Как подразделяются источники света в зависимости от явления вызывающего свечение

Виды источников света

Разобраться в особенностях источников света несложно, так как по сути есть всего два варианта. Причем один из них хорошо знаком всем, а второй не сложно классифицировать по видам и разобрать основные характеристики.

Биолюминесценция – яркий пример природного источника света.

Что такое источник света

Источник света – это объект, излучающий электромагнитную энергию в той области спектра, которая воспринимается человеческим зрением. Согласно законам физики, если отдельные объекты нагреваются до определенной температуры, то начинают светиться.

По сути, источником света можно назвать любой светящийся объект – будь то солнце, жуки-светлячки или разнообразное осветительное оборудование, производимое современными заводами.

Солнце – эталон для искусственного осветительного оборудования.

Виды и классификации источников света

Все варианты можно разделить на два основных типа – естественные и искусственные источники. Исходить из этого при рассмотрении вопроса проще всего, так как информацию легко систематизировать.

Естественные источники света

К этой группе можно отнести все явления природы и объекты, которые могут испускать свет, видимый человеком. Причем, излучение может быть как первичным, так и вторичным свойством объекта или явления. Все варианты в этом разделе возникли без вмешательства людей и деятельности других существ. Основные естественные источники:

1. Солнце. Хорошо знакомый всем объект, который не только излучает свет благодаря раскаленной структуре, но и является источником жизни на Земле.
2. Звезды, Луна и другие объекты из космоса. Огромное количество светящихся точек появляется на небе каждый день после захода солнца. И при этом природа свечения бывает разной. Если у Луны это отраженный свет, то другие объекты могут светиться самостоятельно. Также свечение может исходить от межгалактического газа, его также видно на некоторых участках неба.
3. Полярное сияние – еще один естественный источник.
4. Атмосферные электрические разряды также относятся сюда, хоть и вспыхивают на короткий промежуток времени.
5. Минералы и органические продукты могут светиться при окислении, то есть при горении.
6. Биолюминесценция живых организмов, яркий пример – известные всем светлячки.

Все эти варианты встречаются в естественной среде и никак не зависят от человека. Он не может регулировать их яркость и влиять на нее.

Искусственные источники света

В этом случае источником выступает любой элемент, который дает излучение в результате преобразования энергии. Практически все варианты искусственного происхождения работают от электричества. То есть, первичной энергией, которая используется для получения света, является ток.

Если исходить из физических категорий, то можно разделить все искусственные варианты на три основные разновидности. У каждой из них есть свои особенности:

— самые распространенные на сегодня. Принцип работы в том, что определенный объект (чаще всего вольфрамовая нить накала), нагревается до температуры, когда начинает излучать не только тепло, но и видимый свет. Этот вариант широко использовался первым, но сейчас его вытесняют более прогрессивные и безопасные, ведь нагревание до высоких температур – не лучшее решение во многих ситуациях. работают за счет явления люминесценции. В этом случае энергия преобразуется в оптическое излучение. Широко используются в разных отраслях, главное достоинство в том, что они не нагреваются в процессе. Еще один плюс – низкий расход электричества. Но из-за содержания ртути их следует правильно утилизировать, а при поломке проветривать помещение.

Рекомендуем к просмотру: Видеоуроки по физике

Все выпускаемые на данный момент лампы можно разделить на несколько категорий в зависимости от принципа работы и конструктивных особенностей. Виды источников света:

Лампы накаливания. Используются более 100 лет, главным элементом является вольфрамовая нить накала, которая при нагревании дает свет. Чтобы при сильном нагревании вольфрам не так быстро распылялся, а спираль служила как можно дольше, колба делается герметичной и наполняется инертным газом. Главное преимущество – низкая цена, но качество света не самое высокое, а срок службы самый малый среди всех вариантов. При работе колба очень сильно нагревается, поэтому плафон должен располагаться как минимум в 3 см от нее.

Светодиодные лампы дают идеальный свет.

Кстати! Светодиодные лампы самые безопасные, они не нагреваются при работе, в изделиях нет стекла и паров вредных веществ.

