Уэймаус д., Газоразрядные источники света (988969), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Точка зрения автора в этом отношении отличается от других исследователей. Ишлер и Смиалск !Л. 8-91 предпочитают «моноиодидную» композицию, в которой суммарное количество молекул атомарного иода точно равно количеству их в 1и+Т1+!»!а. Таким образом, отсутствует избыток иода, который мог бы образовать Нп1з. Действительно, так как 1и может образовать как 1п1, так и 1п1з, то Ишлер и Смналек полагают, что их условие может охватывать потери некоторого металлического компонента без образования Н91з. Рокоц, Деккер и Фрезер 1Л.
8-101 считают, что ограничение отношения Нп1з. Ру значением от 1 до !,5 обеспечивает отсутствие Н91з в холодной лампе. Хотя, несомненно, правильно, что упомянутое положение может быть использовано для исключения сначала присутствия Ня1т в холодной лампе и тем самым может значительно улучшить «зажигасмость» металлогалогснных ламп с существующими ПР»» для ртутных ламп, однако это достигается не даром. Световая отдача и цве- $!8 ~ зппп е»»папа ь. ~ аппп ппап ь. а 1г )а гч Число тинромолей мп1 но 1сее длонш дуги б) п,г и, пп Птношение общего голи еееелди иода и общему нолиееегпду ртути а) Рис 8-!Ц Орслиие значения температуры дуги в ртутной лампе с иолидзми торна а натрия, определенные спектроскопическим путем !Л 8 3! а — неношеное !: Ня; и — еелерееенне Ме!.
г»9 топередача ламп значительно улучшаются при наличии в них достаточного содержания иода. Более того, исследования автора показали, что все металлогалогениые лампы страдают в некоторой степени от потерь металлов, наполняющих разрядную трубку, н эти потери высвобождают иод для образования Нп!з.
В этих случаях лампа не зажигается с большинством балластов для ртутных ламп и имеет вследствие этого неприемлемо малый срок службы. По мнению автора, наилучшим решением этой проблемы является расчет лампы и балласта как единой системы, в которой балласт может обеспечить зажигание и работу лампы даже при содержании в ней Нп!з, значительно превышающем тот, который допустим в лампе, работающей с балластом для ртутных ламп. В гл.
1О будут рассмотрены специальные проблемы, которые должны быть решены прн зажигании ламп, содержащих Нп!з, а в гл. 12 — как для этого должен быть рассчитан балласт" Рисунок 8-10 иллюстирует другое обнаруженное экспериментальным путем обстоятельство, связанное с взаимодействием иодидов между собой. Эти данные, приведенные в 1г!. 8-81, относятся к ртутной лампе с добавками иодидов торна и натрия, однако они почти полностью применимы к сочетаниям многолинейчатых Излучателей с иодидами щелочных металлов.
Эффективная температура дуги, измеренная спектрографическим путем по отношению интенсивности линий, возрастает с увеличением добавок Нп1з (рис. 8-10,а), в результате чего увсличивается содержание торна в дуге, и уменьшается с увеличением добавки 1ча! (рис. 8-10,б). Так как распределение энергии в спектре атомов с болыпим количеством линий резко зависит от температуры дуги, при которой они возбуждаются, то это обстоятельство имеет большое значение для расчета ламп с требуемым распределением спектральной энергии. На рис. 8-!1 представлена относительная интенсивность спсктральных линий скандия, определенная по таблицам Национального бюро стандартов 1Л.
8-12) путем суммирования интенсивностей всех линий внутри бж Ой лудила йплаш, ляг Ряш 8-11. Распределение энергии з спектре скзпдия я ртутной лямпп с яодпдамя натрия н скзкдпя. Кривая ! язмпреца прпборпм с шпрпцой щели 4 нм (пплучецз кз рпг. 8-3,в после вычитания линий ртутп я язтрпя); кривая 2 пычяслспа по таблицам (Л. 8-!2) путем суммировзпяя янтепсяяппсгей через гштерзплы 4 ям з прпдглак от 100 пп 700 пм, Относительные масштабы пропзяпльцы к выбраны исключительно для того, чтобы подчеркнуть тат факт, чтп красно-синее я зелено-синее отношение спектров, полученных измерением, знзчктельца больше, яем спектров, полученных зьшпсляпяем. Сряпненяе с ряс.
8-2 ппкззызяет, что зядкмые «ляяsя» я этом распределения спектрзлгпшй энергии представляют собой в дейгтзятпльностп груп- пы пнгеягппяых лппяй. 220 интервалов по 4 нм для всей видимой части спектра'. Там же показано распределение энергии в спектре излучения скандня, создаваемом лампой, содержащей иодиды скандия и натрия н измеренном при помощи спектрофотомстра, пропускающего полосу шириной в 4 нм. Ясно видно, что наблюдаемое краспо-синее отношение значительно выше полученного вычислением. Это объясняется тем, что спектры, па основании которых были составлены таблицы Национального Бюро стандартов 1Л.
8-!2), были получены от дуги на воздухе, имеющей температуру 5500 К и образованной между медными электродами, содержащими 0,1п1п скандия (атомное содержание). Очень низкое содержание скандия снижает до пренебрежимо малых значении самопоглощенис излучения скандия в дуге, и высокая температура дуги способствует возбуждению линий, возникающих при переходах между сравнительно высокими энергетическими уровнями атомов; кроме того, создастся достаточная ионизация скандия, так что наблюдается сильное излучение спектра ионов скандия. Наоборот, соответствующее регулирование отношения между содержанием иодида скандия н иодида натрия в металлогалогенных лампах позволяет осуществить работу дуги при значительно более низкихэффективных температурах и сравнительно более высоких давлениях паров скандия.
