8. klassis õppisime, et on olemas külmad ja soojuslikud valgusallikad. Külmad valgusallikad kiirgavad põhiliselt nähtavat valgust, soojuslikud valgusallikad kiirgavad lisaks nähtavale valgusele ka palju soojuskiirgust. Järgnevalt kirjeldame valgusallikaid nende spektrite kaudu.
a) Soojuslike valgusallikate kiiratud valguse spekter on pidev. Tegu on kuumade kehadega, mis kiirgavad valgust laias lainepikkuste vahemikus kõikidele kuumadele kehadele (sealhulgas tähtedele) omast musta keha kiirgust, mille värvus sõltub valgusallika temperatuurist.
Volframniidiga hõõglambi (spekter on joonisel 3.41) töötemperatuur on umbes .
Spektrilt on näha, et lisaks nähtavale valgusele kiirgab hõõglamp ka IP-kiirgust, mille intensiivsus on märkimisväärselt suurem kui nähtaval valgusel. Halogeenlamp (spekter on joonisel 3.42) on samuti volframist hõõgniidiga hõõglamp, aga halogeeniaurude sisalduse tõttu on selle töötemperatuur umbes . Halogeenlampe kasutatakse autode esituledes, koduses valgustuses ja nende kuumakindluse tõttu ka näiteks ahjudes.
Graafikutelt on näha, et kuumema halogeenlambi kiirgusmaksimum jääb lühemate lainepikkuste poole. Selgub, et see on kõigi soojuslike valgusallikate korral kehtiv fundamentaalne seaduspära: mida kuumem valgusallikas, seda sinisem valgus. Tänu sellele saab soojuslike valgusallikate valguse spektri maksimumi järgi määrata valgusallika temperatuuri. Nii määratakse näiteks tähtede pinnatemperatuurid.
b) Külmade valgusallikate spektrites (vt joonist 3.43 ja 3.44) praktiliselt puudub IP-kiirguse spektriosa, elektrienergia muutub valdavalt valgusenergiaks.
|
|
|---|---|
| Joonis 3.43. Päevavalguslambi valguse spekter. | Joonis 3.44. LED-lambi valguse spekter. |
Päevavalguslambis on töötavaks gaasiks elavhõbeda aurud, mille aatomite elektronid ergastuvad lampi läbinud elektrivoolu toimel. Ergastatud elavhõbeda aatomid kiirgavad UV-kiirgust, mis ergastab omakorda klaaskatte sisepinnale kantud luminofoori. Luminofoorid on keemilised ühendid, mis hakkavad kõrgema energiaga valguse (UV-kiirguse või sinise valguse) toimel kiirgama valgust. Joonisel 3.43 on näha päevavalguslambis kasutatava luminofoori kiirgusspekter. Spektris näeme kolme põhivärvi, mis annavad kokku valge valguse – see on iseloomulik päevavalguslampidele. Kui kasutaksime lambi klaasina puhast kvartsklaasi ilma luminofoori kihita, saaksime UV-lambi.
LED-lampide töö põhineb pooljuhtides elektronide üleminekutel energiatasemete vahel. LED-lampide kiirgus on tavaliselt ühevärviline ehk monokromaatiline. Selleks, et saada valge valgusega LED-lampe, lisatakse UV-kiirgust või sinist valgust kiirgava LEDi sisepinnale kollast luminofoori või luminofooride segu.
Uurime LED-lambi spektrit joonisel 3.44, kus on näha sinise valguse spektri piik ja kõrval kohe luminofoori kiirgusspekter. Sinine valgus ergastab luminofoori elektrone ja viimane hakkab kiirgama kollakat valgust. Kui soovime vähendada „külma“ tooni, tuleb lisada erinevaid luminofoore, mille tõttu spektri parempoolse osa intensiivsus kasvab ja valguse toon muutub „soojemaks“.
Näidisülesanne
Lahendus
Ei, sest punane valgus on madalama energiaga kui kollane valgus ja sellest ei piisa, et ergastada luminofoori elektrone suurema energiaga valguse saamiseks.
Valget valgust saab ka siis, kui kasutada korraga punast, rohelist ja sinist värvi LED-lampe. Sellisel juhul peab vaatleja olema piisavalt kaugel, et neid valgena näha, või lambid asuma üksteisele väga lähedal.
Valgusallikate spektrite uurimine annab võimaluse teha kindlaks valgusallika temperatuuri. See aitab hinnata valgusallikate sobivust igapäevaseks tarbimiseks, samuti konstrueerida külmi valgusallikaid, mille valgus tundub meile soe.