Тест по физике «Источники света» с ответами

2. Какую линию называют световым лучом:
а) Линию, по которой свет от источника попадает в глаз человека
б) Линию, вдоль которой распространяется энергия от источника света +
в) Линию, которая исходит из источника света

3. Какими видами действия обладает свет:
а) Практическое
б) Электромагнитное
в) Химическое +

4. Какой источник света называют точечным:
а) Источник, размеры которого гораздо меньше расстояния до него +
б) Источник, находящийся на очень большом расстоянии от наблюдателя
в) Очень слабо светящееся тело

5. Какими видами действия обладает свет:
а) Механическое
б) Магнитное
в) Электрическое +

6. Как подразделяются источники света в зависимости от явления, вызывающего свечение тела:
а) Тепловые и электрические
б) Тепловые и люминесцентные +
в) Тепловые и механические

7. Ночью одним из немногих источников света является Луна. Но светит ли она с точки зрения физики:
а) Иногда, очень слабо.
б) Да
в) Нет, только отражает свет. +

8. Выберите правильное утверждение:
а) Свет нагревает тела, на которые он падает +
б) Свет получает тепло от тел, на которые он падает
в) Свет не нагревает тела, на которые он падает

9. Какими бывают источники света:
а) Гидравлическими
б) Диффузными
в) Естественными +

10. Верно ли утверждение «Свет передает телам энергию»:
а) Да, но только в вакууме
б) Да +
в) Нет

11. Какими бывают источники света:
а) Искусственными +
б) Механическими
в) Прямолинейными

12. Может ли свет переносить энергию в вакууме:
а) Не может
б) Может +
в) Зависит от источника света

13. Какими бывают источники света:
а) Холодными +
б) Массовыми
в) Диффузными

14. Что такое свет:
а) Излучение, воспринимаемое органами слуха
б) Излучение, воспринимаемое кожей
в) Излучение, видимое глазом +

15. Какими бывают источники света:
а) Точечными +
б) Искривленными
в) Прямолинейными

16. Что такое источники света:
а) Тела, которые излучают энергию
б) Тела, которые излучают свет +
в) Тела, которые излучают тепло

17. Что из перечисленного относится к искусственным источникам света:
а) Молния
б) Луна
в) Костёр +

18. Каких источников света не существует:
а) Естественных
б) Промежуточных +
в) Искусственных

19. Что из перечисленного относится к искусственным источникам света:
а) Солнце
б) Молния
в) Лампочка +

20. Каких искусственных источников света не существует:
а) Тепловых
б) Растительных +
в) Люминесцирующих

21. Что из перечисленного относится к искусственным источникам света:
а) Свеча +
б) Луна
в) Звёзды

22. Что такое световой луч:
а) Это линия вдоль которой распространяются колебания от источника света
б) Это линия вдоль которой распространяется энергия от источника света +
в) Это линия вдоль которой распространяется частота от источника света

23. Что из перечисленного относится к естественным источникам света:
а) Гирлянда
б) Лампочка
в) Солнце +

24. Как распространяется свет в однородной среде:
а) Криволинейно
б) Прямолинейно +
в) Зигзагами

25. Что из перечисленного относится к естественным источникам света:
а) Костёр
б) Свеча
в) Звёзды +

26. Кто установил факт прямолинейного распространения света:
а) Архимед
б) Евклид +
в) Аристотель

27. Что из перечисленного относится к естественным источникам света:
а) Полярное сияние +
б) Свеча
в) Спичка

28. Почему глаза кошки светятся в темноте:
а) Внутри глаза есть флюрофил
б) Неизвестно
в) Они отражают свет +

29. Что из перечисленного относится к холодным источникам света:
а) Экран смартфона +
б) Электрическая плита
в) Лампа накаливания

30. Что из перечисленного относится к холодным источникам света:
а) Солнце
б) Энергосберегающая лампа +
в) Огонь

Тест по физике Источники света 8 класс

Тест по физике Источники света, Распространение света для учащихся 8 класса с ответами. Тест включает в себя 12 заданий с выбором ответа.

1. Свет — излучение, которое

1) делает видимым различные тела
2) воспринимается глазом человека
3) нагревает освещенные предметы
4) испускает нагретое тело

2. Источники света бывают

1) только естественные
2) только искусственные
3) смешанные
4) естественные или искусственные

3. Как подразделяются источники света в зависимости от явле­ния, вызывающего свечение тела?

1) Тепловые и люминесцентные
2) Тепловые и электрические
3) Тепловые и механические
4) Люминесцентные и магнитные

4. Какой источник света называют точечным?

1) Светящееся тело очень маленького размера
2) Источник, находящийся на очень большом расстоянии от наблюдателя
3) Источник, размеры которого гораздо меньше расстояния до него
4) Очень слабо светящееся тело

5. Какую линию называют световым лучом?

