系(Kirkwood, 1999)，在正常状态都可以获得足够多的能量供应而获得熵减。其实，熵增衰老学说苦苦思考和努力挣扎而企图解释的不是给生命体补充能量的问题，而是：生命体的哪些组织的哪些分子发生了哪些增龄性的熵增变化。这个问题的解答长期以来一直让人望洋兴叹，直到今天才逐渐柳暗花明(Yin, 2003; Yin & Chen, 2005)。这个问题的生化表述，已在本文前面的章节里得到了充分的讨论。就是生命活动中种种自发产生的生化副反应造成的失修性损变，主要包括自由基氧化、非酶糖基化、蛋白质交联等等。这里的失修性损变即为熵增的分子表现形式，例如蛋白质的共轭交联是放能过程而使生命体系熵增（参见图1），带有随机性质的交联产物无法被常规蛋白质酶降解而逐渐蓄积。在自由基氧化、非酶糖基化这两大类最主要的与衰老相关的生化副反应的衬托下，羰基应激造成的积累性交联则似乎位于自发性无序化过程的核心位置。当日常生命活动的种种应激制造大量生化副反应产物时，氧化还原系统层层设防，

关于积分球测试的总结

关于积分球的总结 1.积分球的结构与基本原理积分球，一般只能用来测试全方位发光的光源的色温、光通量、色坐标、色容差、光效和光谱带，非全方位发光的光源只能测色温不能测光通。色容差是指表征光色电检测系统软件计算的X,Y 值与标准光源之间差别。数值越小，准确度越高。光效是指光源所发出的总光通量与该光源所消耗的电功率（瓦）的比值，单位为lm/w 。如A 灯与B 灯总光通均为100lm ，A 灯所耗为10W ，B 灯为20W ，那么就可以认为A 灯比B 灯要节能。积分球的基本原理是让光源在球的中心发光，发出的光射到球内壁的涂层上产生漫反射，漫反射出来的光再经过漫反射，不断循环直至整个球内表面的光通量一致，那么在球壁上安装的探头读出的就是光源发出的光通量。但是，得到这个结果的前提是探头与光源之间必须要有一块涂有相同涂层的隔板挡住，避免光源发出的光直接照到探头。实验室的积分球是一个由铸铁构成的空心球状物，内壁涂有一层白色的粗糙涂层，主要成分为硫酸钡，主要用来产生漫反射，使整个球面的光强一致。球壁上有开孔，用来安装探头，探头连到外置的一台高精度快速光谱辐射计。实验室用的积分球上装有两个探头，其中一个为测量用探头，一个为感光探头。两个探头必须同时使用才能使测量正常进行。光源与探头之间装有一块涂有与球内壁相同涂层的挡板，除此之外球内还装有用来安装荧光灯的支架和安装钨丝灯的支架。球内光源的供电由外部的交流稳压电源提供，同时接有一台功率计对电参数进行监控。图1. 积分球内部结构探头位置挡板钨丝灯灯座荧光灯支架

图2 3m积分球内的辅助光源实验室中积分球直径主要有1m、1.75m以及3m。试验时要根据不同的灯具选择不同直径大小的积分球进行测试，一般以灯具直径的1.5倍作为参考的标准。3m的积分球与其他两个相比，内部多一辅助光源。辅助光源的作用是用来弥补灯具因形状等的原因而造成测量时光通量的损失。三者除了结构大小不一外，所能测量的光通量的量程也是不一样的，测量时要注意量程的选择。 2.积分球的测量方法介绍 2.1 相关定义介绍（1）背景信号：可以理解为在无信号输入的时候，系统中仍输出的一些杂波信号。例如在积分球中光源未点亮，将球体密封，此时读出的光通量应为0，而实际上仍能读出很小的一些信号，此类信号可以认为是背景信号。（2）侦测极限：指设备或测量方法能测量的最小极限。在使用设备时，为了避免背景信号的干扰，通常要先校零也就是将背景信号滤掉。换言之，所有比背景信号小的信号都会被滤掉，即背景信号可以理解成是这个设备的侦测极限。（3）标准灯：用于复制和保持光度、辐射度量的单位及量值传递的各种电光源。它们是光学辐射计量中的标准量具，也就是一种经过校准的，在校准条件下（特定电流或特定电压）能发出固定光通量的灯具。 2.2测量方法与分布光度计不一样的是，积分球采用的是相对比较法的测量。实际测量值是通过跟标准灯比较计算得出的，所以测量时一般需要先用标准灯定标。定标的意思就是用标准的灯具去让设备去建立一个标准，用来与实际测量值做对比。实际上定标过的设备，用不同的标灯进行查验，得出的特性值仍然存在一定的误差。误差有大致分为两种形式，一种是固定数值的误差，如图。图中的y轴代表误差的大小，可以看出每个测试出来的误差都是10，这就是一种固定数值误差的理想体现方式。

