光源原理复习题

第二章普通白炽灯白炽灯是将电能转化为光能的，以提供照明的设备，其工作原理是：电流通过灯丝（钨丝，熔点达3000多摄氏度）时产生热量，螺旋状的灯丝不断将热量聚集，使得灯丝的温度达2000摄氏度以上，灯丝在处于白炽状态时，就象烧红了的铁能发光一样而发出光来。

灯丝的温度越高，发出的光就越亮。

故称之为白炽灯。

2．热辐射的定义（温度辐射）183．黑体辐射的定义黑体是一种理想的物质；它能百分百吸收射在它上面的辐射而没有任何反射；使它显示成一个完全的黑体。

在某一特定温度下。

黑体辐射出它的最大能量。

称为黑体辐射。

白炽灯的发光原理白炽灯是将电能转化为光能以提供照明的设备。

其工作原理是：电首先被转化成了热，将灯丝加热至极高的温度（钨丝，熔点达3000℃多），这时候组成灯丝的元素的原子核外电子会被激发，从而使得其向较高能量的外层跃迁，当电子再次向低能量的电子层跃迁时，多余的能量便以光的形式放出来了。

同时产生热量，螺旋状的灯丝不断将热量聚集，使得灯丝的温度达2000℃以上，灯丝在处于白炽状态时，就象烧红了的铁能发光一样而发出光来。

灯丝的温度越高，发出的光就越亮。

故称之为白炽灯白炽灯是由发光用的金属钨丝、与外界电源相通的电极，尾部的密封部分组成。

一般将灯泡里面抽成真空或充入其它惰性气体，利用钨的熔点高的特点，将其制造成丝状，通入电流后，钨丝便发光，并有一部分电能转化为热能。

在使用白炽灯时，注意不要去处接触灯泡，第一，灯泡表面温度很高，容易烫着手；第二，灯泡在工作时，钨丝在很高的温度下变软，如果晃动灯泡，容易使灯泡损坏。

在刚开关刚闭合时钨丝最容易烧断。

灯丝材料做灯丝的材料要求具有一定的电阻率、机械强度、化学稳定性和低挥发(即高熔点)。

钨满足以上这些基本要求，当然这并不是说只有这一种材料，事实上还有铼，钼，钽，锇以及金属碳化物第五章低压水银荧光灯1．汞的物理与化学性质汞是一种化学元素，俗称水银(汞亦可写作銾)。

