当前位置:文档之家› 太阳光谱中的暗线

太阳光谱中的暗线

太阳光谱中的暗线
太阳光谱中的暗线

原子吸收光谱法之

任务 5 原子吸收光谱法基本原理

教学任务

p解释原子吸收光谱法的基本原理和原子吸收分光光度计的结构设计;

p解释共振线、分析线、谱线轮廓、积分吸收、峰值吸收等基本概念;

p说明谱线轮廓变宽的主要原因和吸光度与待测元素浓度的关系:原子吸收现象发现;原子吸 收法特点;分析流程;原子吸收产生;分析线轮廓;定量关系

教学方法

p教师讲解

教学学时

p以 40 人为学习组,需 4 学时

教学设计

p问题引入,教师讲解,学生讨论,教师总结

问题:如何测定天体的组成?

天文学研究中经常需要测定各种恒星、行星的组成、结构,然而,这些星球距离我们非常遥远 并且恒星表面具有极高的温度使我们无法接近,不可能直接取样进行测定,天文学家是如何知道天 体组成的呢?

原子吸收光谱的发现与发展

早在 1802 年,伍朗斯顿(W.H.Wollaston)在研究太阳连续光谱时,就发现了太阳连续光谱中 出现的暗线,图 4-1。

1859 年,克希荷夫(G.Kirchhoff)与本生(R.Bunson)在研究碱金属和碱土金属的火焰光谱 时,发现钠蒸气发出的光通过温度较低的钠蒸气时,会引起钠光的吸收,并且根据钠发射线与暗线

在光谱中位置相同这一事实,断定太阳连续光谱中的暗线,正是太阳外围大气圈中的钠原子对太阳 光谱中的钠辐射吸收的结果。

1955 年澳大利亚的瓦尔西(A.Walsh)发表了他的著名论文”原子吸收光谱在化学分析中的应 用”奠定了原子吸收光谱法的基础。

50 年代末和 60 年代初,Hilger, Varian Techtron 及 Perkin-Elmer 公司先后推出了原子吸收 光谱商品仪器,发展了瓦尔西的设计思想。到了60 年代中期,原子吸收光谱开始进入迅速发展的时 期。

1959 年,苏联里沃夫提出了电热原子化技术。电热原子吸收光谱法的绝对灵敏度可达到 10 -12 -10 -14 g,使原子吸收光谱法向前发展了一步。

近年来,塞曼效应和自吸效应扣除背景技术的发展,使在很高的的背景下亦可顺利地实现原子吸 收测定。

近年来,计算机、微电子、自动化、人工智能技术和化学计量等的发展,各种新材料与元器件 的出现,大大改善了仪器性能,使原子吸收分光光度计的精度和准确度及自动化程度有了极大提高, 使原子吸收光谱法成为痕量元素分析的灵敏且有效方法之一,广泛地应用于各个领域。使用连续光 源和中阶梯光栅,结合使用光导摄象管、二极管阵列多元素分析检测器,设计出了微机控制的原子 吸收分光光度计,为解决多元素同时测定开辟了新的前景。微机控制的原子吸收光谱系统简化了仪 器结构,提高了仪器的自动化程度,改善了测定准确度,使原子吸收光谱法的面貌发生了重大的变 化。联用技术(色谱-原子吸收联用、流动注射-原子吸收联用)日益受到人们的重视。色谱-原子吸收 联用,不仅在解决元素的化学形态分析方面,而且在测定有机化合物的复杂混合物方面,都有着重 要的用途,是一个很有前途的发展方向。

通过上面的介绍,请讨论原子吸收现象如何应用到分析化学领域。

(教师可以以原子吸收测定水中镁、铜为例引导学生原子吸收与浓度的关系)

原子吸收法概述

依据原子蒸气对特征谱线的吸收进行定量分析测定对象:金属元素及少数非金属元素

(利用仪器操作软件上的元素选择功能显示原子吸收测量的所有元素)

原子吸收光谱法的特点和应用范围

原子吸收光谱法是基于测量蒸气中基态原子对特征光波的吸收,测定化学元素含量的方法。

根据基态原子对特征波长光的吸收,测定试样中待测元素含量的分析方法。是上世纪 50 年代中 期出现并在以后逐渐发展起来的一种新型的仪器分析方法,它在地质、冶金、机械、化工、农业、

