7.2. Свет. Дисперсия света. Ультрафиолетовое и ин

@Горин Ю.В. Указатель физических эффектов и явлений для использования при решении
изобретательских задач
http://www.jlproj.org
7.2. Свет. Дисперсия света. Ультрафиолетовое и ин-
фракрасное излучение
Свет - это совокупность электромагнитных волн различной длины. Область длин
видимого света – от 400 до 750 нанометров (1 нанометр – 10-9 метра); однако в понятие
«свет» часто включают и примыкающие области спектра – ультрафиолетовую и инфракрасну). Об интегральных энергетических характеристиках света (фотометрия) можно прочесть в книге Тиходеева П.М. «Световые измерения в светотехнике», 1962 г.
Отметим некоторые характеристики световых потоков. При прохождении света через вещество часть светового потока поглощается; соответствующее количественные характеристики среды описываются коэффициентами поглощения и пропускания. Их значение для каждого вещества сильно зависит от длины волны света. Стандартный пример:
обычное стекло пропускает видимый и инфракрасный свет и поглощает ультрафиолетовый. Кроме того, коэффициент пропускания зависит от угла падения и процессов рассеяния света в среде. С одной стороны, измерение коэффициента пропускания на определенном веществе в заданными свойствами может дать информацию о спектральном составе
света, с другой стороны – при заданном спектральном составе светового пучка изменение
коэффициента пропускания позволяет судить о состоянии вещества и об изменениях в
этом веществе, приводящим к изменению поглощающей или рассеивающей способности
вещества. (См. Гершун Л.А. Избранные труды по фотометрии и светотехнике. –М.,
1958 г.).
Любая волна несет с собой энергию. Поэтому при отражении или поглощении света
освещаемый предмет испытывает световое давление. Хотя величина давления света мала,
она может быть достаточно точно измерена; это же давление можно использовать и в сугубо практических целях (фотонная ракета, световые паруса).
Немонохроматический свет, как отмечено выше, есть совокупность волн различной
длины. Разложить естественный свет на составляющие можно с помощью спектральных
приборов (призм, дифракционных решеток). Энергия световой волны зависит от частоты
света, поэтому различные составляющие светового потока оказывают и различные действия на светоприемники (цвет).
Таким образом, специфические свойства отдельных участков спектра, что часто используется в практике, определяются двумя факторами: различной энергией лучей с разной длиной волны и различным взаимодействием с веществом.
Ультрафиолетовая часть спектра (малые длины волн) характеризуется большой
энергией и более сильным поглощением в веществе, чем видимые и инфракрасные части.
Обычно под ультрафиолетовой частью спектра понимается область спектра от 10 до 400
нанометров. В качестве источников ультрафиолетового света можно использовать накалённые твердые тела, солнечное излучение, газы или пары металлов, возбужденные в электрическом разряде, оптические квантовые генераторы (лазеры). Ультрафиолетовое излучение при поглощении его веществом способно сильно изменять его физические и химические свойства или же вызывать появление излучений из вещества (обесцвечивание, химические реакции, фотоэффект, инициирование люминесценции, ультрафиолетовые микроскопы). Ультрафиолетовое излучение действует на живые организмы; последствия зависят
как от дозы облучения, так и от спектрального состава. (См. сборник «Ультрафиолетовое
излучение», М.,1958 г. и книгу «Ультрафиолетовое излучение и гигиена»).
@Горин Ю.В. Указатель физических эффектов и явлений для использования при решении
изобретательских задач
http://www.jlproj.org
Область от 740 нанометров до 106 нанометров относят к инфракрасной области
спектра; ввиду большой ее величины, ее обычно подразделяют на близкую (740 - 2500 нм),
среднюю (2500-50000 нм) и далекую (5*104 -100*104 нм).
Близкая инфракрасная область – это область инфракрасной спектроскопии (см.
Беллами Л. Инфракрасные спектры молекул, 1957 г.), являющейся одним из самых мощных методов изучения строения вещества. Средняя и далекая – это области, теплового
излучения.