它的化学符号是Hg，它的原子序数是80。

它是一种很重、银白色的液态过渡金属。

因着这特性，水银被用于制作温度计。

汞导热性能差，而导电性能良好。

汞很容易与几乎所有的普通金属形成合金，包括金和银，但不包括铁。

这些合金统称汞合金(或汞齐)。

该金属同样有恒定的体积膨胀系数，其金属活跃性低于锌和镉，且不能从酸溶液中置换出氢。

通常的汞化合物中，它的化合价是 +1 或者 +2。

很少有 +3 价的汞化物存在。

纯汞是有毒的，但它的化合物和盐的毒性非常高，口服、吸入或接触后可以导致脑和肝的损伤。

因此，今天的温度计大多数使用酒精取代汞。

一些医用温度计仍然使用汞因为它的精确度高。

在标准气压和温度下，纯汞最大的危险是它很容易氧化而产生氧化汞，氧化汞容易形成小颗粒从而加大它的表面面积。

虽然纯汞比其化合物的毒性低，但它依然是一种很危险的污染物因为它在生物体内形成有机化合物。

最危险的汞有机化合物是C2H6Hg，仅数微升接触在皮肤上就可以致死。

汞是一种可以在生物体内积累的毒物，它很容易被皮肤以及呼吸和消化道吸收。

水俣病是汞中毒的一种。

汞破坏中枢神经组织，对口、粘膜和牙齿有不利影响。

长时间暴露在高汞环境中可以导致脑损伤和死亡。

尽管汞的沸点很高，但在室内温度下饱和的汞蒸气已经达到了中毒计量的数倍2．荧光灯的特性和应用无极荧光灯即无极灯由高频发生器、耦合器和灯泡三部分组成。

它是通过高频发生器的电磁场以感应的方式耦合到灯内，使灯泡内的气体雪崩电离，形成等离子体。

等离子受激原子返回基态时辐射出紫外线。

灯泡内壁的荧光粉受到紫外线激发产生可见光。

LED被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。

近年来，世界上一些经济发达国家围绕LED的研制展开了激烈的技术竞赛。

一、简述光源的应用。

电光源 - 光源应用利用电光源照明，称为电照明：电照明按发光的方法不同可分为电阻发光、电弧发光、气体发光和荧光粉发光四类；按照明使用的性质分为一般照明、局部照明和装饰照明三类：按照明使用的方式分为连续照明和间断照明两类；按电光源的起动方式分为电压自适应和辅助触发两类等。

世界上的照明用电（照明光源的耗电量）约占总发电量的10％～20％。

在中国，照明用电约占总发电量的10％。

随着中国现代化发展速度的加快，照明用电量逐年上升，而电力增长率又不相适应，因此，研制、开发和推广应用节能型电光源已引起人们的高度重视。

电光源一般可分为照明光源和辐射光源两大类。

照明光源是以照明为目的，辐射出主要为人眼视觉的可见光谱（波长380～780纳米）的电光源，其规格品种繁多，功率从0.1瓦到20千瓦，产量占电光源总产量的 95％以上。

辐射光源是不以照明为目的，能辐射大量紫外光谱（1～380纳米）和红外光谱（ 780～1×106纳米）的电光源，它包括紫外光源、红外光源和非照明用的可见光源。

以上两大类光源均为非相干光源。

此外还有一类相干光源，它通过激发态粒子在受激辐射作用下发光，输出光波波长从短波紫外直到远红外，这种光源称为激光光源。

照明光源品种很多，按发光形式分为热辐射光源、气体放电光源和电致发光光源3类。

①热辐射光源。

电流流经导电物体，使之在高温下辐射光能的光源。

包括白炽灯和卤钨灯两种。

②气体放电光源。

电流流经气体或金属蒸气，使之产生气体放电而发光的光源。

气体放电有弧光放电和辉光放电两种，放电电压有低气压、高气压和超高气压 3种。

弧光放电光源包括：荧光灯、低压钠灯等低气压气体放电灯，高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯等高强度气体放电灯，超高压汞灯等超高压气体放电灯，以及碳弧灯、氙灯、某些光谱光源等放电气压跨度较大的气体放电灯。

辉光放电光源包括利用负辉区辉光放电的辉光指示光源和利用正柱区辉光放电的霓虹灯，二者均为低气压放电灯；此外还包括某些光谱光源。

③电致发光光源。

在电场作用下，使固体物质发光的光源。

它将电能直接转变为光能。

包括场致发光光源和发光二极管两种二、简述光源的分类及发展简史。

光源 - 分类电光源一般可分为照明光源和辐射光源两大类。

照明光源是以照明为目的，辐射出主要为人眼视觉的可见光谱（波长380～780纳米）的电光源，其规格品种繁多，功率从0.1瓦到20千瓦，产量占电光源总产量的95％以上。

辐射光源是不以照明为目的，能辐射大量紫外光谱（1～380纳米）和红外光谱（780～1×106纳米）的电光源，它包括紫外光源、红外光源和非照明用的可见光源。

以上两大类光源均为非相干光源。

此外还有一类相干光源，它通过激发态粒子在受激辐射作用下发光，输出光波波长从短波紫外直到远红外，这种光源称为激光光源。

照明光源品种很多，按发光形式分为热辐射光源、气体放电光源和电致发光光源3类。

①热辐射光源。

电流流经导电物体，使之在高温下辐射光能的光源。

包括白炽灯和卤钨灯两种。

②气体放电光源。

电流流经气体或金属蒸气，使之产生气体放电而发光的光源。

气体放电有弧光放电和辉光放电两种，放电电压有低气压、高气压和超高气压3种。

弧光放电光源包括：荧光灯、低压钠灯等低气压气体放电灯，高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯等高强度气体放电灯，超高压汞灯等超高压气体放电灯，以及碳弧灯、氙灯、某些光谱光源等放电气压跨度较大的气体放电灯。