食品、轻工、生物医药、环境保护、材料科学等各个领域有广泛的应用。

A、灵敏度高、检出限低。火焰原子吸收法的检出限可达到 1 ng/ml 级,石墨炉原子吸收法的检 出限可达到 10 -10 -10 -14 g。

B、准确度好。火焰原子吸收法测定中等和高含量元素的相对标准偏差可<1%,其准确度已接近 于经典化学方法。石墨炉原子吸收法的分析精度一般约为 3-5%。

C、选择性好。原子吸收光谱简单,共存成分的干扰小。因各原子均具有自己的固有能级,每个 元素的气态基态原子只对某些具有特定波长的光有吸收。所以,原子吸收分光光度法的选择性很高, 在无机分析中,不必经任何分离即可进行测定。

D、操作简便,分析速度快。原子吸收光谱仪在 35 分钟内,能连续测定 50个试样中的 6 种元素。

E、应用广泛。可测定的元素达 70 多个,不仅可以测定金属元素,也可以用间接原子吸收法测定 非金属元素和有机化合物。

F、分析不同元素,必须使用不同的元素灯。

G、有些元素的灵敏度还比较低,对于复杂样品的测定干扰比较严重

原子吸收光谱分析流程(复习)

试液喷射成细雾与燃气混合后进入燃烧的火焰中,被测元素在火焰中转化为原子蒸气。气态的 基态原子吸收从光源发射出的与被测元素吸收波长相同的特征谱线,使该谱线的强度减弱,再经分 光系统分光后,由检测器接收。产生的电信号经放大器放大,由显示系统显示吸光度或光谱图。

图 3 原子吸收分析流程

原子吸收的产生

当有光辐射通过自由原子蒸气,且入射光辐射的频率等于原子中的电子由基态跃迁到较高能态

(一般情况下都是第一激发态)所需要的能量频率时,原子就要从辐射场中吸收能量,产生吸收, 电子由基态跃迁到激发态,同时伴随着原子吸收光谱的产生。

基态:自由原子、离子或分子内能最低的能级状态。

激发态:与基态相对应,原子处于较高能级状态。激发态一般不稳定,在短时间内会跃迁回基 态。

共振吸收线:当电子吸收一定能量从基态跃迁到能量最低的激发态时所产生的吸收谱线,称为共 振吸收线,简称共振线。

共振发射线:当电子从第一激发态跃回基态时,则发射出同样频率的光辐射,其对应的谱线称 为共振发射线,也简称共振线

由于原子能级是量子化的,因此,在所有的情况下,原子对辐射的吸收都是有选择性的。由于 各元素的原子结构和外层电子的排布不同,元素从基态跃迁至第一激发态时吸收的能量不同,因而 各元素的共振吸收线具有不同的特征。其频率(波长)服从下列关系:

c

E h h n l

D == ΔE:基态与激发态的能级差;ν:原子吸收光的频率;λ:光的波长;h:普朗克常数;C:真 空中光速。

原子吸收光谱属电子光谱,位于光谱的紫外区和可见区。

原子吸收光谱的轮廊

从前面太阳光谱的暗线我们知道,原子对光的吸收是一系列不连续的线,即原子吸收光谱。但 当进一步研究会发现原子吸收光谱线并不是严格几何意义上的线,而是占据着有限的相当窄的频率 或波长范围,即有一定的宽度。

谱线轮廓:描绘发射辐射强度随频率或波长变化的曲线-发射线轮廓。描绘吸收率随频率或波 长变化的曲线—吸收线轮廓。

原子吸收光谱的轮廓以原子吸收谱线的中心波长和半宽度来表征。中心波长由原子能级决定。 半宽度是指在中心波长的地方,极大吸收系数一半处,吸收光谱线轮廓上两点之间的频率差或波长 差。半宽度受到很多实验因素的影响。

