Optinė spinduliuotė-elektromagnetinės bangos

Optinė spinduliuotė-elektromagnetinės bangos, kurių bangos ilgis l=1nm-1mm. Galioja optikos dėsniai:atspindžio,interferencijos,difrakcijos ir pan. Šviesa-380nm-780nm regimieji spinduliai. Optinei spinduliuotei galioja banginės savybės ir kvantinės. Banginės-interferencija,difrakcija. Optinė spinduliuotė-kvantai, fotonai. UV l=1nm-380nm, skirstomi i atskiras sritis. 1)UV-A l=315 – 380nm vitaliniai spinduliai. 2)UV-B l=280-315nm eriteminiai spinduliai. 3)UV-C l=100-280nm baktericidiniai spinduliai. 4)vakuuminė l=1-100nm.Regimieji spinduliai l=380-780nm. Mėlynieji(violetiniai l=380-435nm ir mėlynieji l=435-500nm)Žalieji(žalieji l=500-565nm ir geltonieji l=565-600nm)Raudonieji(oranžiniai l=600-630nm ir raudonieji 630-780nm). IR l=780-1mm. IR-A l=780-1400nm šviesieji spinduliai. IR-B l=1400-3000nm tamsieji spinduliai. IR-C l=3000-1mm.

2.Fotobiologinio poveikio rūšys:1)šviesinis poveikis-pasireiškia žmogaus ir gyvūnų regimuoju pojūčiu, leidžiančiu jiems orientuotis aplinkoje.2)fotosintezinis poveikis-pasireiškia tuo regimieji ir ilgabangiai ultravioletiniai spinduliai užtikrina procesą kurio metu iš augalų iš mineralinių medžiagų sintezuojmos organinės medžiagos.3)fotoperiodinis poveikis-pasireiškia tuo, kad prie skirtingos kaitos ir apšvietimo trukmės yra veikiami augalai ir gyvūnai. Tamsa ir šviesa turi įtakos gyviesiems organizmams.4)terapinis poveikis-pasireiškia tuo,kad švitinimas žmonių,gyvulių,dozuotais kiekiais ultravioletinių spindulių ir regimaisiais spinduliais pagerina medžiagų apykaitą ir didina atsparumą ligoms.5)baktericidinis poveikis-kad švitinimas regimaisiais ir ul ir if spinduliai sukelia bakterijų, augalų žūtį.6)mutageninis poveikis-kad ilgai veikiant ultravioletiniais spinduliais gyvūnus ir augalus sukeliami paveldimumo pokyčiai,kuriuos galima panaudoti išvedant naujas augalų ir gyvūnų veisles.7)šiluminis poveikis-jis būna tada,kai veikiant visų rūšių optiniams spinduliams,pakeliama kūno temperatūra,galioja gyviesiems ir negyviesiems organizmams.

3.Fotobiologinio pobudzio rusys

Optines spinduliuotes energija veikia zmogu,gyvulius, augalus, mikroorgasnizmus, ir kitus imtuvus.

Fotobiologinio poveikio rusys:

1. Sviesinis pojutis – pasireiskia zmogaus ir gyvunu regimuoju pojuciu leidzianciu jiems orentuotis aplinkoje.

2. Fotosintezinis poveikis – pasireiskia tame ,kad regimieji ir ilgabangiai ultravioletiniai spinduliai uztikrina procesa kurio metu augaluose is organizmu medziagu sintezuojamos organines medziagos.

3. Fotoperiodinis poveikis – pasireiskia tuo ,kad pro skirtingos kaitos ir apsvietimo trukmes yra veikiami augalai, gyvunai. Kitaip tariant sviesos ir tamsos kaita turi poveiki gyvunu organizmams.

4. terapinis poveikis – pasireskia tuo ,kad svitinimas zmoniu, gyvuliu ir pauksciu duozuotais kiekiais ultravioletiniu spinduliu ,o taip pat regimaisiais spinduliais ir raudonaisis spinduliais pagerina medziagu apykaita ir didina organizmo atsparuma susirgimams.

