光學儀器對光源特性有什么要求？光學儀器的光源怎么選擇？

對光學儀器而言，光源是一個很重要的照明元件，它對儀器的測量精度具有直接的影響。因此，合理的設計和選用光源是保證儀器精度和布局的一個重要因素。那么，光學儀器對光源特性有什么要求？光學儀器的光源怎么選擇？本文為大家做了介紹，對此感興趣的朋友可以了解一下！

光學儀器對光源特性要求：

1.光源的光譜能量分布特性

光(guang)(guang)(guang)源(yuan)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)能(neng)(neng)量(liang)(liang)分布首先應滿足(zu)儀(yi)(yi)(yi)器(qi)使(shi)用(yong)(yong)上(shang)的(de)(de)要(yao)(yao)(yao)求(qiu)。例如在干涉儀(yi)(yi)(yi)中(zhong)，光(guang)(guang)(guang)源(yuan)的(de)(de)波(bo)長(chang)是(shi)儀(yi)(yi)(yi)器(qi)的(de)(de)計量(liang)(liang)標(biao)準，因此其單色(se)性(xing)應能(neng)(neng)滿足(zu)測量(liang)(liang)精度及(ji)測量(liang)(liang)范圍的(de)(de)要(yao)(yao)(yao)求(qiu)。在非相干照明中(zhong)，光(guang)(guang)(guang)源(yuan)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)分布應與(yu)接收(shou)器(qi)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)響應相匹配(pei)，這(zhe)不僅是(shi)節(jie)省(sheng)能(neng)(neng)量(liang)(liang)的(de)(de)問題，而且還(huan)是(shi)提(ti)高(gao)檢(jian)測信(xin)號的(de)(de)信(xin)噪(zao)比的(de)(de)重要(yao)(yao)(yao)措施(shi)。因信(xin)號加載于光(guang)(guang)(guang)源(yuan)的(de)(de)峰值(zhi)波(bo)長(chang)上(shang)，故若接收(shou)器(qi)的(de)(de)峰值(zhi)靈敏波(bo)長(chang)與(yu)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)匹配(pei)得很好，則在其他波(bo)長(chang)上(shang)出現“噪(zao)聲”后引起的(de)(de)響應是(shi)很小的(de)(de)。在目視(shi)儀(yi)(yi)(yi)器(qi)中(zhong)，視(shi)場(chang)的(de)(de)背景最好是(shi)適宜人眼的(de)(de)黃綠色(se)，而將(jiang)有(you)害的(de)(de)紅外(wai)輻射（它可能(neng)(neng)引起儀(yi)(yi)(yi)器(qi)的(de)(de)熱變形）用(yong)(yong)濾(lv)色(se)片濾(lv)去。若儀(yi)(yi)(yi)器(qi)中(zhong)有(you)幾個不同(tong)的(de)(de)接收(shou)器(qi)共用(yong)(yong)一個光(guang)(guang)(guang)源(yuan)，則光(guang)(guang)(guang)源(yuan)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)分布要(yao)(yao)(yao)能(neng)(neng)兼顧各接收(shou)器(qi)的(de)(de)響應。

熱輻(fu)射光(guang)(guang)(guang)(guang)源輻(fu)射出連續光(guang)(guang)(guang)(guang)譜，其(qi)能(neng)量分布(bu)在較寬(kuan)的波長范圍內，如鎢絲(si)燈(deng)泡。某些氣體放(fang)電光(guang)(guang)(guang)(guang)源，其(qi)輻(fu)射能(neng)量集中在幾條狹窄的譜線上，如各種(zhong)氣體激光(guang)(guang)(guang)(guang)器，因(yin)此常用作單色光(guang)(guang)(guang)(guang)源。低(di)壓汞燈(deng)的線狀(zhuang)(zhuang)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜，也(ye)適于作單色光(guang)(guang)(guang)(guang)源。當氣體壓力增高后(hou)，其(qi)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜分布(bu)就介于線狀(zhuang)(zhuang)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜與連續光(guang)(guang)(guang)(guang)譜之間。

2.光源的光度特性

在(zai)精密測量中，被測對(dui)像一(yi)般(ban)都(dou)不(bu)是(shi)發光(guang)體(ti)，所以必須進行人工(gong)照(zhao)明，使(shi)被測物體(ti)達(da)到一(yi)定的(de)(de)照(zhao)度(du)(du)。在(zai)以光(guang)電(dian)元件為接收器的(de)(de)儀器中，被測物體(ti)光(guang)照(zhao)強(qiang)有利于(yu)提(ti)高信(xin)噪(zao)比及(ji)(ji)后繼電(dian)路(lu)的(de)(de)處理；而(er)在(zai)目視(shi)儀器中，視(shi)場應有足(zu)夠的(de)(de)照(zhao)度(du)(du)，這(zhe)在(zai)大(da)屏(ping)幕投(tou)(tou)影測量系(xi)統中問題較為突出。例如按規定投(tou)(tou)影屏(ping)上的(de)(de)照(zhao)度(du)(du)應達(da)到10～30lx，為此要(yao)采用高亮度(du)(du)的(de)(de)光(guang)源。當投(tou)(tou)影屏(ping)很大(da)時，甚至要(yao)采用1000W的(de)(de)燈泡。此時光(guang)源光(guang)強(qiang)的(de)(de)極坐標分布也是(shi)一(yi)個(ge)重要(yao)的(de)(de)參(can)數，它決定了(le)燈絲使(shi)用的(de)(de)方向及(ji)(ji)聚光(guang)系(xi)統的(de)(de)孔徑角(jiao)。總之(zhi)，應根據使(shi)用要(yao)求及(ji)(ji)接收器的(de)(de)性能來考慮對(dui)光(guang)源的(de)(de)光(guang)強(qiang)要(yao)求。

