Тепловые излучатели и нетепловые излучатели

При нагревании обычных твердых тел, при определенной температуре они начинают накаливаться, т.е. излучать свет. Это не зависит от свойств материала. Цвет испускаемого излучения зависите от температуры, но опять же, не зависит от материала. В таблице ниже приведены температуры и цвет светового излучения.

Температуры приводятся как в знакомых всем градусах Цельсия или стоградусной шкалы (С), так и по абсолютной шкале Кельвина (K). Последняя начинается с абсолютного нуля или —273 °С, нижайшей из существующих температур. Точка замерзания воды, таким образом составляет 0 °С или 273 K, а точка кипения воды — 100 °С или 373 К. В абсолютной температурной шкале минусовые значения не используются.

Выработка света с помощью нагревания не очень эффективна, но удобна. Вольфрамовая лампа накаливания — наиболее распространенный тепловой излучатель. В этой лампе электрический ток, проходящий через металлическую нить накаливания, нагревает ее достаточно, чтобы она излучала белый свет. Чтобы защитить металл от сгорания, нить накаливания обычно закрывают вакуумной колбой, колба может также заполняться азотом или другим инертным газом, как, например, в криптоновых лампах.

Вольфрамовая лампа обычно излучает порядка 4—8 % подающейся на нить энергии в виде света, остальная часть энергии расходуется на выработку тепла. Тепловые излучатели включают осветительные приборы, генерирующие свет за счет пламени взрыва, свечей и т.п. В химических вспышках одноразового действия магний, алюминий или цирконий взрываются — в буквальном смысле — в кислородной среде. Станинные дуговые лампы с угольными электродами, солнце и все другие источники света, вырабатывающие его посредством нагревания, также являются тепловыми излучателями. Они обладают сплошным (непрерывным) спектром.

Нетепловые излучатели. Нагрев — не единственный способ выработки света. Некоторые источники света при излучении почти не нагреваются. Люминесцентный свет генерируется без нагревания — свечение образуется за счет электрического возбуждения атомов определенных газов в стеклянной трубке. Такие источники света часто называют «холодным освещением», поскольку свет здесь вырабатывается без значительного повышения температуры.

В отличие от тепловых излучателей, нетепловые излучатели обладают прерывистым (дискретным) спектром. Основные виды нетепловых излучателей, с которыми нам приходится иметь дело — это газоразрядные лампы, такие как электронные вспышки, люминесцентные лампы, неоновые лампы, натриевые лампы и ртутные лампы. Кроме указанных, существуют и такие способы, как генерирование света за счет химических реакций определенных материалов (химическая люминесценция) и за счет электрических полей (электролюминесценция).

Существуют следующие виды люминесценции:
Фосфоресценция (послесвечение). После облучения светом некоторые вещества (так называемые люминофоры, не обязательно содержащие соединения фосфора) продолжают светиться даже после прекращения стимулирующего излучения. Примерами люминофоров являются гнилое дерево, люминесцентные материалы, использующиеся для шкал часов и приборов, и т. д.

Флуоресценция. Другие вещества, например флюорит, испускают свет при облучении, но прекращают вырабатывать свет сразу после выключения возбуждающего излучения.

Таким возбуждающим излучением может быть как видимый свет, так и ультрафиолетовое, рентгеновское или электронное излучение. На внутреннюю поверхность бытовых люминесцентных ламп нанесено люминесцентное покрытие, которое начинает излучать видимый свет при попадании на него УФ-излучения газового разряда. Покрытие, таким образом, преобразует коротковолновую УФ энергию в видимые лучи с большей длинной волны. Нечто подобное происходит и в телевизионном кинескопе. Здесь цветовые точки загораются при попадании на них излучения электронной пушки. Подобно этому рентгеновский экран светится при попадании на него (невидимых) рентгеновских лучей. Большинство видов фотобумаг содержит оптические отбеливатели, также как и современные моющие средства для «супер-отбеливания». Эти средства содержат красители, флуоресцирующие в видимом синем диапазоне при возбуждении УФ излучением. Поскольку большинство источников света излучает УФ, материалы, обработанные такого рода осветлителями, кажутся ярче или белее человеческому глазу.