曲线极大值对应的频率υ0 称为中心频率。中心频率所对应的吸收系数称为峰值吸收系数。在峰 值吸收系数一半(K 0/2)处,吸收曲线呈现的宽度称为吸收曲线半宽度,以频率差△υ表示。吸收 曲线的半宽度△υ的数量级约为 10 -3 ~10 -2

nm。 影响原子吸收谱线轮廓的主要因素

(1)自然变宽ΔνN

在没有外界因素影响的情况下,谱线本身固有的宽度称为自然宽度,对原子吸收测定所常用的 共振吸收线而言,谱线宽度仅与激发态原子的平均寿命有关,平均寿命越长,则谱线宽度越窄。谱 线自然宽度造成的影响较小,一般在 10 -5

nm 数量级。

(2)多普勒变宽ΔνD

多普勒变宽是由于原子在空间作无规则热运动而引起的,所以又称热变宽。从物理学中已知,从 一个运动着的原子发出的光,如果运动方向离开观测者,则在观测者看来,其频率较静止原子所发 的光的频率低;反之,如原子向着观测者运动,则其频率较静止原子发出的光的频率为高,这就是 多普勒效应。其变宽程度可用下式表示: 式中ν0 为中心频率;T 为热力学温度;A r 为相对原子质量。

影响多普勒变宽的因素:多普勒宽度与元素的原子量、温度和谱线频率有关。随温度升高和原 子量减小,多普勒宽度增加。

多普勒变宽的特点:中心频率无位移,只是两侧对称变宽,但 K 0 值减少。ΔνD 在 10 -

3 数量级 r D A T · ′ = D - 0 6

10 716 . 0 n n 图 5 吸收线轮廓

(3)压力变宽

压力变宽是由产生吸收的原子与蒸气中原子或分子相互碰撞而引起谱线的变宽,所以又称为碰 撞变宽,碰撞变宽分为两种:即赫鲁兹马克变宽和洛伦茨变宽。

劳伦兹变宽:它是产生吸收的原子与其他粒子碰撞而引起的谱线变宽。洛伦茨变宽随原子区内 原子蒸气压力增大和温度升高而增大。

赫鲁兹马克变宽:又称共振变宽,它是由同种原子之间发生碰撞而引起的谱线变宽。在通常的 原子吸收测定条件下,被测元素的原子蒸气压力很少超过 10 -3 mmHg,共振变宽效应可以不予考虑, 而当蒸气压力达到 0.1mmHg 时,共振变宽效应则明显地表现出来。

常压下压力变宽在 10 -3 数量级。

在通常的原子吸收实验条件下,当采用火焰原子化器时,劳伦兹变宽为主要因素。当采用无火 焰原子化器时,多普勒变宽占主要地位。

4、其它变宽

除上述因素外,影响谱线变宽的还有其它一些因素,例如场致变宽、 自吸效应等。但在通常的原子 吸收分析实验条件下,吸收线的轮廓主要受多普勒和洛伦茨变宽的影响。在 2000-3000K 的温度范围 内,原子吸收线的宽度约为 10 -3 -10 -2 nm。

原子吸收值与待测元素浓度的定量关系

1、积分吸收

原子吸收光谱产生于基态原子对特征 谱线的吸收。在一定条件下,基态原子数 N0

正比于吸收曲线下面所包括的整个面积。 根据经典色散理论,其定量关系式为。

òn n d K=

2

0 e

N f mc

p

式中 e 为电子电荷,m 为电子质量,c

为光速, N0 为单位体积原子蒸气中吸收辐射

的基态原子数,亦即基态原子密度;f为振

子强度,代表每个原子中能够吸收或发射特

定频率光的平均电子数,对某一元素,f可视为一定值。

图 6 积分吸收的测量

一定实验条件下,基态原子蒸气的积分吸收与试液中待测元素的浓度成正比。由于吸收线的宽 度只有 10 -3 ~10 -2 nm,若采用连续光源,要达到能分辨半宽度为 10 -3 nm,波长为 500nm 的谱线,按计 算 需要有分辨率高达 50 万的单色器,这在目前的技术条件下还十分困难。因此无法通过测量积分 吸收求出被测元素的浓度。通常以测量峰值吸收代替测量积分吸收。