光學儀器的光源選擇原則：

在光學(xue)儀(yi)器(qi)中，光源是一個很(hen)重要(yao)的照明元件。合理的設(she)計(ji)和選用光源是保證儀(yi)器(qi)精度和布(bu)局的一個重要(yao)因素，在研制新型光學(xue)儀(yi)器(qi)，改裝或(huo)維修現有儀(yi)器(qi)時(shi)，對光源的選擇要(yao)考慮(lv)下列幾(ji)個方(fang)面(mian)。

1.光譜能量分布特性

不同的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)，其(qi)(qi)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)能量(liang)的(de)(de)(de)(de)分布(bu)也不同，在選(xuan)擇(ze)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)時必須考慮儀(yi)器(qi)的(de)(de)(de)(de)用(yong)途，它應(ying)該(gai)和接收器(qi)相(xiang)匹(pi)配。例如，彩(cai)色(se)照(zhao)(zhao)相(xiang)為(wei)了(le)使色(se)彩(cai)還原，應(ying)該(gai)采(cai)用(yong)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)色(se)豐富的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)——日光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)、強(qiang)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)、白熾(chi)燈(deng)、氙燈(deng)等。在干(gan)涉儀(yi)器(qi)中，為(wei)了(le)使相(xiang)干(gan)長(chang)度大一些、條紋清楚些，氦氖激光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)是理想的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)。對電子工業上(shang)應(ying)用(yong)的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)刻膠，因其(qi)(qi)對紫外線較(jiao)敏(min)感，應(ying)采(cai)用(yong)高(gao)壓汞燈(deng)。光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)器(qi)則采(cai)用(yong)各種光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)燈(deng)。對目視光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學儀(yi)器(qi)，采(cai)用(yong)類似日光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)或黃綠(lv)色(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)（加濾(lv)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)片獲得(de)）是合適的(de)(de)(de)(de)。對某(mou)些光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)敏(min)元(yuan)件，由于它敏(min)感的(de)(de)(de)(de)波長(chang)范(fan)圍在紅光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)或紅外，此時可采(cai)用(yong)白熾(chi)燈(deng)或相(xiang)應(ying)的(de)(de)(de)(de)半導體燈(deng)。對室(shi)內照(zhao)(zhao)明要求較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)(de)場合，應(ying)選(xuan)擇(ze)色(se)表(biao)和顯(xian)色(se)性均較(jiao)好的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)，例如氙燈(deng)。

2.燈絲的形狀

燈絲大致有點、線(xian)、面(mian)三(san)種(zhong)形狀。對(dui)光束要求(qiu)平行性較好時，常用(yong)點光源(yuan)。這對(dui)計量(liang)光學儀(yi)器尤應(ying)注意(yi)，如投影儀(yi)的光源(yuan)應(ying)該盡量(liang)采用(yong)點光源(yuan)以(yi)提高測(ce)量(liang)精度。對(dui)計量(liang)長光柵(zha)可采用(yong)點光源(yuan)或線(xian)光源(yuan)。

3.燈泡的形狀和尺寸

燈(deng)泡(pao)的形(xing)狀和(he)尺寸(cun)常常對儀器的外形(xing)有很(hen)大的影響。在設計時按(an)像面照度和(he)要(yao)求算得所需(xu)(xu)的光通(tong)量(liang)后即可按(an)需(xu)(xu)要(yao)選擇(ze)(ze)燈(deng)泡(pao)，由(you)于不同種類的燈(deng)泡(pao)其外形(xing)和(he)尺寸(cun)也不同，此時必須綜合(he)考(kao)慮(lv)各種因(yin)素來進行(xing)選擇(ze)(ze)。

4.燈泡的壽命

不(bu)同型號及不(bu)同種類的燈泡其壽(shou)命也不(bu)同，設(she)計時應綜合考慮各種條件，以選擇壽(shou)命長(chang)一些的為宜。

5.使用(yong)條件及(ji)經濟性

某些光源(yuan)，例如(ru)氙燈(deng)雖(sui)然在(zai)光強、色(se)表和顯色(se)性(xing)方面均較好，但它的電源(yuan)及冷卻(que)設備比較復(fu)雜，價格也(ye)較貴(gui)，選擇時(shi)就(jiu)應考慮這些因(yin)素。對新設計的儀器，應采用國產(chan)并(bing)且(qie)市(shi)場上(shang)容易買到的各種燈(deng)泡，以便(bian)容易更換。

6.更換燈泡注意事項

為(wei)了保(bao)證儀(yi)器(qi)在正(zheng)常條件下(xia)工作，更(geng)換燈(deng)(deng)泡(pao)時應(ying)盡(jin)量(liang)采(cai)用(yong)原型(xing)號燈(deng)(deng)泡(pao)。若無原型(xing)號燈(deng)(deng)泡(pao)，則(ze)要先(xian)保(bao)證燈(deng)(deng)泡(pao)燈(deng)(deng)絲形(xing)狀，燈(deng)(deng)泡(pao)在儀(yi)器(qi)中(zhong)的位置、光(guang)強等條件，再考(kao)慮燈(deng)(deng)口(kou)、電源等。

此外，在選用光源時(shi)還應考(kao)慮光源的供電系統復雜與否、是(shi)否需要人工(gong)冷卻、使用壽(shou)命(ming)、更換(huan)方便程度以及(ji)價(jia)格等因素。