1) Линию, которая исходит из источника света
2) Линию, вдоль которой распространяется энергия от источ­ника света
3) Линию, по которой свет от источника попадает в глаз чело­века
4) Среди ответов нет верного

6. Как свет распространяется в однородной среде?

1) Прямолинейно
2) Криволинейно
3) По дуге окружности, проходящей через источник света и глаз человека
4) По любой линии, соединяющей источник света и освещае­мый предмет

7. Что представляет собой тень? Каким должен быть источник света, чтобы появилась четкая тень предмета?

1) Область пространства, куда не проникает свет; небольшим
2) Темное место за освещенным предметом; точечным
3) Неосвещенное место за непрозрачным телом; любым
4) Область пространства, куда вследствие прямолинейности распространения не попадает свет; точечным

8. Что такое полутень? Каким должен быть источник света, что­бы возникла полутень?

1) Место, куда попадает половина света от источника; протя­женным
2) Область пространства, где есть и тень, и свет; точечным
3) Область пространства, куда попадает свет от какой-то части источника; протяженным
4) Место, где есть свет, но его мало; точечным

9. Какие буквы обозначают границы тени непрозрач­ного тела М на экране? S — точечный источник света.

10. На рисунке изображены протяженный источник света SS’ и экран, между которыми находится непрозрачное тело М. Какими буквами обозначены границы тени и полутени этого тела на экране?

11. В каких местах Земли может наблюдаться полное солнечное затмение?

1) В тех, куда падает полутень Луны
2) В которых Луна загородит Солнце
3) В тех, куда упадет тень Луны

12. На какой территории наблюдается в изображенном на рисунке схематично случае частичное затмение Солнца?

Ответы на тест по физике Источники света, Распространение света
1-2
2-4
3-1
4-3
5-2
6-1
7-4
8-3
9-2
10-1
11-3
12-4

3.Виды электрических источников света

С физической точки зрения источником света может быть названа любая материальная система, излучающая электромагнитную энергию в оптической области спектра. В технике источниками света называют приборы, служащие для преобразования какого-либо вида энергии в энергию оптического излучения.

Электрические источники света делятся на три больших класса:

К тепловым электрическим источникам оптического излучения относятся прежде всего разнообразные лампы накаливания, в которых свет излучается проводником (вольфрамовым телом накала), накаленным протекающим через него электрическим током. К этому классу можно также отнести: электрические дуги между угольными электродами, основным источником излучения которых является поверхность электрода; газокалильные лампы, в которых излучают сетки, накаленные внешней теплотой; электрические инфракрасные излучатели.

К люминесцентным источникам света относятся такие источники, свечение которых основано на явлении люминесценции. По определению, люминесценция — это «. избыток излучения над температурным излучением, если это избыточное излучение обладает конечной длительностью» Люминесценция не подчиняется законам теплового излучения. В основе ее лежит индивидуализированный перевод атомов и молекул вещества в возбужденное состояние, возвращаясь из которого в нормальное состояние, они излучают накопленную энергию в виде света. В зависимости от рода применяемой первичной (возбуждающей) энергии, люминесценция делится на различные виды: электролюминесценция (свечение веществ под действием электрического поля), фотолюминесценция (свечение веществ при облучении их светом), хемилюминесценция (свечение в результате химической реакции) и др.

Типичными представителями люминесцентных источников света являются трубчатые люминесцентные лампы низкого давления, а также дуговые ртутные лампы типа ДРЛ, в которых одновременно с электролюминесценцией паров ртути в плазме электрического разряда используется фотолюминесценция нанесенного на стенку колбы люминофора под действием излучения столба разряда. К этому же классу относятся различные безлюминофорные газоразрядные лампы тлеющего, дугового, высокочастотного и импульсного разрядов (трубки тлеющего разряда, лампы с парами натрия, импульсные лампы и др.).

Источниками света смешанного излучения называются такие, в которых имеют место одновременно и люминесценция, и тепловое излучение. Представителем этого класса источников света является, например, дуга высокой интенсивности, в которой свечение дуги обусловлено явлением электролюминесценции редкоземельных элементов, поступающих из фитиля анода в межэлектродное пространство, а свечение раскаленного анода является тепловым излучением.