В качестве источников инфракрасного излучения обычно используют нагретые тела, солнечное излучение, лазеры: спектральный состав излучения очень сильно зависит от
температуры тела. По своему характеру преемники инфракрасного излучения делятся на
фотоэлектрические и тепловые – у первых под влиянием излучения меняются электрические свойства (фотоэлементы, фотосопротивления), в фотоэлектрических приемниках выходной сигнал зависят от интенсивности и спектрального состава излучения; тепловые
реагируют только на суммарную энергию излучения.
Для примера назовем некоторые области применения инфракрасного излучения:
инфракрасная фотография, приборы ночного видения, сушка различных материалов; более
подробно см. Дерибере М. Практическое применение инфракрасных лучей. -М.-Л., 1959 г.,
Лебедев П.Д. Сушка инфракрасными лучами, 1955 г.
Примеры
A.с. 340782:
Способ определения допустимых нагрузок с нагружением образца из прозрачных
материалов,
отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения,
через образец пропускают световой поток, и по изменению его интенсивности судят о состоянии образца.
Согласно а.с. № 172094
явление рассеяния света попользуется для измерения параметров капель жидкостей. Свет миниатюрной лампочки, пройдя через фотообъектив с диафрагмой, попадает
на собирающую линзу, за которой стоит фотоумножитель.
Капля рассеивает часть светового потока пропорционально своему диаметру. С
помощью реле времени можно подсчитать частоту падения капель, их плотность и даже концентрацию компонент в жидкости.
Патент США 3590932:
B микровесах для уравновешивания небольших изменений массы или силы используется давление света на противовес. Микровесы содержат весовое и измерительное устройство. Исследуемый образец помещают на весовое устройство, а свет, который оказывает противодействующее давление, отражается от измерительного устройства на
весовое. Предусмотрен детектор, который определяет, когда весовое устройство не
уравновешено, и в соответствии с этим и меняет интенсивность света, чтобы скомпенсировать неуравновешенность. Во время этого процесса измерительное устройство определяет, какая величина светового давления потребовалась для уравновешивания изменения массы образца и восстановления равновесия системы.
А.с. 232591:
Способ определения экспозиции засветки фоторезисторов на основе диасоединений
и азинов в процессе фотолитографии,
@Горин Ю.В. Указатель физических эффектов и явлений для использования при решении
изобретательских задач
http://www.jlproj.org
отличающийся тем, что, с целью улучшения воспроизводимости и увеличения выхода йодных приборов,
полупроводниковый эпитаксиальный материал с нанесением на него фоторезистором облучают ультрафиолетовым или видимым светом, причём экспозицию определяют
по времени исчезновения полосы поглощения пленки фоторезистора в области 2000-2500
см-1. (2000-2500 см-1 соответствует длинам волн от 5000 до 4000 нм, т.е. облучают
ультрафиолетом, а изменение свойства регистрируют по поглощению в инфракрасной
области).
А.с. 181372:
Способ определения изопропилбензола в воздухе в присутствии толуола, бензола и
гидроперекиси изопропилбензола, состоящий в просасывании исследуемого газа через поглотитель с крепкой нитросмесью и последующим калориметрированием полученного
раствора,
отличающийся тем, что, с целью ускорения процесса анализа,
зону реакции облучают ультрафиолетовым излучением.
А.с. 282777:
Способ измерения скорости газового потока при наличии собственных колебательно-возбужденных молекул газа путем создания метки пучком внешнего излучения,
отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения,
поток газа просвечивает двумя пучками ультрафиолетового излучениями, и по запаздыванию пульсаций интенсивности этих пучков определяют скорость потока.
А.с. 348498:
Способ очистки инертного газа путем пропускания через нагретый металл,
отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки,
газ перед очисткой облучают ультрафиолетовым светом.
А.с. 181824:
Прибор для измерения линейных деформаций изделий или образцов при нагружении
и нагреве, содержащий источник излучения, шторки, расположенные на пути луча и укрепленные на деформируемом объекте или образованные его краями, фокусирующее устройство, устройство для перемещения луча, приемник излучения, электрические преобразовательная, измерительное и записывающее устройство,
отличающийся тем, что, с целью повышения предела температура нагрева объекта и снижения погрешностей вследствие влияния фона свечения шторок при нагреве,
в качестве источника излучения использовав источник ультрафиолетовых лучей, а
в качестве фокусирующего и развертывающего устройства - вогнутое зеркало, качаемое
или вращаемое относительно оси, перпендикулярной к его оптической оси.
