معلومة

ما هو اللون الأكثر سطوعًا الذي يمكن أن يحققه مصدر الضوء الذي ينبعث منه ضوء أزرق فقط؟

ما هو اللون الأكثر سطوعًا الذي يمكن أن يحققه مصدر الضوء الذي ينبعث منه ضوء أزرق فقط؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

لنفترض أن هناك مصباحًا ضوئيًا ينبعث منه الضوء الأزرق فقط ، وأنت (أو كاميرا إذا كنت تفضل ذلك) تنظر إليه من مسافة قريبة. هل السطوع الأقصى المدرك لا يحتوي على أي "أبيض"؟ لأنه لا يوجد ضوء أبيض إذا كان كله أزرق. ربما يكون ألمعها هو الأزرق الخالص؟ لذلك ، يمكن أن تنتج الفوتونات الزرقاء نطاقًا من اللون الأسود إلى الأزرق الصلب اعتمادًا على الضوء أو كمية الفوتونات التي تضرب عينك في الثانية؟ إذا كان هذا هو الحال ، فماذا يحدث إذا رفعت شدة المصباح إلى أقصى حد؟ هل هناك نقطة قطع حيث حتى لو أضفت مزيدًا من الكثافة إلى المصباح ، ما زلت ترى نفس اللون الأزرق الخالص؟


اللون الذي تدركه الرؤية البشرية لتردد معين من الضوء (قبل تشبع أي مخاريط) مشتق من الاستجابات النسبية للمخاريط المختلفة. على سبيل المثال ، عند حوالي 480 نانومتر ، تكون استجابة المخاريط S و M متساوية تقريبًا. ومع ذلك ، فإن العين البشرية غير قادرة على تمييز الألوان النقية (الأطوال الموجية المفردة) عن مجموعات الأطوال الموجية التي تنتج نفس الاستجابة في كل نوع من أنواع المخروط الثلاثة.

من الممكن أن يظهر مصدر الضوء الأزرق باللون الأبيض للعين البشرية ، لأن المخاريط التي تنقل إدراكنا للون ليست أحادية اللون تمامًا. بدلاً من ذلك ، لديهم مجموعة من الحساسية عبر الطيف ، وجميع المخاريط على الأقل حساسة إلى حد ما للضوء الأزرق. (انظر هذا الرسم التخطيطي). إذا كان الضوء الأزرق شديدًا لدرجة أنه يشبع جميع المخاريط ، S (أزرق) ، M (أخضر) ، و L (أحمر) ، فسيتم إدراكه على أنه ضوء أبيض. ومع ذلك ، من أجل تشبع مخاريط M و L منخفضة الحساسية ، ستكون شدة الضوء عالية بشكل مذهل. قبل هذه النقطة ، ولكن بعد تشبع المخاريط S ، سيتحول اللون الظاهر للضوء نحو اللون الأخضر قبل أن يظهر في النهاية باللون الأبيض. بالنسبة للكثافة التي لا تشبع أي أقماع ، سيظل تدرج اللون الأزرق ثابتًا ، بينما قد تتغير قيمته (أو خفته).


الفرق بين ضوء النهار ومصابيح LED البيضاء الناعمة

ومع ذلك ، فإن المصطلحات الشائعة المرتبطة بمصابيح LED الموفرة للطاقة هي Daylight و Bright White و Soft White. هذه ليست سوى تمثيلات للقيمة الكمية لـ Kelvins. سنناقش فقط مصابيح ضوء النهار وضوء LED الأبيض الناعم في هذه المقالة. ضوء النهار هو ضوء أبيض-أزرق ساطع للغاية مع درجة حرارة لون عالية جدًا تتراوح من 5000 إلى 6500 كلفن ، فهي تعكس الألوان بشكل طبيعي تمامًا مثل مصابيح LED ذات اللون الأبيض الدافئ ، مما يخلق تأثيرًا طبيعيًا شبه مثالي. ينتج الأبيض الناعم صبغة صفراء ودرجة حرارة لون أقل في النطاق من 2700 إلى 3000 كلفن. تذكر أنه كلما زادت قيمة كلفن ، زاد سطوع الضوء. نقدم مقارنة غير متحيزة بين نوعي مصابيح LED بناءً على درجات حرارة اللون.


ما هو ضوء الطيف الكامل؟ الطيف الكامل غير مرئي أو يمكن ملاحظته بشكل مباشر

ما يساهم في الارتباك بين المستهلكين هو حقيقة أن "امتلاء" طيف الضوء لا يمكن ملاحظته مباشرة بالعين البشرية. بعبارة أخرى ، يمكن أن يكون للمصباح غير الكامل الطيف وضوء النهار الطبيعي نفس لون ومظهر الضوء المنبعث ، على الرغم من وجود خصائص طيفية مختلفة بشكل كبير.

يشير الطيف الكامل عادةً إلى اكتمال الطاقة الطيفية لمصدر الضوء ، لا سيما عند مقارنتها بمصادر الضوء الطبيعية مثل ضوء النهار الطبيعي. لا يمكن تحديد التركيب الطيفي الدقيق لمصدر الضوء إلا بواسطة معدات قياس ضوئي متخصصة ، مثل مقياس الطيف.

بعبارة أخرى ، بصفتك مستهلكًا ، ليس لديك طريقة عملية للتحقق بشكل مستقل أو تأكيد أن مصباح الطيف الكامل الذي اشتريته يحتوي بالفعل على طيف كامل.

عند التحدث بالطيف ، هناك العديد من الطرق لإنشاء نفس لون الضوء ، وهذا ينطبق أيضًا على لون ضوء النهار الطبيعي (المعروف باسم ضوء النهار الأبيض).

بالنسبة للمبتدئين ، دعونا نلقي نظرة على طيف الضوء لضوء النهار الطبيعي. ستلاحظ أن الطاقة الضوئية موزعة بالتساوي عبر الطيف المرئي بأكمله ، دون أي فجوات أو انحدار أو ارتفاعات.

من المهم جدًا تذكر أن كلاً من ضوء النهار الطبيعي ومصباح الفلورسنت هذا لهما نفس لون الضوء الظاهر - أبيض ضوء النهار. بعبارة أخرى ، على الرغم من الاختلاف الطيفي الكبير ، فإن الضوء المنبعث من مصباح الفلورسنت لا يمكن تمييزه عن ضوء النهار ، لأعيننا.


نطاق الإثارة والحد الأقصى

ينبعث جزيء الفلوروفور المتحمس ضوءًا أقل طاقة من الضوء الذي يمتصه. لذلك ، هناك دائمًا تحول على طول الطيف بين لون الضوء الذي يمتصه الفلوروفور أثناء الإثارة ، واللون المنبعث.