2、峰值吸收

峰值吸收是指基态原子蒸气对入射光中心频率线的吸收。峰值吸收的大小以峰值吸收系数 K 0表 示。

假如仅考虑原子热运动,并且吸收线的轮廓取决于多普勒变宽,则在一定实验条件下,基态原 子蒸气的峰值吸收与试液中待测元素的浓度成正比,因此可以通过峰值吸收的测量进行定量分析。 在通常的原子吸收分析条件下,若吸收线的轮廓主要取决

于多普勒变宽,则峰值吸收系数 K 0 与基态原子数 N 0 之间存在

如下关系:

根据波尔兹曼分布:

激发态原子数只占基态原子数的 1%以下,因此可以认为基态原子数 N j 等于原子总数N。 实现峰值吸收测量的条件:是光源发射线的半宽度应小于吸收线的半宽度,且通过原子蒸气的 发射线的中心频率恰好与吸收线的中心频率ν0 相重合

3、定量分析的依据

设待测元素的锐线光通量为 0 F ,当其垂直通过

光程为 b 的均匀基态原子蒸气时,由于被试样中待测

元素的基态原子蒸气吸收,光通量减小为 t F :

根据吸收定律: 图 8 吸光度测量

0 0 2 0 2 2 KN N f mc

e b d K b K = × × p ×n D = n n D = ò ¥ ¥ - n i j E E i

i k T j j N

g e N g - -

=× 图 7 峰值吸收测量示意图

b K t e 0 0

- = F F , 则 A=lgeK 0b 溶液中被测元素的含量 C 与蒸气相中原子浓度 N 之间保持一稳定的比例关系时,有

N ∝ C

当实验条件一定时,各有关参数为常数,上式可以简写为:

A = k C

式中 k 为与实验条件有关的常数。上式即为原子吸收测量的基本关系式。

即在一定的实验条件下(一定的原子化率和一定的火焰宽度),吸光度与试样中待测元素的浓度 成正比。

与紫外可见分光光度法的比较(学生讨论)

(既然原子吸收与紫外可见分光光度法都是基于物质对光的选择性吸收建立起来的,他们之间有 何异同?)

相同点:均属于吸收光谱分析;均服从光吸收定律。

不同点:原子吸收光谱分析的吸收物质是基态原子蒸气,紫外-可见分光光度分析的吸光物质是 溶液中的分子或离子;原子吸收光谱是线状光谱,紫外-可见吸收光谱是带状光谱。 思考题

1、何谓原子吸收光谱法?

2、利用学过的知识解释原子吸收光谱法灵敏度高选择性好的原因。为什么原子吸收分光光度计不能 用氘灯或钨灯作为光源?

e b K A t

lg lg

0 0 = F F =

太阳光谱中的暗线

原子吸收光谱法之 任务 5 原子吸收光谱法基本原理 教学任务 p解释原子吸收光谱法的基本原理和原子吸收分光光度计的结构设计; p解释共振线、分析线、谱线轮廓、积分吸收、峰值吸收等基本概念; p说明谱线轮廓变宽的主要原因和吸光度与待测元素浓度的关系:原子吸收现象发现;原子吸 收法特点;分析流程;原子吸收产生;分析线轮廓;定量关系 教学方法 p教师讲解 教学学时 p以 40 人为学习组,需 4 学时 教学设计 p问题引入,教师讲解,学生讨论,教师总结 问题:如何测定天体的组成? 天文学研究中经常需要测定各种恒星、行星的组成、结构,然而,这些星球距离我们非常遥远 并且恒星表面具有极高的温度使我们无法接近,不可能直接取样进行测定,天文学家是如何知道天 体组成的呢? 原子吸收光谱的发现与发展 早在 1802 年,伍朗斯顿(W.H.Wollaston)在研究太阳连续光谱时,就发现了太阳连续光谱中 出现的暗线,图 4-1。 1859 年,克希荷夫(G.Kirchhoff)与本生(R.Bunson)在研究碱金属和碱土金属的火焰光谱 时,发现钠蒸气发出的光通过温度较低的钠蒸气时,会引起钠光的吸收,并且根据钠发射线与暗线