辉光放电光源包括利用负辉区辉光放电的辉光指示光源和利用正柱区辉光放电的霓虹灯，二者均为低气压放电灯；此外还包括某些光谱光源。

③电致发光光源。

在电场作用下，使固体物质发光的光源。

它将电能直接转变为光能。

包括场致发光光源和发光二极管两种。

光源 - 发展趋势主要是提高发光效率，开发体积小的高效节能光源，改善电光源的显色性，延长寿命。

达到上述目的的具体途径是开发研制新型材料、采用新工艺以及进一步研究新的发光机理、开发新型电光源，而最为现实的途径则是改进现有电光源的制造技术，采用新型的、自动化性能好的生产设备。

人类对电光源的研究始于18世纪末。

19世纪初，英国的H.戴维发明碳弧灯。

1879年，美国的T.A.爱迪生发明了具有实用价值的碳丝白炽灯，使人类从漫长的火光照明进入电气照明时代。

1907年采用拉制的钨丝作为白炽体。

1912年，美国的I.朗缪尔等人对充气白炽灯进行研究，提高了白炽灯的发光效率并延长了寿命，扩大了白炽灯应用范围。

20世纪30年代初，低压钠灯研制成功。

1938年，欧洲和美国研制出荧光灯，发光效率和寿命均为白炽灯的3倍以上，这是电光源技术的一大突破。

40年代高压汞灯进入实用阶段。

50年代末，体积和光衰极小的卤钨灯问世，改变了热辐射光源技术进展滞缓的状态，这是电光源技术的又一重大突破。

60年代开发了金属卤化物灯和高压钠灯，其发光效率远高于高压汞灯。

80年代出现了细管径紧凑型节能荧光灯、小功率高压钠灯和小功率金属卤化物灯，使电光源进入了小型化、节能化和电子化的新时期。

电光源的发明促进了电力装置的建设。

电光源的转换效率高，电能供给稳定，控制和使用方便，安全可靠，并可方便地用仪器|仪表计数耗能，故在其问世后一百多年中，很快得到了普及。

它不仅成为人类日常生活的必需品，而且在工业、农业、交通运输以及国防和科学研究中，都发挥着重要作用。

世界上的照明用电（照明光源的耗电量）约占总发电量的10％～20％。

在中国，照明用电约占总发电量的10％。

随着中国现代化发展速度的加快，照明用电量逐年上升，而电力增长率又不相适应，因此，研制、开发和推广应用节能型电光源已引起人们的高度重视。

光源可以分为三种。

第一种是热效应产生的光，太阳光就是很好的例子，此外蜡烛等物品也都一样，此类光随着温度的变化会改变颜色。

第二种是原子发光，荧光灯灯管内壁涂抹的荧光物质被电磁波能量激发而产生光，此外霓虹灯的原理也是一样。

不同原子发光产生的光线具有相应的基本色彩，所以进行彩色拍摄时我们需要进行相应的补正。

第三种是synchrotron发光，同时携带有强大的能量，原子炉发的光就是这种，但是我们在日常生活中几乎没有接触到这种光的机会，所以记住前两种就足够了。

光源的发展史：照明的最佳光源是太阳光。

太阳以可见的光谱提供光线，千百年来，人们的眼睛已经熟悉了这种光谱。

现在人类已经开始重视对日光源的应用，一些创新的技术如侧窗、天窗、光栅板和光线管道等，可将日光引入大楼内部，作为主要的照明光源。

人工光源分物理光源与电光源物理光源主要是从人工取火开始，人工取火是一件意义十分重大的发明。

恩格斯说：“就世界性的解放作用而言，摩擦生火还是超过了蒸汽机，因为摩擦生火第一次使人支配了一种自然力，从而最终把人同动物界分开”（《马恩选集》第3卷154页）。

从这儿可以看出照明对人类的文明的意义有多么重大。

钻木取火是最古老的取火方法，据说是在上古时期，西方荒远的地方有一个遂明国，终年暗无天日，唯一靠一棵大树闪闪发光照明全国。