光源相對光譜能量分布的測量

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1、光源相對光譜能量分布的測量摘要隨著新型光源的不斷產(chǎn)生，光源的光譜分辨率在測量中變得日益重要，而光源的光色特性及其表征量如色坐標、色溫和顯色指數(shù)等是由光源的光譜能量分布決定的，所以需要更好地了解光源的光譜分布特性。一般的光源是不同波長的色光混合而成的復(fù)色光，如果將它的光譜中每種色光的強度用分光光度計測量出來，就可以獲得不同波長色光的輻射強度的數(shù)值。本文介紹使用紫外可見分光光度計測量光源相對光譜能量分布的方法。關(guān)鍵詞UV光源相對光譜能量分布原理儀器記錄的是光源中各種不同波長色光的輻射能。若以φe表示光的輻射能，λ表示光譜色的波長，則定義：在以波長λ為中心的微小波長

2、范圍內(nèi)的輻射能與該波長的寬度之比稱為光譜密度。寫成數(shù)學(xué)形式：φe(λ)=dφedλ（W/nm）通常光源中不同波長色光的輻射能是隨波長的變化而變化的，因此，光譜密度是波長的函數(shù)。光譜密度與波長之間的函數(shù)關(guān)系稱為光譜分布。在實用上更多的是以光譜密度的相對值與波長之間的函數(shù)關(guān)系來描述光譜分布，稱為相對光譜能量分布，記為S（λ）。若以光譜波長λ為橫坐標，相對光譜能量分布S（λ）為縱坐標，就可以繪制出光源相對光譜能量分布曲線。儀器及測定條件儀器裝置：UV-2450測定方式：能量狹縫寬度：5.0nmPM增益：1方法選擇有代表性的光源，將其分成兩組，一組是以發(fā)光二極管（LE

3、D）、激光器二極管和熒光燈為代表的弱光源，另外一組是以鹵鎢燈為代表的強光源。1．弱光源的測定a.發(fā)光二極管（LED）分別取紅、橙、綠三種顏色的發(fā)光二極管，通過獨立電源為其供電，點亮后，將其放在紫外可見分光光度計的光源入射窗口，透過狹縫觀察窗口，使最強光斑通過入射狹縫。設(shè)置儀器的測量參數(shù)，記錄其380-780nm的發(fā)射光譜。結(jié)果如圖1，由測定結(jié)果可知，其紅橙綠三種二極管的中心波長分別在649nm、597nm和502nm。170圖1三種發(fā)光二極管的光譜分布曲線b．激光器二極管選擇紅色光光電鼠標作為樣品，測定結(jié)果如圖2，由譜圖可知，激光器二極管的發(fā)射譜線呈現(xiàn)以633

4、nm為中心波長的振蕩形式分布。圖2激光器二極管的光譜分布曲線c．熒光燈管選擇三只不同品牌的額定功率20W的熒光燈管，用支架固定，啟輝點燃后測定其光譜分布，結(jié)果如圖3所示。圖3熒光燈管的光譜分布曲線171由光譜分布曲線可知，熒光燈管的能量主要集中在310-400nm波長段，另外在578、546、436和404nm等波長處有特征發(fā)射譜線。由發(fā)光二極管（LED）為代表的弱光源，通過紫外可見分光光度計可以直接測定出光源的光譜能量分布曲線。2．強光源的測定用紫外可見分光光度計測量如鹵鎢燈類照明光源的相對光譜能量分布時，須采用與標準光源相比較的方法。本方法中使用D204通

5、用標準光源校準儀器。標準光源的光譜輻射強度是已知的，可以表示為Ss(λ)。先測量標準光源，獲得光譜響應(yīng)曲線Rs(λ)。然后測量待測光源，獲得光譜響應(yīng)曲線Rt(λ)。待測光源的相對光譜能量分布St(λ)等于：Ss(λ)XRt(λ)Rs(λ)式中:Ss(λ)為標準光源光譜能量分布，Rt(λ)為待測光源光譜響應(yīng)曲線，Rs(λ)為標準光源光譜響應(yīng)曲線。圖4是標準光源的相對光譜功率分布和光譜響應(yīng)曲線，圖5是待測光源光譜響應(yīng)曲線和計算出來的待測光源的相對光譜能量分布曲線。此曲線符合普朗克軌跡。圖4標準光源D204圖5待測光源172