5. Baktericidinis poveikis – pasireiskia tuo ,kad svitinimas ultravioletiniais spinduliais ,dideliais kiekiais raudonuju ir regimuju spinduliu sukelia bakteriju, augalu ir vabzdziu zuti.

6. Mutageninis poveikis – pasireiskia tuo kad ilgai veikiant ultravioletiniais spinduliais gyvunus ir augalus sukeliami paveldimummo pokyciai. Kuriuos galima panaudoti isvedant naujas augalu ir kitu organizmu veisles.

7. Siluminis poveikis – pasireiskia tuo , kad jis buna tuomet kai veikiant visu rusiu ultravioletiniais spinduliais pakeliama kuno temperature. Kad optiniai spinduliai sukeltu poveiki jie turi buti sugerti. Nustate Teodoras Grotas.

Optines spinduliuotes poveikis yra charakterizuojamas veikimo spektru, t.y. poveikio stiprio priklausomybes nuo bangos ilgio.

4. Spinduliuotes energiniai dydziai ir vienetai.

Tai tokie dydziai kurie vertina visa krintanti energijos srauta.

Vienas is dydziu yra spinduliuotes srautas, tai energijos kiekis spinduliais pernesamas per laiko vieneta.

,W[vatas]

- spinduliuotes srautas, W – energijos kiekis, t – laikas.

5. Sviesos dydziai

Yra tokie dydziai kurie spinduliuotes srauta ivertina pagal [V()] santykini spektrini sviesini veiksminguma.

Sviesos stipris

[kandelos] F- sviesos srautas [liumenas, lm ]

- erdvinis kampas

Apsvieta :

Jai apsvieciamo pavirsiaus plotas horizontalus tai galima uzrasyti formule

Skaistis :

Zmogaus akis reaguoja I skaisti.

6. Siluminio spindulevimo desniai

Siluminio spinduliavimo pagrindiniai desniai yra suformuoti apsoliuciam juodam kunui:

Apsoliuciai juodas kunas pilnai sugeria i ji krintanti spinduliuotes srauta. Nepriklausomai nuo kritimo kripties, spektrines sudeties polerizacijos.

Kirchofo desnis:

R₁ – kunu spindulevimo tankis

- sugerties koeficientas

Desnis kunu su vienoda temp. spinduliavimo tankiu sntykis yra lygus ju sugertu koeficiantu santykiui.

Kirchofo desni galima uzrasyti taip:

Stefano Bolcmano desnis:

Nustato rysi tarp kuno spinduliuotes tankio ir jo temperatures.

Apsoliuciai juodo kuno spektrinis spindulevimo tankis.

Matavimo vienetai

konstanta

7) Kaitinamosios lempos

Kaitinimo siūlelis - tai volframo spirale arba bispiralė. Volframo garavimo procesui sumažinti lempos veikimo metu lempa užpildoma inertinėmis dujomis arba jų mišiniais, kurių slėgis turi būti kiek galima didesnis. Normalus dujų slėgis lempose yra 600 mm gyvsidabrio stulpelio.

Lempų (iki 150 W galingumo) kolbose yra vakumas (sąlyginai jos žymimos raide B, išskyrus bispiralinių 40, 60 Ir 100 W galingumo lempų, kurios užpildomos kriptono garais. Lempos, kurių kolbos užpildytos inertinių dujų garais ir turi spiralinį kaitinimo siūlelį, žymimos raide Г, o kurių siūlelis bispiralė- raidė Б .Galingų, dujomis užpildytų kaitinimo lempų siūlelio temperatūra gali siekti net iki 3000° K, šviesinis našumas 20 lm/W, o šviesinis naudingo veikimo koeficientas iki 3,2 %, esant nominaliam tarnavimo laikui 1000 h. Paprastų vakuminių kaitinimo lempų kaltinimo siūlelio temperatūra neviršija 2400°K.

Pagrindinės kaitinimo lempų charakteristikos yra šios:

1) nominalinė įtampa,

2) spektrinė spinduliavimo sudėtis,

3) galingumas,

4) šviesos srautas,

5) šviesinis našumas,

6) tarnavimo laikas.