تمتص الصبغة الفلورية الضوء على مدى من الأطوال الموجية - ولكل صبغة نطاق إثارة مميز. ومع ذلك ، فإن بعض الأطوال الموجية ضمن هذا النطاق تكون أكثر فعالية للإثارة من الأطوال الموجية الأخرى. يعكس هذا النطاق من الأطوال الموجية نطاق الحالات المثارة المحتملة التي يمكن أن يحققها الفلوروفور. لذلك لكل صبغة فلورية ، هناك طول موجي محدد - أقصى إثارة - الذي يحفز التألق بشكل أكثر فاعلية.

تمثيل نموذجي لكيفية عرض نطاق إثارة الفلوروفور (الأشرطة) وإثارة الفلوروفور القصوى (النجوم).


الفاصل: مساحة ألوان CIE X و Y و Z

سيكون من الممكن تحديد لون من خلال قيمة استجابات الخلايا المخروطية الثلاث (المقيسة فيما يتعلق ببعض المرجع الأبيض ، على سبيل المثال). ومع ذلك ، فإن هذا ليس المسار المعتاد: لم تُعرف وظائف استجابة المخروط الدقيقة للمنبهات إلا مؤخرًا. بدلاً من ذلك ، بعض الوظائف التقليدية القديمة مفيدة: وظائف مطابقة الألوان الخاصة بـ CIE (Commission Internationale de l'Éclairage) ، والتي تسمى بشكل ممل X و Y و Z. من المفترض أن تكون الوظيفة Y هي وظيفة اللمعان على وجه التحديد. الوظيفة Z (تتناسب مع) استجابة المخاريط القصيرة (من السهل تحديد هذا ، لأنه يتلاشى لأطوال موجية كبيرة بما فيه الكفاية ، بالتأكيد من 620 نانومتر فصاعدًا). والدالة X عبارة عن اصطلاح تعسفي إلى حد ما.

عادةً ما يتخلص المرء من الاعتماد المزعج على اللمعان ، وينتقل إلى مساحة اللون ثنائية الأبعاد ، على النحو التالي: دع x = X / (X + Y + Z) ، y = Y / (X + Y + Z) و z = Z / (X + Y + Z) (بحيث تكون x + y + z = 1 و z زائدة عن الحاجة). ثم يتم تحديد اللون من خلال قيمته اللونية ، (س ، ص) ، وإشراقه ص (إذا لزم الأمر). غالبًا ما يكون اللمعان غير محدد أو غير ذي صلة ، ونحن نعيش بشكل كامل في الرسم التخطيطي ثنائي الأبعاد (س ، ص). هذا هو نظام الإحداثيات الذي استخدمناه سابقًا لتمثيل مخطط اللونية ثنائي الأبعاد (حيث تتراوح x من 0 إلى 1 على الإحداثي السيني و y تتراوح من 0 إلى 1 على الإحداثي بالطبع ، كل شيء "يعيش" في المثلث السفلي الأيسر ، لأن z = 1 − x − y يجب أن تكون غير سالبة أيضًا).

فيما يلي بعض نماذج نقاط البيانات:

xذتقريبا
مرجع الطيف المسطح0.33330.3333
مضيء D65 (أبيض sRGB)0.31270.3290
إنارة D550.33240.3474
Illuminant D50 (PCS أبيض)0.34570.3585
مضيء أ0.44760.4074
إضاءة C0.31010.3161
فوسفور أحمر sRGB0.64000.3300
sRGB الفوسفور الأخضر0.30000.6000
sRGB الفوسفور الأزرق0.15000.0600
Blackbody (حد لانهائي)0.23990.2340
بلاك بودي (9300 ك)0.28490.2932
بلاك بودي (6500 ك)0.31350.3236
بلاك بودي (5000 كيلو)0.34510.3516
بلاك بودي (3000 ألف)0.43690.4041
Blackbody (حد 0K)0.73470.2653
أحادي اللون 420 نانومتر0.17140.0051
أحادي اللون 460 نانومتر0.14400.0297
أحادي اللون 490 نانومتر0.04540.2950
أحادي اللون 520 نانومتر0.07430.8338
أحادي اللون 532 نانومتر ("الليزر الأخضر")0.17020.7965
550nm أحادي اللون0.30160.6923
أحادية اللون 555 نانومتر (ذروة الحساسية)0.33740.6588
أحادية اللون 570 نانومتر0.44410.5547
أحادي اللون 589 نانومتر (خط الصوديوم البرتقالي)0.56930.4301
أحادي اللون 590 نانومتر0.57520.4242
أحادية اللون 610 نانومتر0.66580.3340
635 نانومتر أحادي اللون ("الليزر الأحمر")0.71400.2859
محفز نقي طويل المخروط (نظري)0.75010.2499
محفز نقي مخروطي متوسط ​​(نظري)1.4669-.4669
منبه نقي قصير المخروط (نظري)0.1669-.0180


التحول الأحمر و أمبير الأزرق التحول

مصدر ضوء متحرك بعيدا من المستمع (الخامس موجب) من شأنه أن يوفر Fإل هذا أقل من Fس. في طيف الضوء المرئي ، يتسبب هذا في حدوث انزياح باتجاه الطرف الأحمر من طيف الضوء ، لذلك يُطلق عليه اسم a الانزياح الأحمر. عندما يتحرك مصدر الضوء باتجاه المستمع (الخامس سلبي) ، إذن Fإل أكبر من Fس. في طيف الضوء المرئي ، يتسبب هذا في حدوث تحول نحو نهاية التردد العالي للطيف الضوئي. لسبب ما ، حصل البنفسجي على الطرف القصير للعصا ويطلق على هذا التحول في التردد اسم a تحول الأزرق. من الواضح ، في منطقة الطيف الكهرومغناطيسي خارج طيف الضوء المرئي ، قد لا تكون هذه التحولات في الواقع باتجاه الأحمر والأزرق. إذا كنت في الأشعة تحت الحمراء ، على سبيل المثال ، فأنت تتحول بشكل مثير للسخرية بعيدا من اللون الأحمر عندما تواجه "انزياح أحمر".


العلاقة بين الطول الموجي واللون

أداة بسيطة لتحويل الطول الموجي في نانومتر إلى لون RGB أو سداسي عشري أو HSL.

على مدار ملايين السنين ، تطورت العين البشرية لاكتشاف الضوء في نطاق 380 و mdash780nm ، وهو جزء من الطيف الكهرومغناطيسي المعروف باسم ضوء مرئي، الذي نعتبره لونًا. يتطابق النطاق الخاص للأطوال الموجية مع نافذة في الغلاف الجوي للأرض ، يمكن لهذا الضوء أن ينتقل من خلالها. يمتص الغلاف الجوي إشعاع التردد العالي ، مثل الأشعة السينية ، وكذلك الترددات المنخفضة ، مثل الموجات الدقيقة.

