1. Основные положения

1.1. Тепловое излучение

Все материалы при температуре выше абсолютного нуля имеют электромагнитное излучение за счет теплового движения атомов. Оно имеет непрерывный спектр, определяемый как функция температуры и эмиссии излучающего материала. В светотехнике температура источников света определяется по Кельвину (единица измерения "Кельвин" [K]). Инфракрасное излучение имеет нелинейную зависимость от температуры. Максимальные значения излучения смещаются с увеличением температуры в диапазон коротких волн (закон распределения Вина)

Спектральная излучательная способность материала определяется коэффициентом эмиссии е, являющимся функцией длины волны и температуры. Он является отношением излучения материала к излучению абсолютно черного тела.

Коэффициент эмиссии вольфрама, который используется для изготовления нити накала в галогенных лампах, имеет то преимущество, что его максимальное излучение находится в видимом спектре.

Тепловое излучение материала, поглощающего все падающие на него излучения, зависит исключительно от его температуры. Идеальным является так называемое абсолютно черное тело.

Рис.1. Излучение абсолютно черного тела (Планка)

Среди всех тепловых излучателей оно имеют наивысшую излучательную способность. Его коэффициент эмиссии равен 1 (независимо от температуры и длины волны). Так как в природе не существует абсолютно черных материалов, подобные создаются в специальных исследовательских лабораториях. Излучение абсолютно черного тела определяется законом Планка. Он показывает, как с ростом температуры все большая часть излучения приходится на видимый и инфракрасный диапазон.

1.2. Видимое излучение

Светом называется та часть спектра электромагнитного излучения, которую воспринимает глаз человека. Эта область находится между 380 нм и 780 нм. Видимый спектр электромагнитного излучения не имеет четких границ, поскольку они зависят от мощности излучения, которое достигает сетчатки и от чувствительности глаза наблюдателя. Для восприятия света в глазу имеются 2 типа рецепторов (чувствительных органов):

-- колбочки обеспечивают восприятия основных цветов (дневное зрение) с максимальной светочувствительностью в желто-зеленом диапазоне, при длине световой волны λ= 555нм (график дневного зрения V(λ))

-- высокочувствительные палочки обеспечивают черно-белое восприятие (ночное зрение), с максимальной светочувствительностью в зеленом диапазоне, при длине световой волны λ= 507нм (график ночного зрения V(λ)).

V(λ) и V'(λ) спектральная светочувствительность человеческого глаза

Шкала электромагнитных волн

Обозначение Волновой диапазон

Ультрафиолетовое излучение - C (УФ-C) -- 100 - 280 нм Ультрафиолетовое излучение - B (УФ -B) -- 280 - 315 нм Ультрафиолетовое излучение - A (УФ -A) -- 315 - 380 нм Видимый свет ---------------------------------------------- 380 - 780 нм Инфракрасное излучение A (ИК-A) ----------------------- 780 нм - 1,4 мкм Инфракрасное излучение B (ИК -B) ---------- 1,4 - 3 мкм Инфракрасное излучение C (ИК -C) -------------------------- 3 мкм - 1мм

Рис.2. Спектр электромагнитного и оптического излучения