海洋光學(xué) x 圣誕特輯

每年的12月24日晚，

圣誕老人，馴鹿及五彩斑斕的燈光，

今天，我們一起來探索一下

圣誕節(jié)中的光譜奧秘。

幫助馴鹿生存的紫外光

Reindeer and UV Vision

馴鹿生活在歐洲、亞洲及北美的北部地區(qū)，最喜歡的食物為地衣。絕大多數(shù)動物能與馴鹿共存，但有一些狼喜歡以馴鹿作為自己的食物。那么馴鹿如何在這樣的環(huán)境中生存，尋找稀缺食物、避免掠食者的呢？

其實，馴鹿可以看到光譜紫外區(qū)域的一些更“深入"的信息。

圖1. 地衣及毛皮樣品圖

我們從馴鹿經(jīng)常光顧的北部地區(qū)的幾種動物身上采集了毛皮樣本，包括兩種狼和一些對馴鹿非掠食性的動物。同時，還采集了一些地衣樣本進行分析。

圖2. 反射測量圖

使用Ocean HDX-XR光譜儀、WS-1標(biāo)準(zhǔn)反射板、DH-2000-BAL氘鎢燈光源和QR400反射探頭（如圖），獲得了毛皮和地衣樣品的寬帶反射光譜，以觀察對能夠在較短UV波長下區(qū)分樣本的動物來說它們是什么樣子。

圖3. 各種野生動物毛皮和地衣的反射吸收譜

為更好放大寬帶光譜的差異，反射測量在OceanView吸光度模式下進行，并通過標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變換處理數(shù)據(jù)，以歸一化響應(yīng)。

我們觀察到，馴鹿的掠奪者和食物比其食物和馴鹿的非掠食性動物具有更強的紫外光譜響應(yīng)，這將使馴鹿在白雪皚皚中看得更清楚（圖3）。

圣誕燈的光譜特性

白熾燈和LED

Incandescent lamp & LED

圣誕假日期間，周圍充滿了五顏六色的燈光，滿滿的喜慶、歡樂的氣氛。隨現(xiàn)代照明行業(yè)的發(fā)展，LED憑借其功耗低、效率高和顏色豐富的優(yōu)點已成為照明的主流。

那么LED和白熾燈相比，其光譜特性如何？

圖4. 海洋光學(xué)輻射測量原理圖

使用Ocean-FX-VIS-NIR光譜儀、FOIS-1積分球、600μmVis-NIR光纖和OceanView軟件測試了20串彩色白熾燈和LED燈（如圖4）。同時使用HL-3P為輻射通量校準(zhǔn)光源，以絕對光譜輻射通量（μW/nm）從每串中獲取每種顏色的三個燈泡的光譜數(shù)據(jù)。

圖5. 白熾燈，在>700nm處產(chǎn)生熱量

圖5為白熾燈在短波近紅外區(qū)域(>700 nm)具有最高強度的寬帶光譜。這些光超出了人眼視覺感知的范圍并產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致燈泡升溫。

據(jù)美國能源部數(shù)據(jù)，白熾燈泡發(fā)出的能量中有90%是熱量。同時，我們注意到白熾燈泡的光譜圖看起來像高通濾光片的光譜。這種光譜分布來自于濾光片玻璃護罩，玻璃護罩使白熾燈呈現(xiàn)出不同的美麗顏色。

圖6. LED燈幾乎沒有光譜輸出>700 nm

圖6為LED燈帶在短波NIR區(qū)域700nm具有窄帶發(fā)射峰。它產(chǎn)生的熱量很少，比白熾燈更節(jié)能。與白熾燈泡在絕對光譜輻射通量的功率相比，LED產(chǎn)生的強度要高得多。出現(xiàn)這種強度差異是因為LED燈泡直接從燈泡產(chǎn)生顏色，而不是使用濾光片從發(fā)光燈絲中選擇所需的波長。

海洋光學(xué)

祝大家

圣誕快樂