يبدو لنا ضوء الشمس أبيضًا لأنه ينبعث منه بشكل منتظم تقريبًا على جميع الترددات المرئية. ومع ذلك ، فإن الليزر على سبيل المثال ، لا يصدر إلا بتردد واحد محدد للغاية. ينبعث ليزر الهيليوم-نيون عند 632.8 نانومتر ، وهو لون أحمر ساطع. تنبعث أشعة الليزر الموجودة في مشغل Blu-ray عند 405 نانومتر ، وهو اللون الأزرق كما يوحي الاسم. يمكننا البدء في تكوين صورة لكيفية ارتباط التردد بالألوان.

من الطرق المتكررة للإشارة إلى اللون على شاشات الكمبيوتر استخدام نظام RGB. في هذا النموذج ، يتم إعطاء كل لون قيمة لكل مكون أحمر وأخضر وأزرق تتراوح من 0 إلى 255 ، مما يعطي قيمة إجمالية قدرها 16.7 مليون لون ممكن. ومع ذلك ، نظرًا للطريقة المعقدة للغاية التي تدرك بها العين الألوان ، يمكننا رؤية الألوان التي تقع خارج نطاق سلسلة من مخطط RGB - لا يوجد تعيين فريد يحول بشكل نهائي الطول الموجي إلى لون ، وعلى هذا النحو ، يجب اعتبار الأداة المذكورة أعلاه بمثابة تقريب أكثر من كونها مصدرًا صارمًا.


ما هو اللون الأكثر سطوعًا الذي يمكن أن يحققه مصدر الضوء الذي ينبعث منه ضوء أزرق فقط؟ - مادة الاحياء


الصور: Edison Tech Center / Planar: www.Planar.com

استخدام التيار الكهربي من خلال الفوسفور أو أشباه الموصلات
التاريخ التجاري
(1950 - اليوم)

مقدمة وإحصاءات أمبير

كيف هؤلاء يعملون

المخترعون والتطورات

لوضعها ببساطة ، تستخدم مصابيح EL أو مصابيح الإضاءة ذات المجال الكهربائي والمصابيح الكهربائية التيار الكهربائي مباشرة من خلال الفوسفور لتوليد الضوء. على عكس معظم المصابيح ، يمكن تشكيلها لتكون مسطحة للغاية ، أو بأشكال ضيقة تشبه الأسلاك.
التألق الكهربائي أو & quotEL & quot هو التحويل غير الحراري للطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية. تُستخدم هذه الظاهرة في مصابيح EL و LED و OLEDs. في هذه الصفحة نتحدث عن أجهزة EL التي تولد الضوء عن طريق إلكترونات عالية الطاقة مثيرة في مواد الفوسفور مثل ZnS: مليون. يستخدم هذا النوع من الأجهزة & quotتلألؤ كهربائي عالي المجال& مثل.

مزايا:
-قوة كهربائية منخفضة
-حياة طويلة
- لا توجد دوائر خارجية مطلوبة (لا توجد حاجة إلى صابورة للحد من التيار ، يمكن توصيلها مباشرة بطاقة التيار المتردد وسوف تنظم الطاقة ذاتيًا من خلال مقاومتها الخاصة)
- يمكن تصنيعها إلى ألواح مرنة مسطحة وخيوط ضيقة وأشكال صغيرة أخرى
- يمكن تحويلها إلى شاشات كمبيوتر مقاومة للماء وهي أكثر متانة وخفيفة الوزن من شاشات LCD أو شاشات البلازما.
- ليست اتجاهية مثل شاشات الكريستال السائل عند استخدامها كشاشة كمبيوتر ، تبدو جيدة في جميع الزوايا
-يمكن لشاشات العرض EL التعامل مع نطاق درجة حرارة مثير للإعجاب يتراوح بين 60 درجة مئوية و 95 درجة مئوية ، وهو ما لا تستطيع شاشات LCD القيام به

سلبيات:
- غير عملي للإضاءة العامة للمساحات الكبيرة بسبب قلة اللمعان الناتج من الفوسفور (حتى الآن)
- لومن ضعيف لكل واط ، ولكن عادة لا يتم استخدام المصباح لإخراج التجويف العالي على أي حال
- تقليل إخراج اللومن بمرور الوقت ، على الرغم من أن التقنيات الأحدث أفضل من الفوسفور الأقدم في هذه المرحلة
- تبلى صفائح EL المسطحة المرنة عند ثنيها ، ويتم العمل على المتانة
- يمكن للمصابيح أن تستهلك كمية كبيرة من الكهرباء: 60-600 فولت
- يحتاج EL النموذجي إلى محول عند استخدامه مع مصادر التيار المستمر مثل الساعات (لإنشاء طاقة تيار متردد أعلى تردد ، يكون هذا مسموعًا)

إحصائيات EL
* لومن لكل وات: 2-6
* عمر المصباح: 2000 - 50،000 ساعة
* CRI - غير متاح
* درجة حرارة اللون - N / A
* متوفر في 0.01 - 3 وات

اليسار: خلفية EL مع شاشة LCD ،
تم تسويقها باسم & quotIndiglo & quot بواسطة Timex في التسعينيات


علامة خروج مضيئة كهربائياً ، سهلة التشغيل بطاقة منخفضة وعمر طويل جداً للمصباح. الصورة: Limelite

1. كيف يعمل:

هناك العديد من الاختلافات حول كيفية عمل EL اعتمادًا على ما إذا كنت تتحدث عن مصباح لوحة مسطحة أو ضوء حبل أو تقنية DC EL أو شاشة EL ذات غشاء رقيق أو أي تصميم معقد آخر.

أجهزة EL هي أجهزة أحادية الناقل التي تنبعث من الضوء بسبب تأثير الإثارة لمركز بصري مثل ذرة المنغنيز. يفعلون ذلك عن طريق نقل إلكترونات عالية الطاقة في المصفوفة المضيفة (عادةً ZnS).

من أجل التبسيط ، سنصف مصباح EL بسيط:

تمر طاقة التيار المتردد عالية الجهد عبر طبقة رقيقة من الفوسفور أو أشباه الموصلات وهذا يسبب انبعاث الضوء. طبقتان من المواد الصلبة (إحداهما شفافة) تعمل كقطب كهربائي ومسحوق فوسفور أو شبه موصل بينهما يتوهج عندما تمر الإلكترونات عبره من قطب كهربائي إلى آخر. يخرج الضوء من الجهاز من جانب واحد بفضل تطوير الموصلات الشفافة مثل قصدير الإنديوم.

مسحوق الفوسفور السميك مصابيح EL تستخدم في معظم المصابيح البسيطة المستخدمة للإضاءة بما في ذلك أضواء الليل وعلامات الخروج / الأمان. يوضح الرسم أدناه مصابيح فسفورية سميكة.

غشاء رقيق وعازل كهربائي سميك EL (TFEL ، TDEL): تُستخدم هذه التقنية في مجموعة متنوعة من التطبيقات ، وتعد شاشات ELDs هي الأكثر استخدامًا. العرض ليس & quot؛ & quot؛ بالمعنى التقليدي للكلمة ، ولكننا نغطيه هنا نظرًا لأهميته في تطوير EL. غالبًا ما تستخدم TFEL و TDEL مواد أرضية نادرة مثل Er و Tm و In والمزيد.

TFEL - أجهزة الإنارة الكهربائية ذات الأغشية الرقيقة
ظهر TFEL في الخمسينيات من القرن الماضي وكان مختلفًا من حيث أنه يحتوي على طبقات أرق نشطة وبنية مختلفة. كان TFEL تحسينًا على بنية المسحوق السميك ، فهو يسمح للأجهزة الصغيرة والتحكم الدقيق في البكسل على الشاشة. كان من الصعب تطوير طرق لإيداع / تنمية أغشية رقيقة متعددة الكريستالات على ركيزة (المادة الداعمة) ولكن تم تطوير العديد من العمليات للسماح لتكنولوجيات TFEL بالتوسع. أدناه نسلط الضوء على البناء الأساسي لجهاز TFEL.
ملحوظة:
-TFEL بحد أقصى 6 لومن لكل وات اعتبارًا من 2012.
- يتطلب TFEL عادةً 1.5 ميغا فولت لكل سنتيمتر لإحداث الطبقة النشطة للضوء

فيديو بناء TFEL:

كيف يعمل برنامج TFEL:
يحتوي TFEL على طبقة فوسفورية تنبعث منها الضوء عند تطبيق مجال كهربائي كبير بدرجة كافية. يتطلب هذا الغشاء الرقيق من الفوسفور مستوى عالٍ من الطاقة بحيث يكون هناك احتمال لحدوث ماس كهربائي ضار من خلال عيوب الفوسفور. يتم استخدام الطبقات العازلة بين القطب والفوسفور على كلا الجانبين للحد من التيار وجعل TFEL يعمل بشكل صحيح.

تتصرف أجهزة TFEL مثل 3 مكثفات متسلسلة: يرتفع الجهد ويتم الوصول إلى جهد الانهيار حيث يتدفق التيار عبر الطبقة شبه الموصلة (الفوسفور) التي تثير الفوسفور وتصدر الضوء. تعمل طبقات العازل كمكثفات ، مع بناء الجهد واختراقه.

قبل أن ترى كيف يعمل جهاز EL ، قد ترغب في مراجعة كيفية عمل مكثف في هذا الفيديو:


يستخدم الغشاء الرقيق EL عملية epitaxy لتنمية البلورات فوق الركيزة. تتيح هذه العملية للفرد إنشاء & quotfilm & quot أو طبقة رقيقة جدًا من المواد (تقاس بالنانومتر (نانومتر)) على الزجاج أو أي سطح مستو آخر (يوفر هذا السطح هيكلًا ويسمى "الركيزة"). تخلق مادة TFEL epitaxy طبقات بسمك حوالي 500 نانومتر ، على الرغم من أن الحجم يختلف اعتمادًا على المنتج. في وقت لاحق ، تم تطوير TDEL (عازل سميك EL) لإنتاج منتج مع لمعان أعلى من TFEL. يستخدم TDEL هيكلًا يتم فيه فصل الأقطاب الكهربائية عن الفوسفور السميك بواسطة طبقة عازلة رقيقة. يستخدم كل من TFEL و TDEL epitaxy ، وهناك العديد من أشكال epitaxy من MBE (شعاع جزيئي) إلى ALE (Atomic Layer Epitaxy) (والذي تمت إعادة تسميته ALD (ترسب الطبقة الذرية)). يتطلب فهم epitaxy بعض الوقت ، نوصي بإلقاء محاضرات عبر الإنترنت ومواقع ويب لهذه المنطقة. اقرأ المزيد عن ALD من Tuomo Suntola هنا (PDF).

شاشات EL الشفافة وغير الشفافة

تتمثل إحدى طرق بناء شاشة TFEL غير الشفافة في استخدام طبقتين للفيلم البلاستيكي أو الزجاج ، إحداهما مغطاة بأكسيد قصدير الإنديوم (ITO) أو غيره من أشباه الموصلات بينما السطح المسطح الآخر به مادة عاكسة. سينتج الضوء في الطبقة "النشطة" من الفوسفور (ZnS Mn على سبيل المثال). سينعكس الضوء المنبعث في الاتجاه الخاطئ على اللوحة الخلفية ويمر عبر الجانب المعاكس الذي يحتوي على أشباه الموصلات الشفافة ، وبهذه الطريقة يمكنك تحقيق لمعان أعلى. مع العديد من الوحدات التي يتم التحكم فيها بشكل فردي وجهاز كمبيوتر للتحكم ، يمكنك تشغيل الوحدة أو إيقاف تشغيلها ، وسيؤدي هذا بشكل جماعي إلى إنشاء شاشة عرض. في شاشة عرض متعددة الألوان ، يمكن للمرشحات المطبقة على الجزء العلوي من الوحدات التحكم في ما إذا كانت الوحدة تصدر ضوءًا أحمر أو أصفر أو أخضر. لم يتم تطوير اللون الأزرق بعد ، وبسبب أن شاشات EL هذه لا يمكنها التنافس حاليًا مع تقنية LCD لشاشات العرض الاستهلاكية كاملة الألوان.

شاشات EL الشفافة طبقتان من الأفلام الموصلة الشفافة (TCFs) مثل الأقطاب الكهربائية مع الفوسفور بينهما. نظرًا لعدم وجود دعم عاكس ، لا ينتجون حاليًا نفس مستوى السطوع مثل شاشات EL القياسية. على الرغم من ذلك ، تحتوي الشاشة على بعض التطبيقات الممتعة والفريدة من نوعها والتي لم تنتشر بعد.

أفلام شفافة موصلة (TCFs) تشمل أكسيد القصدير الإنديوم (ITO) والقصدير المشبع بالفلور أو أكسيد الزنك (FTO) (FZO). يستخدم ITO أيضًا في صناعة الطاقة الشمسية ذات الأغشية الرقيقة. تقنية الأنابيب النانوية الكربونية عبارة عن فيلم موصل عضوي يمكن أن يحل محل المواد الأرضية النادرة باهظة الثمن مثل الإنديوم. تتمتع أفلام PEDOT (3،4-ethylenedioxythiophene) Poly (3،4-ethylenedioxythiophene) وأفلام بوليمر أخرى أيضًا بإمكانية استبدال ITO. يعد صنع مواد أحدث وأرخص أمرًا مهمًا لرؤية نمو شاشات العرض والأضواء EL في الحياة اليومية للمستهلكين.

ينتج هذا النوع من المصابيح الضوء حيث تتحد الإلكترونات بشكل إشعاعي في ثقوب لأشباه الموصلات. يتطلب فهم كيفية عمل أشباه الموصلات على المستوى الجزيئي وصفًا طويلًا أو محاضرة كاملة. المعهد الهندي للتكنولوجيا في مدراس لديه محاضرة متعددة الفيديو تبدأ بفيديو مدته 59 دقيقة عن المواد الصلبة.

TDEL:
تُعرف تقنية TDEL أو تقنية EL العازلة للكهرباء ذات الأغشية السميكة بتقديم حل لمشكلة اللون الأزرق. إنه يوفر تقنية العرض RGB بالألوان الكاملة الوحيدة المتوفرة في هذا الوقت.

أثبتت شاشات العرض العازلة ذات الأغشية السميكة فعاليتها: فهي تتمتع بدرجة سطوع جيدة (لمعان) ولها كفاءة مناسبة. تمتلك iFire Group و TDK Corporation حاليًا براءات الاختراع لهذه التكنولوجيا. يبلغ سمك الفوسفور في TDEL 10 كيلو - 20 كيلو نانومتر. بعض TDEL مثل تلك المستخدمة في شاشات العرض تستخدم طبقتين من الفوسفور. الطبقة السفلية السميكة مقاومة للانهيار العازل ، لذا يمكنها نقل تيار أعلى وإضاءة أكثر إشراقًا. يوجد فوق الطبقة العازلة السميكة الفوسفور الملون لـ ZnMgS: Mn (أخضر) و BaAl2S4: Eu (أزرق). مع هذا النظام يمكن إنشاء RGB.

2. المخترعون والتطورات:

تم استخدام التلألؤ الكهربائي في وقت مبكر من عام 1936 من قبل العالم جورج ديستريو. لم يكن الأمر كذلك حتى الخمسينيات من القرن الماضي عندما بدأت الشركات في تطوير التكنولوجيا لاستخدامها في التطبيقات العملية.

1936 - جورج ديسترياو ، التي كانت زميلة لماري كوري في مختبرها في باريس ، بدأت بدراسة التلألؤ الكهربائي. لقد صاغ المصطلح أثناء عمله مع مساحيق ZnS.
باريس، فرنسا

1958 - إلمر فريدريش أثناء العمل في جنرال إلكتريك ، طورت مصابيح EL ، وبعضها متطور للغاية في التصميم. اشتهر فريدريش أيضًا باختراع مصباح الهالوجين وتطوير تقنية المصابيح الفلورية. كان عضوًا رئيسيًا في فرق الهندسة في نيلا بارك ، أوهايو وشينيكتادي ، نيويورك.
الصورة: جنرال إلكتريك

1958 - ناتاليا أندريفا فلاسينكو و أ. بوبكوف : طور أول نموذج أولي لـ TFEL وعمل على طرق لتعزيز اللمعان. لقد كانوا روادًا في العمل المبكر على مصابيح DC EL أيضًا.
كييف ، أوكرانيا

1968 - آرون فيشت تطور تقنية DC EL للمصابيح والساعات. لندن، المملكة المتحدة
الصورة: جامعة غرينتش

1974 - تومو سونتولا تقوم بتطوير ALE Epitaxy لتقنيات الإضاءة الكهربية ذات الأغشية الرقيقة (TFEL). أصبحت هذه الطريقة في ترسيب أغشية رقيقة شبه موصلة على ركيزة أساسًا لإنتاج TFEL. تبلغ سماكة الأفلام الرقيقة متعددة البلورات حوالي 500 نانومتر. تسمح الأغشية الرقيقة باستخدام EL أكثر من مساحيق الفوسفور السميكة الخرقاء.
Lohja ، فنلندا
الصورة: تومو سونتولا

السبعينيات - هيروشي كوباياشي عملت لأكثر من 30 عامًا على أجهزة الإنارة الكهربائية غير العضوية مع البروفيسور الراحل شوساكو تاناكا. ساعد عمله في تسويق شاشات EL غير العضوية في الصناعة اليابانية. تم إنجاز قدر كبير من العمل في جامعة توتوري. تقاعد عام 2003 ويعيش الآن في طوكيو.
محافظة توتوري / طوكيو ، اليابان
الصورة: هيروشي كوباياشي

1974 - توشيو إنوغوتشي يطور أول ELD عملي (شاشة عرض كهربي) في شركة Sharp Corporation. إنه يستخدم TFEL لجعل هذا ممكنًا. تتمتع عروضه بعمر طويل وهي أكثر إشراقًا في لمعانها. مهد عمله الطريق للتطورات اللاحقة وحافظ على Sharp في الصدارة خلال العقود القليلة القادمة. تم استخدام الشاشات أولاً كشاشات عرض للأدوات الطبية. كانت الشاشات أحادية اللون ، لكنها كانت خيارًا أفضل من شاشات CRT.
أوساكا، اليابان
الصورة: Toshio Inoguchi and Sharp Corporation

الثمانينيات - كريستوفر ن.كينج وفريق * تطوير شاشات EL المتقدمة التي تستخدم تقنية الأغشية الرقيقة. بدأ الفريق في Tektronix وأطلق أنظمة Planar العرضية في عام 1983. تزيد الشاشات الجديدة من عدد الألوان المتاحة مع مرور الوقت. أصبحت زيادة اللمعان والتباين للتنافس مع شاشات LCD أمرًا مهمًا في التسعينيات والعقد الأول من القرن الحادي والعشرين. منذ التسعينيات ، قام المهندسون في Planar بتحسين شاشة EL ، وقد حققوا سطوعًا وتباينًا وكفاءة أفضل. * جيم هيرد ، جون لاني, إريك ر.ديكي (ICEBrite)
بيفيرتون ، أوريغون
الصورة: كريس كينج

التسعينيات - Xingwei وو تطور تقنية TDEL. تحقق شاشات EL العازلة السميكة اللون الأزرق الساطع بدرجة كافية لاستخدامها في شاشات العرض بالألوان الكاملة. TDEL أكثر إشراقًا من TFEL ، ويستخدم طريقة & quotcolor by blue & quot لتحقيق RGB جيدة. TDEL هي أول تقنية EL قادرة على الألوان الكاملة. الدكتور Xingwei Wu هو المهندس الرئيسي في iFire Technology.

أوكفيل ، أونتاريو ، كندا

الصورة: Xingwei Wu. iFire Technology Ltd.

2016 - أنت - اختر مهنة في الهندسة وكن الرائد التالي! يتعلم أكثر

2000s - أصبحت مصابيح EL في متناول المستهلك العادي وتستخدم في الملابس الزخرفية وتطبيق الأغشية الرقيقة على المنتجات المختلفة. كمصباح للإضاءة العامة ، لا يُفضل استخدام تقنية EL نظرًا لمحدودية إنتاج اللومن الأقصى جنبًا إلى جنب مع الكفاءة المنخفضة مقارنةً بمصابيح LED. يسمح الجانب المكاني الفريد للمصباح EL (المسطح والمرن) بالحفاظ على مكانة السوق.

قطعت شاشات EL شوطًا طويلاً منذ عام 1980 ، ولكن لا تزال هناك حاجة إلى فوسفور أزرق أفضل يمكن استخدامه في شاشات العرض. سيسمح تطوير اللون الأزرق عالي الكفاءة والإضاءة العالية بتركيبة من الأحمر والأخضر والأزرق تسمح لشاشة EL بالتنافس بشكل أفضل مع شاشات الكريستال السائل.

مزيد من القراءة بمزيد من التفصيل:
تاريخ من العرض الكهربائي بواسطة جيفري أ.هارت ، ستيفاني آن لينواي ، توماس مورثا. 1999


نموذج بوهر

في عام 1913 ، اقترح الفيزيائي الدنماركي نيلز بور (1885 & ndash1962 الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء ، 1922) نموذجًا نظريًا لذرة الهيدروجين التي فسرت طيف انبعاثها. يتطلب نموذج Bohr & rsquos افتراضًا واحدًا فقط: يتحرك الإلكترون حول النواة في مدارات دائرية يمكن أن يكون لها فقط أنصاف أقطار معينة مسموح بها. افترض نموذج Rutherford & rsquos السابق للذرة أيضًا أن الإلكترونات تتحرك في مدارات دائرية حول النواة وأن الذرة متماسكة عن طريق التجاذب الكهروستاتيكي بين النواة الموجبة الشحنة والإلكترون سالب الشحنة. على الرغم من أننا نعلم الآن أن افتراض المدارات الدائرية كان غير صحيح ، إلا أن رؤية Bohr & rsquos كانت تقترح ذلك يمكن للإلكترون أن يشغل مناطق معينة فقط من الفضاء.

باستخدام الفيزياء الكلاسيكية ، أظهر نيلز بور أن طاقة الإلكترون في مدار معين يتم الحصول عليها بواسطة

حيث ( Re ) هو ثابت ريدبيرج ، ح هل Planck & rsquos ثابتان ، ج هي سرعة الضوء و ن هو عدد صحيح موجب يقابل الرقم المخصص للمدار ، مع ن = 1 المقابلة للمدار الأقرب للنواة. في هذا النموذج ن = & infin يتوافق مع المستوى الذي تكون فيه الطاقة التي تمسك الإلكترون والنواة معًا صفراً. في هذا المستوى ، ينفصل الإلكترون عن النواة ويتم فصل الذرة إلى أيون سالب الشحنة (الإلكترون) وأيون موجب الشحنة (النواة). في هذه الحالة ، يكون نصف قطر المدار أيضًا لانهائيًا. تم تأين الذرة.

الشكل 7.3.2 نموذج بوهر لذرة الهيدروجين (أ) تزداد مسافة المدار من النواة مع زيادة ن. (ب) تصبح طاقة المدار أقل سلبية بازدياد ن.

خلال الاحتلال النازي للدنمارك في الحرب العالمية الثانية ، هرب بوهر إلى الولايات المتحدة ، حيث أصبح مرتبطًا بمشروع الطاقة الذرية.

في سنواته الأخيرة ، كرس نفسه للتطبيق السلمي للفيزياء الذرية ولحل المشكلات السياسية الناشئة عن تطوير الأسلحة الذرية.

مع انخفاض n ، تصبح الطاقة التي تمسك الإلكترون والنواة معًا سالبة بشكل متزايد ، ويتقلص نصف قطر المدار ويحتاج الأمر إلى مزيد من الطاقة لتأين الذرة. المدار الذي يحتوي على n = 1 هو الأدنى والأكثر ارتباطًا. تشير العلامة السالبة في المعادلة 7.3.3 إلى أن زوج نواة الإلكترون يكون أكثر ارتباطًا عندما يكونان بالقرب من بعضهما البعض مقارنةً ببعيد بينهما. نظرًا لأن ذرة الهيدروجين بإلكترون واحد في هذا المدار لديها أقل طاقة ممكنة ، فهذه هي الحالة الأرضية (الترتيب الأكثر استقرارًا للإلكترونات لعنصر أو مركب) ، الترتيب الأكثر استقرارًا لذرة الهيدروجين. مع زيادة n ، يزيد نصف قطر المدار من أن الإلكترون بعيدًا عن البروتون ، مما ينتج عنه ترتيب أقل استقرارًا مع طاقة كامنة أعلى (الشكل 2.10). لذلك فإن ذرة الهيدروجين التي تحتوي على إلكترون في مدار مع n & gt 1 تكون في حالة الإثارة. أي ترتيب للإلكترونات أعلى في الطاقة من الحالة الأرضية: طاقته أعلى من طاقة الحالة الأرضية. عندما تخضع ذرة في حالة مثارة للانتقال إلى الحالة الأرضية في عملية تسمى التحلل ، فإنها تفقد الطاقة عن طريق إصدار فوتون تتوافق طاقته مع الفرق في الطاقة بين الحالتين (الشكل 7.3.1).

الشكل 7.3.3 انبعاث الضوء بواسطة ذرة الهيدروجين في حالة الإثارة. (أ) ينبعث الضوء عندما يخضع الإلكترون لانتقال من مدار بقيمة أعلى تبلغ ن (بطاقة أعلى) إلى مدار بقيمة أقل من ن (بطاقة أقل). (ب) سلسلة Balmer من خطوط الانبعاث ناتجة عن انتقالات من مدارات مع ن & ge 3 إلى المدار مع ن = 2. الاختلافات في الطاقة بين هذه المستويات تتوافق مع الضوء في الجزء المرئي من الطيف الكهرومغناطيسي.

لذا فإن الاختلاف في الطاقة (& دلتاه) بين أي مدارين أو مستويات طاقة تُعطى بواسطة ( Delta E = E_> -E_> ) أين ن1 هو المدار النهائي و ن2 المدار الأولي. يعطي الاستبدال من معادلة Bohr & rsquos (المعادلة 7.3.3) لكل قيمة طاقة

لو ن2 & GT ن1، يكون الانتقال من حالة طاقة أعلى (مدار نصف قطر أكبر) إلى حالة طاقة أقل (مدار نصف قطر أصغر) ، كما هو موضح بالسهم المتقطع في الجزء (أ) في الشكل 7.3.3. أستعاض ح/ & لامدا لـ & دلتاه يعطي

الإلغاء ح على كلا الجانبين يعطي

باستثناء العلامة السلبية ، هذه هي نفس المعادلة التي حصل عليها ريدبيرج تجريبياً. تشير العلامة السالبة في المعادلة 7.3.5 والمعادلة 7.3.6 إلى إطلاق الطاقة أثناء تحرك الإلكترون من المدار ن2 إلى المدار ن1 بسبب المدار ن2 طاقة أعلى من المدار ن1. قام بوهر بحساب قيمة ( Re ) من الثوابت الأساسية مثل شحنة وكتلة الإلكترون وثابت بلانك وحصل على قيمة 1.0974 × 10 7 م & ناقص 1 ، وهو نفس الرقم الذي حصل عليه ريدبيرج من خلال تحليل أطياف الانبعاث.

يمكننا الآن فهم الأساس المادي لسلسلة خطوط Balmer في طيف انبعاث الهيدروجين (الجزء (ب) في الشكل 2.9). كما هو موضح في الجزء (ب) في الشكل 7.3.3 ، تتوافق الخطوط في هذه السلسلة مع التحولات من المدارات عالية الطاقة (n & gt 2) إلى المدار الثاني (n = 2). وهكذا فإن ذرات الهيدروجين في العينة قد امتصت الطاقة من التفريغ الكهربائي وتتحلل من حالة مثارة ذات طاقة أعلى (n & gt 2) إلى حالة طاقة أقل (n = 2) عن طريق إصدار فوتون من الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي تتوافق طاقته تمامًا إلى الفرق في الطاقة بين الدولتين (الجزء (أ) في الشكل 7.3.3). يؤدي الانتقال من n = 3 إلى n = 2 إلى ظهور الخط عند 656 نانومتر (أحمر) ، و n = 4 إلى n = 2 الانتقال إلى الخط عند 486 نانومتر (أخضر) ، و n = 5 إلى n = 2 الانتقال إلى الخط عند 434 نانومتر (أزرق) ، و n = 6 إلى n = 2 الانتقال إلى الخط عند 410 نانومتر (بنفسجي). نظرًا لأن عينة الهيدروجين تحتوي على عدد كبير من الذرات ، فإن شدة الخطوط المختلفة في الطيف الخطي تعتمد على عدد الذرات في كل حالة مثارة. عند درجة الحرارة في أنبوب تفريغ الغاز ، يوجد عدد أكبر من الذرات في n = 3 من مستويات n & ge 4. وبالتالي ، فإن الانتقال من n = 3 إلى n = 2 هو الخط الأكثر كثافة ، مما ينتج عنه اللون الأحمر المميز لتفريغ الهيدروجين (الجزء (أ) في الشكل 7.3.1). يتم إنتاج مجموعات أخرى من الخطوط عن طريق التحولات من الحالات المثارة مع n & gt 1 إلى المدار مع n = 1 أو إلى المدارات مع n & ge 3. تظهر هذه التحولات بشكل تخطيطي في الشكل 7.3.4

الشكل 7.3.4 انتقالات الإلكترون المسؤولة عن سلسلة متنوعة من الخطوط التي لوحظت في طيف انبعاث الهيدروجين. ترجع سلسلة خطوط ليمان إلى التحولات من المدارات عالية الطاقة إلى المدار الأقل طاقة (ن = 1) تطلق هذه التحولات قدرًا كبيرًا من الطاقة ، يتوافق مع الإشعاع في الجزء فوق البنفسجي من الطيف الكهرومغناطيسي. ترجع سلسلة خطوط Paschen و Brackett و Pfund إلى التحولات من مدارات عالية الطاقة إلى مدارات ذات ن = 3 و 4 و 5 ، على التوالي ، تطلق هذه التحولات طاقة أقل بشكل كبير ، بما يتوافق مع الأشعة تحت الحمراء. (لا يتم رسم المدارات على نطاق واسع.)

في التطبيقات المعاصرة ، تُستخدم انتقالات الإلكترون في ضبط الوقت الذي يجب أن يكون دقيقًا. تعتمد أنظمة الاتصالات السلكية واللاسلكية ، مثل الهواتف المحمولة ، على إشارات التوقيت التي تصل دقتها إلى جزء من المليون من الثانية في اليوم ، وكذلك الأجهزة التي تتحكم في شبكة الطاقة الأمريكية. يجب أن تكون إشارات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) دقيقة في غضون جزء من المليار من الثانية في اليوم ، وهو ما يعادل اكتساب أو خسارة ما لا يزيد عن ثانية واحدة في 1400000 سنة. يتطلب قياس الوقت العثور على حدث بفاصل زمني يتكرر بشكل منتظم. لتحقيق الدقة المطلوبة للأغراض الحديثة ، لجأ الفيزيائيون إلى الذرة. المعيار الحالي المستخدم لمعايرة الساعات هو ذرة السيزيوم. يتم وضع ذرات السيزيوم فائقة التبريد في حجرة مفرغة ويتم قصفها بأفران ميكروويف يتم التحكم في تردداتها بعناية. When the frequency is exactly right, the atoms absorb enough energy to undergo an electronic transition to a higher-energy state. Decay to a lower-energy state emits radiation. The microwave frequency is continually adjusted, serving as the clock&rsquos pendulum. In 1967, the second was defined as the duration of 9,192,631,770 oscillations of the resonant frequency of a cesium atom, called the cesium clock. Research is currently under way to develop the next generation of atomic clocks that promise to be even more accurate. Such devices would allow scientists to monitor vanishingly faint electromagnetic signals produced by nerve pathways in the brain and geologists to measure variations in gravitational fields, which cause fluctuations in time, that would aid in the discovery of oil or minerals.

Example 7.3.1: The Lyman Series

The so-called Lyman series of lines in the emission spectrum of hydrogen corresponds to transitions from various excited states to the ن = 1 orbit. Calculate the wavelength of the lowest-energy line in the Lyman series to three significant figures. In what region of the electromagnetic spectrum does it occur?

Given: lowest-energy orbit in the Lyman series

يطلب: wavelength of the lowest-energy Lyman line and corresponding region of the spectrum

  1. Substitute the appropriate values into Equation 7.3.2 (the Rydberg equation) and solve for (lambda).
  2. Locate the region of the electromagnetic spectrum corresponding to the calculated wavelength.