По назначению все электрические источники света можно разделить на следующие основные классы:

1) общего назначения — для общего освещения помещений и открытых пространств

2) местного освещения — для освещения индивидуальных рабочих мест;

4) для сигнализации и индикации

5) для оптических систем и приборов

7) для технологических целей

8) для специальных светотехнических систем и установок

По конструктивно-технологическим признакам источники света разделяют прежде всего на три крупных класса:

Лампы накаливания;

Наиболее распространены электрические лампы накаливания. Принцип их действия основан на преобразовании электрической энергии, проходящей через ее нить, в энергию видимых излучений, воздействующих на органы зрения человека и создающих у него ощущение света, близкого к белому.

Этот процесс происходит при нагреве нити лампы до 2600—2700°С. Нить лампы не перегорает, так как температура плавления вольфрама, из которого сделана нить, значительно выше (3200—3400°С) температуры накала нити, а также вследствие того, что из колбы лампы удален воздух либо колба заполнена инертными газами (смесью азота, аргона, ксенона), в среде которых металл не окисляется.

Срок службы ламп накаливания колеблется в широких пределах, поскольку зависит от условий работы, в том числе от стабильности номинального напряжения, наличия или отсутствия механических воздействий на лампу (сотрясения, вибрации), температуры окружающей среды и др. Средний срок службы ламп накаливания общего назначения составляет 1000—1200 ч.

При продолжительной работе лампы накаливания ее нить под воздействием высокой температуры нагрева постепенно испаряется, уменьшается в диаметре и, наконец, перегорает.

Чем выше температура нагрева нити накала, тем больше света излучает лампа, но при этом интенсивнее протекает процесс испарения нити и сокращается срок службы лампы. В связи с этим для ламп накаливания устанавливается такая температура накала нити, при которой обеспечиваются необходимая светоотдача лампы и определенная продолжительность ее службы. [8]

Разновидности ламп накаливания

Вакуумные (самые простые)

Криптоновые (примерно +10% яркости от аргоновых)

Ксеноновые (в 2 раза ярче аргоновых)

Галогенные (наполнитель I или Br, в 2,5 раза ярче аргоновых, большой срок службы)

Галогенные с двумя колбами

Ксенон-галогенные (наполнитель Xe + I или Br, наиболее эффективный наполнитель, до 3х раз ярче аргоновых)

Ксенон-галогенные с отражателем ИК ( инфро – красного) излучения (так как большая часть излучения лампы приходится на ИК диапазон, то отражение ИК излучения внутрь лампы заметно повышает КПД, производятся для охотничьих фонарей)

Накаливания с покрытием преобразующим ИК излучение в видимый диапазон. Ведутся разработки ламп с высокотемпературным люминофором, который при нагреве излучает видимый спектр. [9]

Специальные лампы накаливания:

лампы накаливания прожекторные

лампы накаливания кинопроекционные

лампы накаливания сигнальные

лампы накаливания транспортные и пр. [5]

Преимущества:

отсутствие пускорегулирующей аппаратуры

нечувствительность к ионизирующей радиации

чисто активное электрическое сопротивление (единичный коэффициент мощности)

быстрый выход на рабочий режим

невысокая чувствительность к сбоям в питании и скачкам напряжения

отсутствие токсичных компонентов и как следствие отсутствие необходимости в инфраструктуре по сбору и утилизации

возможность работы на любом роде тока

нечувствительность к полярности напряжения

возможность изготовления ламп на самое разное напряжение (от долей вольта до сотен вольт)

отсутствие мерцания при работе на переменном токе (важно на предприятиях).

отсутствие гудения при работе на переменном токе

непрерывный спектр излучения

приятный и привычный в быту спектр

устойчивость к электромагнитному импульсу

возможность использования регуляторов яркости

не боятся низкой и повышенной температуры окружающей среды, устойчивы к конденсату

низкая световая отдача

относительно малый срок службы

хрупкость, чувствительность к удару и вибрации

бросок тока при включении

при термоударе или разрыве нити под напряжением возможен взрыв баллона

резкая зависимость световой отдачи и срока службы от напряжения

лампы накаливания представляют пожарную опасность. Через 30 минут после включения ламп накаливания температура наружной поверхности достигает в зависимости от мощности следующих величин: 25 Вт-100 °C, 40 Вт — 145 °C, 75 Вт — 250 °C, 100 Вт — 290 °C, 200 Вт — 330 °C. При соприкосновении ламп с текстильными материалами их колба нагревается ещё сильнее. Солома, касающаяся поверхности лампы мощностью 60 Вт, вспыхивает примерно через 67 минут.

