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第五章 光 源 §1 概 述 任何把其它形式能量转化为光能并发射出来的物体叫做光源，可分为被动和主动发光 的光源，因此，光源这个题目太大，如图5－1 示，现只介绍在光学实验室里经常使用的光 源，例如，热辐射类型和非热辐射类型。 图5－1 光源的分类 热辐射类型光源就是将热能转化为光能的器件，从热辐射的量子理论，温度处于绝对 零度的物体都可能辐射，即为温度辐射，已知黑体是完全的温度辐射体，其它的辐射体发 射的能量在同一温度时少于黑体，理论和实验研究得出不同绝对温度下黑体的辐射亮度与 光波长的关系曲线如图5-2 示，绝对温度决定辐射的最大波长值，它们成反比关系，叫做维 恩定律：λ ＝A ／T，其中A 是常数（A=2.896×10-3 m.K ）,可见随着温度增高光波长的峰 m 值移向短波方向。非热辐射类型可能是电致发光，光致发光，化学发光或生物发光等等光 源，使用者可视具体需求和可能选用某种光源。我们只介绍常用的光源，如钨灯，钠灯， 汞灯和激光器等。图 5－3 和 5－4 分别给出卤素灯和氙气灯的发射谱线，它们来自产品广 告资料。 52 图5－2 黑体辐射 图5－3 卤素灯光谱 图5－4 氙灯光谱 53 §2 连续光谱灯 根据上述热辐射理论，光波长与温度满足一定的规律。加热铁、碳或钨等物体，可 以发射出连续光谱而成为光源。常见的为钨制成的灯，因为钨具有蒸发速率较小、发光效 率较高，灯的寿命较长等特点，钨可制成丝或带状，叫做钨丝灯或钨带灯。钨的辐射本领 见图5－5 示，可见它发射的是连续谱线。在灯泡内充氩或氮等惰性气体时，它们发射可见 光波和近红外光波，构成连续谱线，图5－6 中的a 表示光栅光谱仪测绘的白炽灯谱线，看 起来颜色白里含黄红色。钨灯工作电压用交流或直流电压，电压大小或功率大小可视需要 选择。灯泡里充有溴、碘、或其它卤元素时，是溴钨灯、碘钨灯、或卤钨灯。溴钨灯也发 射连续光谱（图5－6 的c），但更近白色，因为里边短波长成份比白炽灯发射的多。图5－ 6 的b 是钨带灯发射的谱线。溴钨灯工作电压一般在几十伏以内，交流或直流电均可，由于 工作电压不同，加热钨丝产生的温度也不 同，对应的的光波长也不同，图5－7 表示 钨带灯在不同电流加热时，测量其温度变化 的情况。实验室使用它们时要保持恒流或恒 压，同时还加有风冷，目的在于保持稳定的 工作温度，以保证在长时间点燃它们时，其 发射谱线形状和强度不发生变化或相对变 化较小。顺便提一下，钨的熔点高达 3665 Κ，采用熔化拉丝成型很难，因此，一般是 将钨粉与粘合剂混合，挤压成带状或细丝， 高温烧结固化，去掉粘合剂，得到钨丝或钨 图5-5 钨灯 带，钨丝很脆，易断。最后，还要进入玻璃 图5-5 钨灯 工艺流程，才能制成钨灯。 3000 800 2900 2800 600 c 2700 ) u.