在光谱中位置相同这一事实,断定太阳连续光谱中的暗线,正是太阳外围大气圈中的钠原子对太阳 光谱中的钠辐射吸收的结果。 1955 年澳大利亚的瓦尔西(A.Walsh)发表了他的著名论文”原子吸收光谱在化学分析中的应 用”奠定了原子吸收光谱法的基础。 50 年代末和 60 年代初,Hilger, Varian Techtron 及 Perkin-Elmer 公司先后推出了原子吸收 光谱商品仪器,发展了瓦尔西的设计思想。到了60 年代中期,原子吸收光谱开始进入迅速发展的时 期。 1959 年,苏联里沃夫提出了电热原子化技术。电热原子吸收光谱法的绝对灵敏度可达到 10 -12 -10 -14 g,使原子吸收光谱法向前发展了一步。 近年来,塞曼效应和自吸效应扣除背景技术的发展,使在很高的的背景下亦可顺利地实现原子吸 收测定。 近年来,计算机、微电子、自动化、人工智能技术和化学计量等的发展,各种新材料与元器件 的出现,大大改善了仪器性能,使原子吸收分光光度计的精度和准确度及自动化程度有了极大提高, 使原子吸收光谱法成为痕量元素分析的灵敏且有效方法之一,广泛地应用于各个领域。使用连续光 源和中阶梯光栅,结合使用光导摄象管、二极管阵列多元素分析检测器,设计出了微机控制的原子 吸收分光光度计,为解决多元素同时测定开辟了新的前景。微机控制的原子吸收光谱系统简化了仪 器结构,提高了仪器的自动化程度,改善了测定准确度,使原子吸收光谱法的面貌发生了重大的变 化。联用技术(色谱-原子吸收联用、流动注射-原子吸收联用)日益受到人们的重视。色谱-原子吸收 联用,不仅在解决元素的化学形态分析方面,而且在测定有机化合物的复杂混合物方面,都有着重 要的用途,是一个很有前途的发展方向。 通过上面的介绍,请讨论原子吸收现象如何应用到分析化学领域。 (教师可以以原子吸收测定水中镁、铜为例引导学生原子吸收与浓度的关系) 原子吸收法概述 依据原子蒸气对特征谱线的吸收进行定量分析测定对象:金属元素及少数非金属元素 (利用仪器操作软件上的元素选择功能显示原子吸收测量的所有元素) 原子吸收光谱法的特点和应用范围 原子吸收光谱法是基于测量蒸气中基态原子对特征光波的吸收,测定化学元素含量的方法。 根据基态原子对特征波长光的吸收,测定试样中待测元素含量的分析方法。是上世纪 50 年代中 期出现并在以后逐渐发展起来的一种新型的仪器分析方法,它在地质、冶金、机械、化工、农业、

对太阳光谱中神秘图谱的解释

光学 波动说 托马斯·杨出生在英国索默塞特郡(Somersetshire)的米尔弗顿(Milverton),我们要感谢他,因为他复兴了被忽略了一个世纪之久的光的波动说。这位伟大的科学家有一个非凡的幼年时代。在他两岁时他就能很流畅地读书,当他4岁时,他已通读了两遍圣经;当他6岁时,他能整篇地背诵“哥德斯密思的荒村”( Goldsndth′s Deserted Village)。他一目数行,贪婪地阅读各种书籍,无论是古典的、文学的或是科学上的著作;说出奇怪,在他的发育成长中,他的体力和智力并没有减退。在他约16岁时,由于他反对贩卖奴隶,他戒用食糖。在他19岁时,他开始先在伦敦、而后在爱丁堡、哥丁根、最后在剑桥学医。1800年他开始在伦敦行医。第二年他接受了皇家研究院自然哲学教授的职务,这个研究院是由伦福德伯爵在这之前一年建立的京城科学院。他担任这个职务有两年之久。从1802年的1月到5月,他作了一系列讲演。这些讲演和后来的一系列讲演以《关于自然哲学和机械工艺的讲演》(Lectures on Natural Philosophy and the Mechanical Arts)为题在 1807年出版,这本论丛今天还值得一读。1802年他被委任为皇家研究院的外事 秘书。他担任这个职务直到他生命的最后一刻为止。 杨的最早研究是关于眼睛的构造和光学特性。而后,1801—1804年是他光学发现的第一个时期。他的学说受到嘲笑,于是他着手其他的研究工作。连续有12个年头,他花费在医疗职业和语言学的研究上,特别是辨读象形文字的著作。然而,当法国菲涅耳开始光学实验并且特别突出杨的理论时,杨才重新恢复他早期的研究,进人了他的光学研究的第二个时期。 1801年,杨在皇家学会宣读了关于薄片颜色的论文,他在这里表示他自己强烈地倾向光的波动说。干涉原理的引人是这篇文章跨出的重大一步。“两个在方向上或者是完全一致或者是很接近的不同光源的波动,它们的联合效应是每一种光的运动的合成。”这个原理的不完全的暗示曾出现在胡克的《显微术》(Mcrogrophia)中,但杨直到他独自取得新见解之后才知道这些暗示。杨第一次彻底地用干涉原理解释了声和光。他以这个原理解释了薄片的色彩和刻条纹的表面或“条纹面”的衍射颜色。杨的观察是以极大的精密度作的,但是,他说明这些观测事实的方式,正如他的大部分论文一样,是简洁而有点模糊不清的。他的包含有重要的干涉原理的论文成为自牛顿的时代以来发行的最重要的物理光学出版物。但它们并未在科学界留有印象。布鲁厄姆在《爱丁堡评论》(Edinburgh Review)第Ⅱ期和第Ⅳ期上对这些论文发起了猛烈的攻