理想积分球

北京交通大学实验报告模块（课程）名称建筑物理光学实验名称积分球法测量光源光通量学号09291112 实验班编号 2 仪器组号姓名金雅雯同组者凌苏扬，刘南甫，孙荣鑫，王爽实验日期2012年4月23日完成日期2012年6月3日本实验所用学时统计预习 1 实验 4 报告 1 总计 6 评阅意见：成绩：教师签字年月日

一．实验目的光通量是光源的基本参数。利用积分球检测光源的光通量，是研究和测定光源发光特性的基础实验；学会对所测光源的颜色、色调与色温进行定性分析，以提高对色彩的分析及处理能力。二．实验内容利用积分球、标准灯炮，测定待测光源的光通量。三．实验要求 1. 正确使用积分球，在光源冷却后进行更换。在积分球球心处设有能固定光源的接线灯架，在球心测光窗口之间，距球心为1/3球半径处装置一块遮光挡板，挡板的大小应刚能遮蔽测光窗口，使光源的直射光线不能进入窗口，挡光屏面对窗口的一面必需涂刷与球内表面相同的涂料，而另一面则涂以能获得最大反射率的涂料。各种待测光源在光通量测定前需有足够的点亮时间，测定时要在额定电流下预热3～5min,待光流稳定后才能进行照度测量。如待测光源是荧光灯，由于它要在球内装设测温表和温控装置以控制球内温度。 2. 根据测试数据，分析结果。 3. 正确使用仪器四．实验仪器

1．积分球；测定光源光通量的主要设备是积分球。积分球是一个直径为1～5m的空心圆球，球的内表面用无选择性反光材料涂刷成均匀扩散表面，使得球壁的任何一个部分面积都能同等地受到其余面积反射过来的光线的照射，所以积分球内壁各处的照度大小都相等。积分球是由两个半球壳体合拢而成的空心圆球，球的直径D可为1～5m，其最小尺寸可视被测灯的尺寸大小而定，一般以不小于被测灯尺寸的6倍为宜，如能再大一些就更好，适当大一些的积分球的固定支架要能作前后移动，使这个半球能放开和合拢，以便进行光源和灯具的安装、拆卸操作。积分球的构造可参见图1。球的内壁上要涂刷具有均匀扩散性质的白色涂料，涂料的反射率ρ为0.8，尤光泽，尽可能对不同光谱无选择性，涂料的推荐配方及涂刷方法附注于后面。球壳的一边开设一个测量窗口，用来安装测光装置——照度计的接受器，窗口里要加设一个可变光阑，调节阑上的调整螺钉，可以控制光电池上接收的光通量大小，借以扩大设备的测光范围。光阑关闭后还可对光电池起保护作用，避免光电池在不使用时长时间在强光下曝光造成它的灵敏度降低。在积分球球心处设有能固定光源的接线灯架，在球心测光窗口之间，距球心为1/3球半径处装置一块遮光挡板，图1 积分球构造示意图挡板的大小应刚能遮蔽测光窗口，使光源的直射光线不能进入窗口，挡光屏面对窗口的一面必需涂刷与球内表面相同的涂料，而另一面则涂以能获得最大反射率的涂料。各种待测光源在光通量测定前需有足够的点亮时间，测定时要在额定电流下预热3～5min，待光流稳定后才能进行照度测量。如待测光源是荧光灯，由于它要在球内装设测温表Array和温控装置以控制球内温度。（2）照度计照度计的量程应为0～100000lx；照度计应配有余弦修正和颜色校正装置。（3）标准光源 2．标准灯泡；作为比较测量用的标准光强灯泡，使用Ⅱ级标准光强灯炮，由直流稳压电源供电。如果待测光源是荧光灯，对比测量的光源也要照度计