We can use the Rydberg equation to calculate the wavelength:

أ For the Lyman series, ن1 = 1. The lowest-energy line is due to a transition from the ن = 2 to ن = 1 orbit because they are the closest in energy.

It turns out that spectroscopists (the people who study spectroscopy) use cm -1 rather than m -1 as a common unit. Wavelength is inversely proportional to energy but frequency is directly proportional as shown by Planck's formula, E=h( u ).

Spectroscopists often talk about energy and frequency as equivalent. The cm -1 unit is particularly convenient. The infrared range is roughly 200 - 5,000 cm -1 , the visible from 11,000 to 25.000 cm -1 and the UV between 25,000 and 100,000 cm -1 . The units of cm -1 are called wavenumbers, although people often verbalize it as inverse centimeters. We can convert the answer in part A to cm -1 .

[lambda = 1.215 imes 10^<&minus7> m = 122 nm ]

This emission line is called Lyman alpha. It is the strongest atomic emission line from the sun and drives the chemistry of the upper atmosphere of all the planets producing ions by stripping electrons from atoms and molecules. It is completely absorbed by oxygen in the upper stratosphere, dissociating O2 molecules to O atoms which react with other O2 molecules to form stratospheric ozone

ب This wavelength is in the ultraviolet region of the spectrum.

Exercise 7.3.1: The Pfund Series

The Pfund series of lines in the emission spectrum of hydrogen corresponds to transitions from higher excited states to the ن = 5 orbit. Calculate the wavelength of the ثانيا line in the Pfund series to three significant figures. In which region of the spectrum does it lie?

إجابة: 4.65 × 10 3 nm infrared

Bohr&rsquos model of the hydrogen atom gave an exact explanation for its observed emission spectrum. The following are his key contributions to our understanding of atomic structure:

  • Electrons can occupy only certain regions of space, called orbits.
  • Orbits closer to the nucleus are lower in energy.
  • Electrons can move from one orbit to another by absorbing or emitting energy, giving rise to characteristic spectra.

Unfortunately, Bohr could not explain لماذا the electron should be restricted to particular orbits. Also, despite a great deal of tinkering, such as assuming that orbits could be ellipses rather than circles, his model could not quantitatively explain the emission spectra of any element other than hydrogen (Figure 7.3.5). In fact, Bohr&rsquos model worked only for species that contained just one electron: H, He + , Li 2 + , and so forth. Scientists needed a fundamental change in their way of thinking about the electronic structure of atoms to advance beyond the Bohr model.

Figure 7.3.5 The Emission Spectra of Elements Compared with Hydrogen. هؤلاء images show (a) hydrogen gas, which is atomized to hydrogen atoms in the discharge tube (b) neon and (c) mercury. The strongest lines in the hydrogen spectrum are in the far UV Lyman series starting at 124 nm and below. The strongest lines in the mercury spectrum are at 181 and 254 nm, also in the UV. These are not shown.

Thus far we have explicitly considered only the emission of light by atoms in excited states, which produces an emission spectrum (a spectrum produced by the emission of light by atoms in excited states). The converse, absorption of light by ground-state atoms to produce an excited state, can also occur, producing an absorption spectrum (a spectrum produced by the absorption of light by ground-state atoms). Because each element has characteristic emission and absorption spectra, scientists can use such spectra to analyze the composition of matter.

When an atom emits light, it decays to a lower energy state when an atom absorbs light, it is excited to a higher energy state.


3 إجابات 3

The 100 W light bulb dissipates more energy per second (1 watt = 1 joule per second) than the 20 W light bulb, and consequently the light emanating from the 100 W bulb carries more energy than the light emanating from the 20 W bulb.

In the picture of light as an electromagnetic wave, the energy carried by the light is proportional to the square of the wave's amplitude. The technical term for this energy is "Poynting flux". (In fact we usually take the time-average over one period of oscillation as the definition of the energy in the wave.) In this model, the photo-receptors in your eye are oscillators. What is oscillating? Electric charge. Charges are accelerated in response to the electric field of the light: the greater the electric field (or amplitude), the greater the amplitude of the oscillation, and the greater the electric currents in your eye (and the greater the brightness).

In the picture of light as a particle (a photon), each particle carries with it an amount of energy proportional to its frequency: $E=h u$, where $h$ is Planck's constant, and $ u$ is the frequency of light. The energy flux is then the energy per photon multiplied by the flux of photons (# of photons per unit area per second). So the 100 W bulb emits more photons per second than the 20 W bulb. In this model, the photoreceptors in your eye undergo chemical reactions as a result of absorbing photons. The more photons absorbed per second, the brighter the light appears.

Brightness is just the number of photons per second hitting your eye - all the other properties of the light are the same.

edit: perceived brightness is the number of 'detected' photons hitting your eye per second!

Different wavelengths of light correspond to different colours. 555nm means light with a wavelength of 555 nano-meters (billions of a meter), this is roughly green light. So all this says is that you eye is most sensitive to green light and so a given number of green photons/second will appear brighter than the same number of red photons. You can see this with laser pointers, for the same power small pointers - green ones look much brighter than red.

I am nowhere near as expert as a professional, but I have a private passion for this field.

Dim and bright are perceptual terms. There are many dimensions. I will start with a simple idea and build out.

Consider that you are adapted to a monochromatic light of around 533 nanometer wavelength bathing the room such that the light from the brightest object generates approximately 1e7 photons per second on a foveal L cone of 1 micron face diameter. This is considered a well-lit but not stressful scene. The photoreceptor opsins bleach at a rate of approximately 5e3 opsins per second. The light feels neither dim nor bright because you are adapted.

If you increase the source photon rate by a factor of 10, that same photoreceptor is now bleaching at a rate of 5e4 opsins per second. This feels brighter. But over time, the photoreceptor undergoes phagocytosis, decreasing its length by 90% changing the opsin bleach rate back to 5e3 opsins per second, so you now experience this as neither dim nor bright.

If you decrease the wavelength to 430 nanometers, the bleach rate of the L cone decreases by 90% and one would think this would appear dim. However, the S cone bleach rate reaches its maximum and S cones have a stronger effect on perceived brightness than L cones, so without increasing the photon bleach rate, the light now appears to have gotten brighter.

This is the principal reason amber sunglasses make the world seem brighter and more colorful. By suppressing the short wavelength photons from reaching the eye, the adaptation of the L and M cone bias favors a greater linear range. This makes colors more discriminable and is another dimension of brightness.

I will leave these three dimensions for further discussion and, if requested, I will dive deeper yet into the wonderful world of retinal adaptation to various light regimes.


شاهد الفيديو: Top 9: معلومات غريبة عن الضوء والألوان (ديسمبر 2022).