太阳光谱的连续偏振

太阳光谱的连续偏振(加主页资料扣扣免财富值) 摘要:我们提出一个由可见太阳光谱中的辐射散射引起的连续偏振的理论研究。比较了来自九个不同的太阳模型大气的结果。断定了中心—边缘变化(CLV)以及依赖于连续偏振的波长,并且确定了模型大气依赖的来源。关键的物理量是散射系数和偏振形成层的温度梯度。 这里发展了可见光每个波长的接近理论连续偏振CLV的一个简单解析函数。假设产生偏振的散射层光学性地稀薄,并位于连续强度的形成层,然后建立在第一近似值上。解析函数的应用范围从偏振规模有用的零电平测定到使用经验性的中心—边缘曲线来约束太阳模型大气的诊断工作。 1.简介 最近的观察显示了太阳结构丰富的偏振,被称为“第二个太阳光谱”,因为它与普通未极化的强度谱没有丝毫相似之处,因此包含至少部分互补信息。这个结构是由于来自连续介质和线条同样重要的混合影响。连续谱通过辐射散射获得线性极化,主要是来自中性氢的瑞利散射和自由电子的汤森散射在。谱线的极化是由于原子束缚跃迁的相干散射引起的,并且由普遍存在的磁场而发生改变。 为了充分理解涉及到的不同的物理过程,我们需要解决它们。在本文中我们从连续谱开始。除了更好地理解物理学,这样一个研究在限制太阳模型大气和决策观测的极化规模零水平上很有用处。 利用太阳模型大气,输入通过数值解决偏振辐射的传输方程来获得的连续介质极化。不同的模型大气给出了不同程度的极化。因此和实验数据的比较可以使我们在几个太阳大气模型中进行选择。这种从4500?到8000?对于连续介质窗口的具有10-5的偏振灵敏度的观测在计划中但尚未提供。 对于具有汉勒效应的湍流磁场的诊断,需要精确知道真正的极化规模的零水平。汉勒效应,一个发生在当前磁场中的相干散射的相干现象在,导致了谱线核心的去极化。由于谱线和连续介质的极化通常是同一个数量级的,因此不能使用连续水平作为线性极化的参考。真正的极化零水平必须作为参考。由于仪器影响,真正的极化规模的零水平不具备足够的精度。然而,从理论思考中了解连续介质的极化程度,观察中的零水平可以确定。 在第二节中我们将描述相关的物理理论,数值技术和太阳模型大气的使用。在第三节中给出了两个计算机代码的测试。在第四节中我们通过阐述吸收,散射系数和温度梯度的角色,加强了对有关数量物理性的深刻理解。这是特别重要的是要知道连续介质极化形成层,因为它通常被假定位于连续介质强度形成层的上面。我们将说明这两层实际上是重叠的。最后,在第五节中,用以描述整个可见光谱范围连续介质极化的中心—边缘变化(CLV)的一个简单解析表达式被推导出并与理论数据作了拟合,提供整套计算极化值的一个便捷的近似算法表示。 2.理论方法 2.1.相关物理过程 为了定量描述辐射传输,物理过程必须被理解。传统上的区别是由纯吸收和散射之间产生的。这里我们关注导致连续谱的流程。 辐射场能量的纯吸收部分转换成气体的动能,从而被热化。作为第一次被Wildt 提出的,氢阴离子H?主宰了太阳光球中的连续介质吸收,也就是可见的连续介质

光伏相关标准信息汇总

中国标准服务网 https://www.doczj.com/doc/4e14581723.html, 一、中国标准 建筑物电气装置.第7-712部分:特殊装置或场所的要求.太阳能光伏(PV)电源供电系统 GB/T 17683.1-1999 Solar energy--Reference solar spectral irradiance at the ground at different receiving conditions--Part 1: Direct normal and hemispherical solar irradiance for air mass 1.5 太阳能在地面不同接收条件下的太阳光谱辐照度标准第1部分;大气质量1.5的法向直接日射辐照度和半球向日射辐照度 GB/T 18210-2000 Crystalline silicon photovoltaic(PV) array-On-site measurement of I-V characteristics 晶体硅光伏(PV)方阵I-V特性的现场测量 GB/T 18479-2001 Terrestrial photovoltaic(PV) power generating systems General and guide 地面用光伏(PV)发电系统概述和导则 GB/T 18911-2002 Thin-film terrestrial photovoltaic(PV) modules--Design qualification and type approval 地面用薄膜光伏组件设计鉴定和定型 GB/T 18912-2002 Salt mist corrosion testing of photovoltaic(PV) modules 光伏组件盐雾腐蚀试验 GB/T 19064-2003 Solar home system specifications and test procedure 家用太阳能光伏电源系统技术条件和试验方法 GB/T 19115.1-2003 Off-grid type wind-solar photovoltaic hybrid generate electricity system of household-use Part 1: Technology condition 离网型户用风光互补发电系统第1部分;技术条件

太阳光谱介绍

太阳光谱介绍(描述分类AM0, AM1.5) 太阳表面温度接近6000K,因此其放射光谱几乎等同于该温度下的黑体辐射,并且光谱照射是并无方向性的,地球与太阳相距约一亿5千万公里远,而能到达地球表面的光子,几乎只有正向入射至地球表面的光谱所贡献,到达地球大气圈表面的光谱辐射能量定义为太阳常数(solar constant),其数值大约1.353 kW/m2,因此大气圈外的太阳光谱定义为AM0,其中大气质量(air mass)用来估量因为大气层吸收后,所导致影响太阳光谱表现与总体能量值,而这些能量值亦是地球表面应用的太阳电池组件所能运用的。图二说明大气质量的计算方法,大气质量数值常是使用Air Mass =1/cos θ来计算的,其中θ=0所代表的是太阳光线从头顶上方直射下来,而由上述的计算市中可知,地球表面用以衡量太阳光谱的大气质量值是大于等于1,目前被惯以使用的太阳光谱AM1.5,即是太阳光入射角偏离头顶46.8度,当太阳光照射到地球表面时,由于大气层与地表景物的散射与折射的因素,会多增加百分之二十的太阳光入射量,抵达地表上所使用的太阳电池表面,其中这些能量称之为扩散部份(diffusion component),因此针对地表上的太阳光谱能量有AM1.5G (global)与AM1.5D(direct)之分,其中 AM1.5G即是有包含扩散部分的太阳光能量,而AM1.5D则没有。图三所表示的即是大气圈外(AM0)与地表上(AM1.5)太阳光能量光谱。 图二、大气质量的计算方法示意图 图三、大气圈外(AM0)与地表上(AM1.5)太阳光能量光谱