нагрев частей лампы требует термостойкой арматуры светильников

световой коэффициент полезного действия ламп накаливания, определяемый как отношение мощности лучей видимого спектра к мощности, потребляемой от электрической сети, весьма мал и не превышает 4 %. Включение электролампы через диод, что часто применяется с целью продления ресурса на лестничных площадках, в тамбурах и прочих затрудняющих замену местах, ещё больше усугубляет её недостатки. [9]

По виду различают:

классические лампы накаливания (грушевидные, витые, свечеобразные, каплевидные)

лампы с увеличенной яркостью

лампы с мягким светом

цветные и декоративные лампы [6]

Галогенные лампы накаливания по структуре и принципу действия сравнимы с лампами накаливания. Но они содержат в газе-наполнителе незначительные добавки галогенов (бром, хлор, фтор, йод) или их соединения. С помощью этих добавок возможно в определенном температурном интервале практически полностью устранить потемнение колбы (вызванное испарением атомов вольфрама) и обусловленное этим уменьшение светового потока. Поэтому размер колбы в галогенных лампах накаливания может быть сильно уменьшен, вследствие чего с одной стороны можно повысить давление в газе-наполнителе, и с другой стороны становится возможным применение дорогих инертных газов криптон и ксенон в качестве газов-наполнителей.

Газоразрядные лампы низкого давления

Лампы с колбами, заполненными инертными газами, называют газополными.

Газополные лампы при равных условиях имеют большую светоотдачу, чем вакуумные, так как газ, находящийся в колбе под давлением, препятствует испарению нити накала, что позволяет повысить ее рабочую температуру.

Люминесцентная лампа — газоразрядный источник света, в котором видимый свет излучается в основном люминофором, который, в свою очередь, светится под воздействием ультрафиолетового излучения разряда; сам разряд тоже излучает видимый свет, но в значительно меньшей степени.

Световая отдача люминесцентной лампы в несколько раз больше, чем у ламп накаливания аналогичной мощности. Срок службы люминесцентных ламп может в 10 раз превышать срок службы ламп накаливания при условии обеспечения достаточного качества электропитания, балласта и соблюдения ограничений по числу включений и выключений.

Люминесцентные лампы нашли широкое применение в освещении общественных зданий: школ, больниц, офисов и т. д. С появлением компактных люминесцентных ламп с электронными балластами, которые можно включать в патроны вместо ламп накаливания, люминесцентные лампы завоёвывают популярность и в быту.

Люминесцентные лампы наиболее целесообразно применять для общего освещения, прежде всего помещений большой площади, позволяющими улучшить условия освещения и при этом снизить потребление энергии на 50-83 % и увеличить срок службы ламп. Люминесцентные лампы широко применяются также и в местном освещении рабочих мест, в световой рекламе, подсветке фасадов.

До начала применения светодиодов являлись единственным источником для подсветки жидкокристаллических экранов.

Принцип работы

При работе люминесцентной лампы между двумя электродами, находящимися в противоположных концах лампы, возникает тлеющий разряд. Лампа заполнена инертным газом и парами ртути, проходящий ток приводит к появлению УФ излучения. Это излучение невидимо для человеческого глаза, поэтому его преобразуют в видимый свет с помощью явления люминесценции. Внутренние стенки лампы покрыты специальным веществом — люминофором, которое поглощает УФ излучение и излучает видимый свет. Изменяя состав люминофора, можно менять оттенок свечения лампы. В качестве люминофора используют в основном галофосфаты кальция и ортофосфаты кальция-цинка.

Широкое применение в осветительных электроустановках предприятий, учреждений, учебных и лечебных заведений получили люминесцентные лампы, которые представляет собой герметически закрытую стеклянную трубку, внутренняя поверхность которой покрыта тонким слоем люминофора. Люминофорами называются химические вещества, в которых под действием внешних факторов (электрического разряда и др.) возникает свечение, или люминесценция. Из трубки удаляется воздух и вводится небольшое количество газа (аргона) и определенное количество ртути. Внутри трубки в ее стеклянных ножках укреплены биспиральные электроды из вольфрама, соединенные с двухштырьковыми цоколями, служащими для присоединения лампы к электрической сети. При подаче к лампе напряжения между ее электродами в парах ртути возникает электрический разряд, и лампа начинает излучать свет. Чтобы обеспечить более интенсивное излучение электронов, электроды люминесцентных ламп покрывают активирующими веществами (оксидами стронция, бария или кальция). [8]

Световой поток, излучаемый люминесцентными лампами, не одинаков по цвету. В зависимости от цветности излучаемого лампой светового потока различают: