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1、光通量与照度的关系-吸光度与透光率的关系【各位读友.本文仅供参考，望各位读 者知悉，如若喜欢或者需要木文，可点 击下载下载本文，谢谢！】祝大家工作顺利】 光通量与光功率之关系光通量的单位。发光强度为 1 坎德 拉(Cd )的点光源，在单位立体角内发出的 光通量为“1流明”。英文缩写(lm)。所谓的流明简单来说，就是指蜡烛 一烛光在一公尺以外的所显现出的亮度. 一个普通 40 瓦的白炽灯泡，其发光效率 大约是每瓦 10 流明，因此可以发出 400 流明的光. 40 瓦的白炽灯 220 伏时，光通 量为 340 流明。光通量是描述单位时间 内光源辐射产生视觉响应强弱的能力， 单位是流明，也叫明亮度
2、。投影仪表示光通量的单位是 ansi 流明， ansi 流明是美国国家标准化协会 制定的测量投影仪光通量的标准，它测 量屏幕”田”字形九个交叉点上的各点照 度，乘以面积，再求九点的平均值，即 为该投影仪的 ansi 流明。流明值越高表 示越亮，明亮度越高则在投影时就不需 要关灯。ansi 为 american national standards institute 的缩写。详细介绍 同样，这个量是对光源而言，是描 述光源发光总量的大小的，与光功率等 价。光源的光通量越大，则发出的光线 越多。对于各向同性的光，贝lj f=4ni。 也就是说，若光源的i为led,则总光通 量为4n = lm。与
3、力学的单位比较，光通 量相当于压力，而发光强度相当于压强。 要想被照射点看起来更亮，我们不仅要 提高光通量，而且要增大会聚的手段， 实际上就是减少面积，这样才能得到更 大的强度。要知道，光通量也是人为量，对于 其它动物可能就不一样的，更不是完全 自然的东西，因为这种定义完全是根据 人眼对光的响应而来的。人眼对不同颜色的光的感觉是不 同的，此感觉决定了光通量与光功率的 换算关系。对于人眼最敏感的 555nm 的黄绿 光，lw = 683 lm,也就是说，lw的功率 全部转换成波长为 555nm 的光，为 683 流明。这个是最大的光转换效率，也是 定标值，因为人眼对 555nm 的光最敏感。 对
4、于其它颜色的光，比如 650nm 的红色， lw 的光仅相当于 73 流明，这是因为人 眼对红光不敏感的原因。对于白色光， 要看情况了，因为很多不同的光谱结构 的光都是白色的。例如 led 的白光、电视 上的白光以及日光就差别很大，光谱不 同。至于电光源的发光效率，是另外一 个相关的话题，是说 lw 的电功率到底能 转化成多少光通量。如果全部转换成 555nm 的光，那就是每瓦 683 流明。但 如果有一半转换成 555nm 的光，另一半 变成热量损失了，那效率就是每瓦流明。 白炽灯能达到 1w=20 lm 就很不错了，其 余的都成为热量或红外线了。测量一个 不规则发光体的光通量，要用到积分球
5、， 比较专业而复杂。常见发光的大致效率白炽灯，15 白色 led，20 日光灯，50 太阳，94 钠灯，120 参照下列“荧光灯计算”公式： 各种光源灯具的实际效率： LED 计算：80*=流明/瓦 荧光灯计算：80*=流明/瓦 普通灯泡计算：20*=流明/瓦 高压钠灯计算： 100*=14 流明/ 瓦可见，LED灯具实际效率是一般 荧光灯的 3 倍，是普通白炽灯泡的 8 倍， 是高压钠灯的 4 倍。即：LED灯与节能灯与白炽灯之 间 功 率 可 换 算 为 ： 5W=14W=40W ， 3W=9W=30W光通量指人眼所能感觉到的辐射 能量，它等于单位时间内某一波段的辐 射能量和该波段的相对视
6、见率的乘积。 由于人眼对不同波长光的相对视见率不 同，所以不同波长光的辐射功率相等时， 其光通量并不相等。例如，当波长为 55510-7 米的绿光与波长为 6510-6 米的 红光辐射功率相等时，前者的光通量为 后者的 10 倍。光通量的单位为“流明”。 光通量通常用申来表示，在理论上其功 率可用瓦特来度量，但因视觉对此尚与 光色有关。所以度量单位采用，依标准 光源及正常视力另定之 “流明”来度量光 通量。符号： lm 玻璃透过率、反射率和 吸收率的关系(7)玻璃透过率、反射率和吸收率的关 系Interrelation among transparent index; reflectivity
7、 and absorptivity当阳光照射到玻璃的表面上时，一 部分会发生反射，另一部分会被玻璃吸 收，剩下的部分会穿过玻璃进入室内。 阳光主要由可见光、红外线和紫外线组 成，玻璃对这 3 种射线的透射量、反射 量和吸收量都不同，因此可以用玻璃对 这 3 种射线的透射率、反射率和吸收率 的相互关系来分别表征玻璃的光学性 能、热学性能和化学性能。对于可见光来说，玻璃对它的反射 量、吸收量和透射量与可见光总通量的 比率分别称为光反射率、光吸收率和光 透过率，用于表征玻璃的光学性能。它 们所占的比率取决于玻璃的厚度、片数、 颜色和表面清洁程度。一般来说，厚度 越大，颜色越深，表面灰尘越多，可见 光
8、透过率就越小。表面镀反射膜的玻璃 比不镀膜的玻璃光反射率高，本体着色的玻璃光吸收率高。同样地，对于红外线来说，玻璃对 它的反射量、吸收量和透射量与红外线 总通量的比率分别称为能反射率、能吸 收率和能透过率，用于表征玻璃的热学 性能。玻璃吸收了一部分红外线后，自 身的温度升高，会将吸收的能量向内或 向外重新辐射。它们各自所占比率的大 小取决于玻璃的厚度、组成、片数和表 面处理等因素。通常，无色玻璃的能透 过率较高，能反射率和能吸收率较低； 热反射玻璃的能反射率较高，能透过率 较低；吸热玻璃的能吸收率较高。由于自身物理和化学结构的原因， 普通无色玻璃对紫外线有强烈的吸收作 用，紫外吸收率可以达到
9、50%。一些吸 热玻璃、镀膜玻璃对紫外线的吸收作用 更强，紫外吸收率远远大于紫外反射率 和紫外透过率。夹层玻璃更是如此，紫 外吸收率接近 100%。玻璃透明性和透光性Performance for transparency and translucence要使一块材料透明必须满足两个 条件：第一，材料必须均匀一致，至少 均匀到能与光的波长相比的程度；第二， 该块材料至少对某些波长必须具有低的 吸收。如果一块材料内部存在着一些比 光的波长大的区域，而且这些区域的折 射率彼此相差显著，则将在这些区域间 的一些界面上发生折射和内反射，这些 现象发生在牛奶、熟石膏、雪等物质之 中。如果上述界面的这类物
10、质的薄片状 厚度内为数不多，则这些薄片将是透光 而不透明的，即一部分光可以直接穿过 这种薄片，平行光束将被破坏，而不可 能在材料的一侧形成另一侧上物体的 像。只要有单一的不规则界面存在，就 可以破坏一块材料的透明性，但不一定 使之不透光。分光光度法与激光热 透镜光谱分析法测定高散射物质光吸收 分析化学 (FENXIHUAXUE) 研 究简报第 11 期2002 年 11 月ChineseJournalofAnalyticalChemistry13481351第30卷分光光度法与激光热透镜光谱分精选财经经济类资料 析法测定高散射物质光吸收的比较 李 楠 阎宏涛3（西北大学化学系,西安 71006
11、9） 摘 要 通过理论和实验比较了 分光光度法与激光热透镜光谱分析法在 高散射背景下测量物质光吸收的差异。 研究了在不同含量纳米 TiO2 的散射背 景下,散射对分光光度法和热透镜光谱分 析法测定耐尔蓝溶液含量的影响。结果 表明,分光光度法对具有光散射性质试样 的测定存在较大误差,而激光热透镜光谱 分析法能较好的避免散射影响,测定结果 准确。实验结果与理论分析相一致。关 键词 光散射 ,激光热透镜光谱分析法 , 分光光度法1 引 言具有光散射性质的试样在生化、临 床和环境科学领域中极为常见,其固有的 散射微质点往往难以通过离心或过滤等 手段予以消除。分光光度法对该类样品进行测定时,试样中的微粒
12、光散射将引起 测量误差。因此,应用分光光度法对散 射样品进行定量分析,较为困难。激光热 透镜光谱分析法（TLS）是基于热透镜效 应建立和发展起来的一种高灵敏的光热 光谱分析方法,广泛应用于分析化学领域 其是近年来,其对于散射的、非均匀体系 的光吸收测定为人们所重视3,4312。尤。Powers等报道采用热透镜光 谱分析法测定了环境样品中腐植 酸的含量,方法简单,结果准确。表明这种 非破坏性检测微弱吸收的方法可避免一 般分光光度法测定所遇到的散射干扰,适 用于高散射样品的分析研究。本文从理 论及实验两方面比较研究了激光热透镜 光谱分析法与分光光度法在纳米 TiO2 微粒这一高散射背景下耐尔蓝溶液
13、的光 吸收测定。表明一定的散射条件下,热透 镜光谱分析法能够准确测定物质的含量, 而分光光度法的测量结果偏离朗伯 2 比 尔定律,产生较大分析误差。2 实验部分 仪器与试剂 激光热透镜光谱分析仪器装置同前文报道;TU21221紫外可见分光光度计 (北京通用仪器设备有限责任公 司);78HW21型恒温磁力搅拌器。耐尔蓝(NB)溶液(1x1010-3-35moinL):准确称取耐尔蓝溶于50mL 水中,配制成浓度为 1xmoinL的储备液。测定溶液由该 储备液稀释而得。纳米 TiO2 粉体,本校 化工系合成。实验所用试剂均为分析纯 ,水为石 英亚沸水。 实验过程于 5 个 10mL 容量瓶中,依次
14、加入 一定体积的耐尔蓝溶液 （ 分光光度法用 量为,激光热透镜法用量为 ）,丙酮溶液以 及含有一定量纳米 TiO2 微粒的水溶液 （分别为、210、和）,用水稀释至刻度,摇 匀,配制成一系列具有不同散射背景的溶 液,分别以分光光度计和热透镜光谱分析 仪器测量其信号强度。3 结果与讨论 分光光度法与激光热透镜光谱 分析法的原理比较分光光度法是以朗伯 2 比尔定律 为基础建立的一种光吸收测定方法。若 溶液中存在散射质点（胶2001212218 收稿;2002206215 接 受第 11期李 楠等:分光光度法与激 光热透镜光谱分析法测定高散射物质光 吸收的比较 13 49体、乳状液或有悬浊微粒）时,
15、除样 品吸收入射光外,还有一部分光因散射现 象而损失。如以 s 表示散射光占入射光的分数,即s=isni则实测吸光度应为:As=-log=-log(1)(2)而由于光散射造成吸光度的相对 误差为:(As-At)n(it-sio)nAt=iogn 由式 (3)可知,热透镜的测量信号强度不受散 射光影响。激光热透镜光谱分析法的定 量基础为a九STL=(IO-I)ni=-(Pnk)(dnndT)(4)(5)dT为折射指数的温式(5)中,P为入 射激光功率,a为光吸收，入为入射激光波 长,k为样品的热导,dnn度系数。可知,一定条件下,热透镜 的信号强度 STL 与样品浓度 C 呈正比。 因此,激光热
16、透镜光谱分析法可不受样品散射背景的影响 ,准 确测定散射背景下的光吸收,以进行定量 分析。 高散射情况下分光光度法测定由于纳米 TiO2 粉体颗粒细小,可 均匀稳定地悬浮于水中,实验配制了含有 纳米 TiO2 不同散射背景的耐尔蓝溶液, 如表 1 所示。表 1 各组待测溶液的相对散射 程度变化 Table1Variationofrelativescatteringratioofs amples纳米TiO2溶液浓度ConcentrationofnanometerTiO2solution(gnL)样品Samplea0a1a2a3a4b0b1b2b3b4 所加入纳米 TiO2 溶液体积AddedNanometerTiO2(mL)相对散射R