Высокое давление паров скандия приводит к значительно большему самопоглощению резонансных линий, многие из которых лежат в синей области. Более низкие температуры дуги сильно ослаблякзт влияние ионов скандия на выходящее излучение, а также способствуют возбуждению более низких энергетических уровней. В результате наблюдаемое распределение энергии в спектре показывает значительно более высокую плотность в красной н зеленой областях спектра по сравнсни1о с синей областью, чем этого можно было бы ожидать па основе расчетов по данным 1Л.
8-12). Ни один из эффектов, которые были до сего ьременн рассмотрены, не зависит в какой-либо степени от молекул, за исключснисм способа ввода паров металла в дугу. Излучение возбужденных молекул существенно не усиливает излучения дуги. Однако, как видно из рис. 8-11, в случае иодидов индия, галлия и таллия наблюдается сильный непрерывный спектр, простирающийся вдоль видимой части, который автор объясняет 221 фотодиссоциацией молекул. Присутствие заметных количеств 1п1 и Оа! в лампах с подидами индия и галлия может быть продемонстрировано наличием полос поглощения, обусловленных этими молекулами в спектре таких ламп.
Опи наблюдаются в спсктре лампы в виде узких полос поглощения волнзи 400 нм. Для понимания образования широкополосных непрерывных спектров в результате диссоциация молекул необходимо кратко коснуться вопроса об устойчивых и неустойчивых молекулах. Для примера используем молекулы водорода, так как при диссоциации этой молекулы наблюдается интенсивный непрерывный спектр. При соединении двух атомов и образовании молекулы их электронные орбиты взаимно перекрывают одна другую. Каждый электрон помимо орбитального момента количества движения относительно ядра имеет спин вокруг своей собственной оси.
Если спины обоих электронов имеют одно и то же направление, то каждый электрон не совершает никакого орбитального движения вокруг противоположного ядра; следовательно, соответствующее молекулярное состояние, называемое «триплстом», является строго отталкивательным, т. е.
оба атома нс «сцеплены» — молекула «не связана». Если, наоборот, спины имеют противоположное направление, то каждый электрон может вращаться вокруг противоположного ядра так же, как и вокруг собственного ядра, и оба атома сцеплены между собой, образуя устойчивую молекулу. Это состояние называется «синглетом» и представляет собой «связанное» состояние. Полная энергия системы, относительно системы из двух атомов на бесконечном расстоянии, может быть представлена в виде функции межатомного расстояния (расстояния между ядрами соседних атомов), как это показано на рис.
8-12. Энергия системы в несвязанном состоянии Т возрастает с уменьшением межатомного расстояния, так как оба атома отталкиваются один от другого, в то время как энергия системы уменьшается до минимума при характеристичсском межатомном расстоянии ге, когда оба атома имеют электронные спины, направленные в противоположные стороны, и система находится в устойчивом синглетном состоянии 5. В связанном состоянии оба атома могут колебаться взад и вперед вокруг радиуса, соответствующего минимуму энергии; в результате таких колебаний в устойчивом мо- 222 лекулярном состоянии находится область межатомных расстояний от г, до г,.
Закон квантовой механики, в соответствии с которым триплетное состояние не может быть устойчивым, называемый «принципом Паули», устанавливает, что ни в какой квантомехапической системе две частицы не могут иметь одинаковыми все квантовые числа (главное, Рис. 8-!2. Дизгрзммз потенциельной энергии молекулы, иллюстрирующая диссоцизцню. Молекула. возбужденная до состояния Т', может излучать только при переходе е неустойчивое молекулярное гогтоянне Т, гопроеождеющееся диссоциецией, Энергия излучепного фотоне, а следовательно, его частота зависят от «фззы» периода молекулярного колебания, е которой происходит нэпу~ение, и, следовательно, от мгновенного значения межзтомного расстояния. Тзк кзк излучение еозможно з любых фазах, то диапазон частот (и длин волн) излученного спектра очень широк.
орбитальное и спиновое). Если один из атомов, образующих молекулу, находится в возбужденном состоянии, например с главным квантовым числом п=й, а другой— в наинизшем (основном) состоянии с и=1, то оба электрона могут иметь спины в том же или противоположном направлениях и вращаться вокруг обоих ядер. Триплетное состояние Т в этом случае является связанным состоянием молекулы, имеющей более низкий энергетический уровень по сравнению с невозбужденным атомом и возбужденным атомом, удаленным на бесконечное расстояние.
Следовательно, молекула в разряде в основном состоянии Я может быть возбуждена до триплетного состояния Т' ударом электрона, оставаясь в виде связанной молекулы. Оба атома будут совершать вибрационные колебания вокруг нового характеристического радиуса г'„, Это состояние должно, однако, в конечном счете, излучать; оказалось, что переходы излучения из триплет- 223 ных состояний в триплетные состояния значительно более вероятны, чем переходы из трнплетного в синглетное состояние. В результате более вероятен переход путем излучения из триплетного состояния Т' в несвязанное триплетное состояние отталкивания Т, чем в основное состояние молекулы Я.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