8) Elektros islydis dujose

Elektros tiekimas dujose zymiai skiriasi nuo elektros sroves metaluose ir elektrolituose. Charakteris ir mehanizmas elektrinio islydzio dujose ir metalu garuose priklauso nuo lempos savybiu, pridetos itampos ir sroves tankio. Dabartiniu metu placiausiai naudojamas islydis gyvsidabrio garuose. Pagrindines spinduliuotes dalis siuo atveju charakterizuojama rezonansinio spinduliavimo bangos ilgiu. Λ_r = 253.7nm. - rezonansinis bangos ilgis.

Tam kad elektros grandineje kurioje dujinui lempu nenusistovejusiame rezime teketu srove, elektronai turi pereiti nuo katodo pavirsiaus i dujas, o is duju i anoda. Elektono isejimas nuo kieto laidininko pavirsiaus reikalauja energijos sanaudu tam, kad butu iveiktas potencialinis barjeras egzistuojantis riboje tarp elektrodo ir duju. Si energija vadinama ,,isejimo darbu “ . isreiskiama elektrovoltais ir priklauso nuo katodo pavirsiaus medzegos, jo temperatures ir duju prigimties. Elektronams patekus I anodo pavirsiu, dalis energijos sunaudojama jo kaitinimui. Elektronu isejimo palengvinimui is katodo pavirsiaussaiudid naudojamos specialios priemones, pvz: elektrodai pakaitinamai arba padengiami pavirsiai aktyviomis mediziagomis, padidinanciomis katodo emisines savybes. Elektrinio islydzio dujose mehanizmas zymiai priklauso nuo islydzio sroves konturo ir terpes savybiu. Daugiausia priklauso nuo slegio. Skiriamos tokios islydzio formos: 1) ramusis islydis, harakterizuojamas gan mazos sroves tankiu (iki 10 ^-6 A/cm² ) ir pastebimo svytejimo nebuna. 2)zerintis islydis , charakterizuojamas zymiu svytejimu, islydzio sroves tankis 10^-4 A/cm² 3) lankinis islydis charakterizuojamas intensyvia elektronu emisija is katodo ir zymiu svytejimu. Islydzio sroves tankis gali siekti didelias reiksmes, desimtis ir simtai A/cm² .

13) Natrio lempa

Mazasleges natrio lempos: mazaslegeje natrio lempoje vyksta islydis natrio garuose kuriu slegis apie 1 Pa, temperatura apie 300 C Lempa skleidiz gelsva, apelsinine vienos spalvos sviesa. Bangos ilgis 589 nm. Lempa turi ir labai daug trukumu saltos isidegimas trunka apie 10 min, o vienos spalvos atspalvis sudarko daigtu spalvas. Mazasleges natrio lempos ypac tinka gatvems apsviesti nes ju sviesoje galima gerai matyti ir pilname ore dulkiu ar ruke.

Didziasleges natrio lempos: didziaslegeje natrio lempoje vyksta islydis natrio garuose. Kuriu slegis 10⁴ 10⁵ pa. Temperatura apie 750 C. Natris ivedamas i uzdegikli amalgamato arba lydinio su gyvsidabriniu pavidalu. Natrio lempos uzdegiklis gaminamas is kristalinio aliuminio oksido.

14) metalu hologenu lempa:

Tai didziaslege, placios spinduliuotes spektro gyvsidabrio lempa. Kurios uzdegiklyje be gyvsidabrio ir argono esama dar daug kitu metalu. Jie ivedami halogenidu, apskritai jodidu (metalu ir jodo junginiu pavidalu). Aukstoje islydzio stulpo temperaturoje halogenidai disocijuoje ir suzadinti laisvieji metalu ir pagal spektra tiems metalams budingomis linijomis. Halogenai yra elektriskai neigiami t.y. lengvai oksorbuoja laisvus elektronus ir tai trukdo lempai uzsidegti. Apskritai naudojama uzdegimo sistema kurianti auksto daznio nuo 20 iki 100 kHz ir nuo 2 iki 5 kW amplitudes vertes itampos impulsus tol kol itampa lempoje nukris iki normalu darba veikiancios itampos. Skirtingai negu liuminesencines lempos kurios ira mazos galios, metalu halogenu lempos galia siekia 4 kW. Jos nepakeiciamos stadionuose kur didele teritorija galima apsviesti tik is krastu.

Luminesencinės lempos konstrukcija ir veikimo principas

Bendros paskirties liuminesencinę lempa sudaro:cilindrinė kolba, galuose yra stiklinės kojelės, ant kojelių yra sumontuoti volframiniai elektrodai, bispiralinės formos, kurie yra padengti oksido sluoksniu, kuris pagerina elektronų emisiją. Lempa galuose turi trumpus cokolius kurių dėka lempa yra jungiama į tinklą. Kolbos vidinis paviršius yra padengtas plonu liuminoforos sluoksniu. Iš kolbos yra išsiurbtas oras ir įvesta argono su nedideliu gyvsidabrio kiekiu nuo 30 iki 80 miligramų. Argonas sumažina elektrodų oksido dulėjimą ir palengvina išlydžio uždegimą. Argono ir gyvsidabrio mišinys užtikrina išlydžio uždegimą geriau negu kiekvienas atskirai.

Išlydžio metu susižadina ir spindi tiktai gyvsidabrio atomai, argonas spinduliavime nedalyvauja. Elektros energijos vertimas į regimąją spinduliuotę gali būti suskirstytas į du etapus:

1) Elektrinio išlydžio gyvsidabrio garuose metu elektros energija verčiama į ultravioletinės spinduliuotės energiją.

2) Liuminoforos sluoksnyje ultravioletiniai spinduliai yra verčiami į regimuosius spindulius. Nedidelė regimųjų spindulių dalis apie 5-7% yra sukuriama pačio elektrinio išlydžio metu tarp elektrodinėje erdvėje. Liuminesencinėse lempose naudojamas liuminoforas yra miltelių pavidalo. Tų miltelių žirneliai, jų storis ir struktūra turi įtakos lempos šviesinėms savybėms. Paprastai vienas kvadratinis centimetras lempos vidinio paviršiaus turi du, tris miligramus liuminoforo.

Liuminoforas yra sužadinamas iš vidaus o spindi lempą supančią erdvę. Tam kad būtų sukurta efektyvi liuminesencinė lempa turi būti įvertinti pagrindiniai faktoriai:

1) elektrinio išlydžio gyvsidabrio garuose spinduliuotės spektras turi būti suderintas su liuminoforos savybėmis.

2) lempos giometrinių matmenų suderinimas, nuo kurių priklauso srovės tankis lempos kolbos temperatūra ir tuo pačiu slėgis tarpelektrodiniame tarpe.

Liuminoforo pagrindinės savybės turetų būti tokios:

1) liuminoforo sugerties spektras yra išsidėstęs mažų bangos ilgių zonoje negu jo spinduliuotės spektras.

2) liuminoforos spinduliuotės spektras nepriklauso nuo sugertos spinduliuotės charakterio ir yra ištisinis.

Liuminoforas nematomus ultravioletinius spindulius paverčia į regimuosius spindulius. Pagrindinės liuminoforo savybės yra šios:

1) liuminoforo sugerties spektras yra išsidėstęs mažesnių bangų zonoje negu spinduliavimo spektras

2) Liuminoforo spinduliavimo spektras nepriklauso nuo sugertos spinduliuotės charakterio. Liuminoforas visuomet išspinduliuoja ištisinį spektrą.

3) Liuminoforo spinduliavimo spektras priklauso tiktai nuo jo cheminės sudėties ir nepriklauso nuo sugertos spinduliuotės spektro.

Liuminesencinių lempų efektyvumas priklauso nuo to kaip tenkinami reikalavimai liuminoforui:

1) Liuminoforo spektrinio jautrio max turi sutapti su sužadinančios spinduliuotės spektrinių maximumų arba būti jam artimas.

2) Liuminoforas turi turėti didelį sugerties koeficientą sužadinančiai spinduliuotei ir mažą išspinduliuojamai spinduliuotei.

3) Liuminoforo eksplotacinės charakteristikos turi būti stabilios laike tiek lempai veikiant tiek ją laikant.

Liuminesencinės lempos starterinės jungimo schemos darbas

Elektrinis išlydis liuminesencinės lempos tarpelyje tarp elektrodų gali įvykti tiktai prie įtampos kuri yra lygi arba didesnė už uždegimo įtampą. Uždegimo įtampa gali būti kelis kartus didesnė už tinklo įtampą.

Tam kad būtų galima sumažinti uždegimo įtampą elektrodus pakaitina elektros srovė iki 1100-1200 Tai užtikrina elektrodų oksidinės dangos tektroninę emisiją. Uždegus lempą dirba lankinio išlydžio režime. Lempa užsidega automatiškai dėka starterio ir droselio. Dažniausiai yra naudojamas žėrinčio išlydžio starteris. Tai yra minetiurinė dujinio išlydžio lempa su bimetaliniais elektrodais.

Starterinėje schemoje lempa jungiama nuosekliai induktyvinei balastinei varžai droseliui. Droselio apvija susideda iš dviejų dalių išdėstytų ant vieno magnetolaidžio ir prijungtų prie skirtingų lempos elektrodų. Toks droselio jungimas sumažina radio trikdžius. Lygiagrečiui lempai yra prijungtas dujinio išlydžio starteris. Kondensatorius C yra skirtas radio trikdžiams sumažinti. Taip pat padidina lempos uždegimo impulso trukmę ir sumažina galimybę atrasti elektros lankui tarp starterio kontaktų. Lygiagrečiai schemai yra įjungtas kondensatorius C kuris yra skirtas galios koeficiento pagerinimui iki 0,9. Taip pat yra įjungtas iškrovos rezistorius R. Galios koeficientas yra cos

Įjungus schemą pradiniu laio momentu išlydis lempoje nevyksta kadangi lempos uždegimo įtampa yra didesnė už įtampą ant elektrodų. Starteryje vyksta žėrintis išlydis. Kadangi starterio uždegimo įtampa mažesnė už tinklo įtampą. Pradiniu laiko momentu starterio žėrntis išlydis ikaitina jo kontaktus ir juos sujungia. Lempos elektrodai kaitinami išankstinio kaitinimo srove kuri priklauso nuo tinklo įtampos, droselio varžos ir elektrodu varžos.

Išankstinio kaitinimo srovė paprastai viršija 40- 50% lempos vardinę srovę. Per1,2 sekundes lempos elektrodai įkaista iki reikiamos temperatūros ir lempos uždegimo įtampa sumažėja. Per tą laiką starterio elektrodai atvėsta išlydis starteryje užgęsta. Starterio elektrodai atsidaro ir nutraukia lempos elektrodų grandinę.

Staigus srovės sumažejimas pratekant jai per droselį iššaukia jame saviindukcijos elektrovarą kuri viršija lempos uždegimo įtampą sumažėjusią dėl elektrodų įkaitimo. Lempa užsidega ja teka degimo įtampa apytiksliai lygi pusei tinklo įtampos.

Užsidegus liuminesencinei lempai starterio kontaktai lieka atviri kadangi lempos įtampos nepakanka sukelti žėrintį išlydį starteryje.

Starterio uždegimo įtampa yra mažesnė negu tinklo įtampa bet didesnė už lempos įtampą.

Starteris tarnauja automatiniam užtrumpinimui lempos elektrodų grandinės ir staigiam grandinės nutraukimui po elektrodų įkaitimo.

Lempa DRL

Ji susideda iš storo kvarcinio stiklo vamzdelio 1, patalpinto kolboje 3 , kuri iš vidaus yra padengta liuminoforo sluoksniu 4. liuminoforas 4 verčia ultravioletinį spinduliavimą (skleidžiamą vamzdelio 1 ) į matomus spindulius ( 580 – 700 nm). Kolba 3 užpildyta angliarūgšte, kad būtų išsaugotos liuminaforo savybes.

Nuo lempos užsidegimo momento iki jos veikimo nominaliniame rėžime praeina laikotarpis 10 15 min. , kuris vadinamas lempos išsidegimo trukme. Šiuo laikotarpiu lempos įtampa keičiasi gan plačiose ribose. Lempos užsidegimo momentu įtampa ant jos beveik lygi elektros tinklo įtampai, tačiau per pirmąją sekundę jinai staigiai sumažėja iki 30 40 V , o vėliau išlėto (laike pirmųjų 20 30 s ) mažėja iki 18 –20 V. Toliau, lempai veikiant, įtampa ant lempos gnybtų (laike 5 6 min.) didėja iki 130 V. Įsidegimo periodo metu keičiasi ir kitos lempų ДРЛ charakteristikos : lempos srovė sumažėja, galingumas ir šviesos srautas padidėja. Mūsų pramonės leidžiamų dviejų elektrodų lempų standartiniai galingumai yra 250, 500, 750 ir 1000 W.

Mūsų pramonė leidžia 80, 125, 250, 400, 750 ir 100 W galingumo lempas. Keturių elektrodų dujinio išlydžio ДРЛ lempos, lyginant jas su liuminesencinėmis lempomis, turi šiuos privalumus:

didelį vienetinį galingumą ir didesnį šviesos srautą;

pagrindiniai darbo rodikliai praktiškai nepriklauso nuo aplinkos temperatūros;

daug mažesnis vario ir elektrotechninio plieno sunaudojimas PRA gamyboje vienam šviesos srauto vienetui gauti;

maži lempos matmenys ir patogus panaudojimui cokolis.

Be privalumų lempos turi ir trūkumų:

nekokia spektrinio spinduliavimo sudėtis ( mažai ilgų bangos ilgių spinduliavimo);

aukšta lempos kolbos temperatūra, dėl ko ant kolbos patekus vandeniui, ji gali sprogti;

beveik du kartus mažesnis šviesinis našumas.

Ultravioletiniu spinduliu gyvsidabrio lempa

ДРТ tipo lempa susideda iš kvarcinio vamzdelio 1 (1 pav.), į kurio galus įlituoti elektrodai 2, kurių galai apvyti oksido sluoksniu padengta spirale. Lempos išvadai padaryti iš molibdeninės folgos 3 įlydytos į kvarco kojelę 4. Užsidegimui palengvinti naudo­jama metalinė juosta 5, prijungta prie vieno iš elektrodų kondensatoriumi, kurio talpumas . Mechaniniam lempos tvirtinimui šviestuve yra padaryta metaliniai lai­kikliai 6, pritvirtinti ant storos vamzdelio dalies galų. Lempos normali darbo padėtis horizontali.

Kvarcinis vamzdelis pripildomas argono dujomis ir nedi­deliu gyvsidabrio kiekiu. Prijungus lempą prie elektros tink­lo, tarp lempos elektrodų atsiranda lankinis išlydis. Pirmo­mis nuo lankinio išlydžio atsiradimo, lempoje vyks­ta nenusistovėjęs režimas, lempa įkaista ir jos viduje padi­dėja slėgis; lempos geometrinės ašies kryptimi susidaro la­bai ryškus išlydžio kanalas, kurio temperatūra siekia Šiuo laikotarpiu keičiasi elektrinės ir šviesotechninės lempų charakteristikos. Pakartotinai įjungti užgesusią lempą galima tik po 5-10 min. Lentelėje 1 pateikta mūsų šalyje išleidžiamų lempų pagrindiniai parametrai.

Lempų spinduliavimo maksimumas yra 365 nm. Šių lem­pų darbo režimas labai priklauso nuo aplinkos temperatūros. Kaip ir visos dujinio išlydžio lempos, taip ir ši turi nei­giamą voltamperinę charakteristiką, dėl ko, jas jungiant į elektros tinklą, būtina naudoti balastines varžas, išlydžio srovei apri