紫外线热效应非定量实验
c1502022/12/29原创 物理 IP:湖北
中文摘要
紫外光也有热效应。
关键词
紫外热效应


    在很多人的印象里,红外线有强烈的热效应,(毕竟就是因为这个才被发现的嘛),而紫外线则没有热效应。大概现在有的书籍甚至初级教材里都是这么描述的。如果在bing搜索“紫外线有没有热效应”,干脆得到这个结果: bing-紫外热效应结果.jpg

实际上,这个结论过于武断,甚至就是错误的。

先从实验开始讲起吧。

手头有一只三无365nm紫外手电,从电池续航时间来推断,估计紫外功率不到一瓦特。

有一天无意中用它照自己的脸,发现有明显的灼热感。一开始以为是错觉或者紫外和皮肤的某些成分发生了独特的效应(例如激发出红外进而有热效应之类)。为了进一步验证,就用热成像仪作为检测仪器,对一块黑布进行了紫外照射。结果,紫外线在黑布上也有强烈的热效应:


IMG_5800.mp4 点击下载

短短十几秒,就使得目标升温十几度。

作为对比,使用10W强光手电进行热效应测试:


IMG_5801.mp4 点击下载

可见紫外光在黑布上的热效应,虽然比不上这个视频中的白光LED强烈,但是这个白光LED的功率要比紫外LED大数倍。

从以上实验基本可以得到,至少365nm的紫外线同样有强烈的的热效应。

其实这个也比较好理解,光被目标吸收后,最终大多数能量还是会转化为热能(即分子无规则运动)。

同样的,连X射线,gamma射线都会有热效应。

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后记,那既然紫外有热效应,能干啥呢?我想了想,是不是可以做精密一点的激光加工呢?毕竟波长短的话,光斑就小啊,哈哈




来自:数理化 / 物理动手实践:实验报导
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~~空空如也
客星晨出东方
1年11个月前 IP:浙江
913346

高精度的光刻机就是用的深紫外和极紫外,不过原理不是利用其热效应

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c150作者
1年11个月前 IP:湖北
913347

嗯。光刻机的照射目标是光刻胶,我没有深入了解,估计应该是光化学反应之类的。

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20!Dopaminor
1年11个月前 IP:广东
913350

能量守恒

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c150作者
1年11个月前 IP:湖北
913353

对。这是根本。而且最终之路必然是热。

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机器懒猫
1年11个月前 IP:四川
913381

“三无”二字让我想到光谱可能不那么纯

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c150作者
1年11个月前 IP:湖北
913383
引用机器懒猫发表于5楼的内容
“三无”二字让我想到光谱可能不那么纯

哈哈,我也怀疑过是不是有红外波段的光。可见光是不可能有的,肉眼可以辨别。

正好补充几点,便于讨论:

1,目前的大功率紫外LED,效率都有限,部分电能量确实变成了热,所以需要良好散热才能工作。但是这样看来,热应该是在散热片上散掉的,而不是和紫外光一起辐射出去了。但是实际上电筒本身也不怎么发热,所以确实存在热和光同路辐射出去的可能;

2,查阅了一些紫外LED的手册,其光谱都较为单一,带宽一般也就是 几十纳米;

3,虽然是三无产品,但是竟然还带了个黑色滤光片的,也算是良心三无产品了。不过这个滤光片性能未知,有通过远红外光的可能;

4,打算找时间做一个简易光谱仪看看,但是还没有很好的器件(毕竟从红外到紫外,有点宽,要是可见光就简单多了)。


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c150作者
1年11个月前 IP:湖北
913384

刚才又补充了一个小测试,把紫外灯上的滤光片放在红外遥控器发射头上,遥控信号被阻挡。看来至少某个波长的红外线应该是过不去。

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客星晨出东方
1年11个月前 IP:浙江
913391
引用c150发表于6楼的内容
哈哈,我也怀疑过是不是有红外波段的光。可见光是不可能有的,肉眼可以辨别。正好补充几点,便于讨论:1,...

简易光谱仪…光栅是好搞,怎么搞一个从紫外到远红外都能探测到的探测器呢

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c150作者
1年11个月前 IP:湖北
913395

没事的,我觉得不一定非要整一体化,分段就好了。一个管红外+可见光,一个管紫外+可见光。只要两个有重叠就行。

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古法造轮
1年11个月前 IP:福建
913436

“紫外线没有热效应” 这种本身就是更贴近于日常用语句不是严格的物理描述语句吧。电磁波都得有热效应,不然黑体模型就没办法搞了。

布料染料这类有机物紫外吸收强烈的,你搞个紫外吸收谱干净的无机物,热效应应该就不明显了。红外的频率波段刚好落在分子键的振动/转动/晶格振动频率波段上,不涉及电子跃迁,一下全都转成热量了,显得热效应强。

如果有个平行宇宙的物理学常数跟我们不一样,使得他们宇宙的分子振动频率波段落在紫外区域的话,那个宇宙里的教科书应该会写着 “紫外线有着强烈的热效应”,刚从我们这边穿越过去的李二狗看了他们的书也许会丈二摸不着狗头(费解

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qiuzheru1
1年11个月前 IP:瑞士
913467

其实不考虑荧光之类的小得多的效应,这个问题就相当于问这个材料在紫外是否透明。在365 nm透明的材料不少,透蓝光的很多都透。在较深的紫外没有吸收的材料就少了挺多,如果楼主有兴趣,可以去调研一下。

DIY一个不是那么没用的光谱仪或者单色器其实不太简单,除了正确的探测器,还需要狭缝,正确的光栅和正确的镜子,还要合适的光机械方便固定和调整。如果想要PMT的高灵敏度和宽响应(Multialkali 光阴极),做成扫描式的,活动部件怎么安装也需要考虑。如果条件有限,造不如买,咸鱼上分光光度计应该不少,不妨想想怎么改造改造。

如果英语水平提高了,推荐读下这个人的博客XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/archives/ 



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c150作者
1年11个月前 IP:湖北
913507
引用古法造轮发表于10楼的内容
“紫外线没有热效应” 这种本身就是更贴近于日常用语句不是严格的物理描述语句吧。电磁波都得有热效应,不...

嗯,感觉就像有些小学和中学课本里的话,拿到大学就是错误的了。

不过或许很多人都会有紫外光没有(至少是很弱吧)热效应的印象。


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c150作者
1年11个月前 IP:湖北
913508
引用qiuzheru1发表于11楼的内容
其实不考虑荧光之类的小得多的效应,这个问题就相当于问这个材料在紫外是否透明。在365 nm透明的材料...

太高大上爬不动,还是简单、科普级别的先搞起来(就用CCD,CMOS)为好

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