А.с. 271550:
Способ ремонта асфальтобетонных дорожных покрытий на основе применения
инфракрасного излучения,
отличающийся тем, что, с целью обеспечения ремонта дорожного покрытия в
зимнее время,
вначале создают тепловую защиту непосредственно в месте производства работ
путем создания зон положительных температура посредством источников инфракрасного излучения, затем разогревают применяемые в качестве исходного материала ас-
@Горин Ю.В. Указатель физических эффектов и явлений для использования при решении
изобретательских задач
http://www.jlproj.org
фальтобетонные брикеты одновременно с ремонтируемым участком дорожного покрытия до пластического состояния при помощи инфракрасных лучей.
А.с. 256335:
Способ определения содержания воды в нефти с облучением исследуемого объекта
инфракрасным излучением, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности анализа, осуществляют регистрацию рассеянного ИК-излучения, лежащего в диапазоне оптической прозрачности нефти (в области 1,3 - 2,2 мк) и по интенсивности рассеянного излучения судят о количестве воды в нефти.
A.c. 269400:
Способ противопожарного контроля волокнистого материала, например хлопка сырца, подаваемого по трубопроводу к месту его хранения,
отличающийся тем, что, с целью повышения надежности хранения,
контроль осуществляют посредством расположенных по периметру трубопровода датчиков, реагирующих на инфракрасное излучение.
Патент США 3554628:
Оптический прибор используется для визуального воспроизведения инфракрасного
изображения участка местности. Прибор обеспечивает круговой обзор участка местности и плоскости изображения прибора.
Патент США 3558881:
В процессе копирования кодировочная пластинка, находящаяся в теплопроводящем
контакте с оригиналом, экспонируется инфракрасным излучением.
А.с. 257096:
Способ обнаружения течи в высоковакуумных объектах, основанный на измерении
парциального давления газа,
отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса обнаружения течи,
в вакуумную камеру, соединенную с контролируемым объектом, помещают предварительно обезгаженный датчик парциального давления кислорода, выполненный в виде
пластины монокристаллического кремния, регистрируют интенсивность теплового излучения, возникающего при окислении поверхности датчика, и по степени интенсивности
теплового излучения судят о наличии течи.
А.с. 271532:
Устройство для закрепления порошковых изображений на воспринимающей поверхности, например бумаге, состоящее из нагревателя и приспособления для подачи воздуха,
отличающееся тем, что, с целью повышения производительности труда и снижения себестоимости получаемых оттисков,
нагреватель выполнен в виде инфракрасного излучателя, а приспособление для подачи воздуха представляет сбой полую металлическую куполообразную конструкцию,
корпус которой имеет патрубок для засасывания воздуха внутрь и сопла для выбрасывания прогретого до температуры закрепления воздуха на поверхность закрепляемого порошкового изображения, а одна из внешних поверхностей корпуса является отражателем
энергии излучателя.
@Горин Ю.В. Указатель физических эффектов и явлений для использования при решении
изобретательских задач
http://www.jlproj.org
А.с. 266560:
Способ контроля процесса сушки пленок фоторезисторов,
отличающийся тем, что, с целью получения стабильного качества и повышения
процента выхода годных высушенных пленок фоторезисторов,
контроль ведут по содержанию паров испаряющегося растворителя в потоке газаносителя путем измерения интенсивности поглощения упомянутыми парами электромагнитных волн в области инфракрасного спектра, соответствующей характеристической
полосе поглощения паров данного растворителя.
А.с. 283327:
Фотоэлектрический щуп с импульсной подсветкой экрана индикатора радиолокационной станции, содержащий источник питания, фотоприемник, сопротивление нагрузки, источник света, подсвечивающий фотоприёмник,
отличающийся тем, что, с целью считывания сигналов по послесвечению люминофора экрана индикатора,
параллельно источнику света, подсвечивающему фотоприемник, включен через ограничительный резистор и микровыключатель дополнительный импульсный источник
подсветки с инфракрасным спектром, например светодиод из фосфида галлия.