什么叫光源?光源的种类有哪些?


在物理学中,将能够发光的一切物体都叫光源。任何发光物体的发光过程都是电磁波的辐射过程。从不同角度把光源可分为:自然光源和人造光源;热辐射光源和非热辐射光源;普通光源和激光光源;热光源、气体放电光源、固体光源、自然光源和激光光源等。了解了光源,就能掌握摄影的主动权。为适应日常生活、生产和各种科学技术及摄影等方面的需要,必须有各种不同光学性质和结构特点的光源。在成份分析、结构研究、检验测量等方面光源都是必不可少的,同时在很多情况下,常起着关键性的作用。在摄影技术中,光源显得更为重要,因为没有光,影也就不复存在。无光无影就无从谈摄影。

1.什么叫热辐射?

发光过程就是辐射过程,要维持这一过程必须不断补给发光体以能量。不断给物体加热来维持一定的温度,物体就会持续发光。这种发光叫做热致发光,如太阳、白炽灯、碘钨灯、溴钨灯等的发光都属热致发光,或叫热光源。热辐射的微观机理是什么呢?

在热光源中,大量的分子和原子在热能的激发下,从正常的稳定态(基态)跃迁到激发态(非稳定态),在它们从激发态返回正常态的过程中,都将辐射发光(电磁波)。各个分子或原子的激发和辐射参差不齐,而且彼此之间没有联系,因而在同一时刻,各个分子或原子所发出的光波的频率、振动方向和相位也各不相同。另外,分子或原子的发光是间歇的,一个分子或原子在发出一列光波后,总要间歇一段时间后才再发出另一列光波,对同一个分子或原子而言,在不同时刻所发出的光波的情况也不一定相同(由被激发的状态决定)。就某一时刻,不同分子或原子可同时发出不同频率的光。因此宏观上看到的是复合光(白光)。

2.什么叫非热辐射?

各种气体灯的发光过程是靠电场补给能量,这样的过程叫做电致发光。某些物质在放射线、X射线、紫外线,可见光或电子束的照射或轰击下,可发出可见光束,这种过程叫做荧光(光致发光)。像日光灯管壁上的荧光物质、示波器管或电视显像管中的荧光屏的发光属于此类。有的物质在上述各种射线照射之后,可以在一段时间内持续发光,这种过程叫做磷光,夜光表上的磷光物质的发光属于此类。由于化学反应而发光的过程,叫做化学发光,如腐物中的磷在空气中缓慢氧化发出的光(如坟地上有时出现的“鬼火”)属于此类。生物体(如荧火虫)的发光叫做生物发光,仍是特殊类型的化学发光过程。应当指出,能量形式可以互相转化,上述光的各种发射过程不能截然分开,同一光源中的光发射过程也往往不是单一的,如日光灯,即可看作是电致发光(水银蒸气发出紫外线),又可认为是光致发光(紫外线激发荧光物质发出可见光)。

3.什么叫气体放电:

根据气体放电原理制成的气体灯种类很多:开放式气体放电光源;气体灯(封闭的气体放电光源)。前者有:直流电弧、高压电容火花、高压交流电弧等。后者可分:辉光放电气体发光管、汞灯、钠灯、金属卤化物灯、氙灯、脉冲灯(包括万次闪光灯),燃烧式闪光泡、原子光谱灯等。
气体放电:气体具有异电性时,电流经过气体的现象就叫做气体放电。通常情况下气体是良好的绝缘体,它怎么能导电呢?一般而言,形成电流必须具备两个条件:一要有可移动的电荷(如电子、离子等),二要有使电荷作定向运动的力(电场)。气体放电有两种:①被激放电。用火焰将气体加热成用紫外线,伦琴射线,放射性元素的射线等照射气体时,都能使气体电离而导电,但外界作用停止,气体又将恢复为绝缘体;②气体自激放电:当加在气体(两极)上的电压足够大时,即使停止外界使它电离的作用,而放电过程仍然继续,这种放电叫做自激放电,这时的电压V。叫做点燃电压。因为气体中总有少数离子存在(如宇宙射线等激发),离子在足够大的点燃电压U。作用下,获得足够的能量。当正离子到达阴极时,与阴极碰撞,可使阴极发射电子,这种电子在强电场中加速,能量增加很快。这些被加速的电子,跟中性原子或分子碰撞时,不但不为原子或分子俘获成为负离子,反而能使原子或分子因碰撞而电离,并放出电子,这种电子被加速后又与原子或分子碰撞发生新的电离,因此电子群向阴极运动过程中,电子数目急剧增加。在自激放电中,由于负离子不易形成,又因正离子的速度比电子的速度小得多,因此在气体自激放电中主要导电机构是电子。气体放电(导电)往往同时伴随着发光现象。气体放电过程与很多因素有关:一是跟气体的压强有关。当气体的压强较低时(稀薄气体),自由程就长,在相继两次碰撞的时间内积累起来的能量就大,易于碰撞电离,故容易放电;二是跟电场强度有关。通常情况下,电场强度大时容易放电;三是跟电极的形状、位置、温度、材料等都有关。因此,利用不同条件,可制造出满足各种需要的气体放电光源。其中常利用辉光放电原理制成各种荧光灯和利用弧光放电原理制成不同类型的弧光灯。

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