太空用的太阳电池组件电性量测所使用的标准光谱是以AM0,而地面上应用的太阳电池组件电性量测所使用的标准光谱,依其应用性之不同,可采用AM1.5G 或是AM1.5D,其中AM1.5G光谱的总照度为963.75W/m2,而AM1.5D光谱的总照度为768.31W/m2,在量测计算应用上方便,常会将此二值做归一化(normalize)至1000 W/m2。 太阳光源仿真器 太阳电池组件的电性量测,是可分别于户外(outdoor)或是室内(indoor)来进行的,而太阳电池组件会有容易受到温度、照度影响与地利位置等因素的影响,所以在户外进行量测所得到的数据不易有再现性与可比较性,虽不利于太阳电池的研究开发之用,但对于已完成的太阳电池模块的实际发电效率监控却是有莫大的帮助,基于前述理由,目前主要的太阳电池组件量测工作,大多数都于室内来进行测试,组件电性量测过程所需的太阳光线,是利用太阳光仿真器(solar simulator)来提供近似太阳光谱的光源,同时因为太阳电池组件的电力输出,与太阳光频谱有着密不可分的关系。因此太阳光仿真器的优劣,即会大大影响组件的测试结果,因此有美国标准量测规范ASTM E927、IEC 60904-9 与JIS C8912 等标准来规范太阳光仿真器的等级区分,综合光源的照射强度均匀性(No uniformity of total irradiance)、照射不稳定性(Temporal instability of irradiance)、光谱合致度(spectral match),将太阳光仿真器等级分为A、B、C三个等级,如表一所示。目前常用的单一光源太阳光仿真器有卤素灯泡(tungsten–halogen lamp, ELH) 与Xe灯泡(Xenon lamp)为主,卤素灯泡搭配dichroic filter所组成的太阳光仿真器属于C级,主要是因为其在波长0.7~0.8μm范围能量过高,在0.4~0.5μm范围能量却不足,而使用Xe灯与合适AM1.5G filter所组成的太阳光仿真器,其光谱波长短于0.8μm范围可达A级,而在0.8~1.2μm波长范围有着强烈的原子放射波段(atomic line),虽无法达到完全近似太阳光谱,但对于传统的单一接面(single junction)太阳电池组件电性量测来说是足够的。 表一、太阳光仿真器分级标准 太阳电池光谱响应量测 太阳电池组件的光谱响应特性,直接影响着组件能量转换效率表现,而太阳电池光谱响应量测(spectrum response measurement)的物理意义是测试太阳电池所产生光电流对应吸收光谱波段范围,因此对于研究开发太阳电池而言,了解组件对太阳光谱的响应特性是相当重要的,不仅是可用于太阳电池组件的电性量测输出特性的修正,亦是做为多接面太阳电池(multi-junction solar cell)组件设计重要

太阳能光伏标准

太阳能光伏标准 IEC_61646-1996 Thin-film terrestrial photovoltaic (PV) modules IEC_61730-1_(2004-10) Photovoltaic (PV) module safety qualification –Part 1 Requirements for construction IEC_61730-2_(2004-10)Photovoltaic (PV) module safety qualification –Part 2 R equirements for testing GB 2297-1989 太阳光伏能源系统术语 GB 11009-1989 太阳电池光谱响应测试方法 GB 11011-1989 非晶硅太阳电池电性能测试的一般规定 GB 12632-1990 单晶硅太阳电池总规范 GBT2296-2001太阳电池型号命名方法-2001 GBT14009-92太阳电池组件参数测量方法 GBT18210-2000晶体硅光伏(PV)方阵I-V特性的现场测量 GBT18911-2002地面用薄膜光伏组件设计鉴定和定型 GBT 5586-1998 电触头材料基本性能试验方法 GBT 6495.1-1996 光伏器件第1部分:光伏电流-电压特性的测量 GBT 6495.2-1996 光伏器件第2部分:标准太阳电池的要求 GBT 6495.3-1996光伏器件第3部分:地面用光伏器件的测量原理及标准光谱辐照度数据 GBT 6495.4-1996 光伏器件第4部分:晶体硅光伏器件的I-V实测特性的温度和辐照度修正方法 GBT 6495.5-1996 光伏器件第5部分:用开路电压法确定光伏(PV)器件的等效电池温度(ECT) GBT 14008-1992 海上用太阳电池组件总规范 GBT 19064-2003家用太阳能光伏电源系统技术条件和试验方法 GB-T 6497-1986地面用太阳电池标定的一般规定 GB-T 9535-1998地面用晶体硅光伏组件设定鉴定和定型 GB-T 18479-2001 地面用光伏(PV)发电系统概述和导则

光伏工业国家标准和行业标准汇总

光伏工业国家标准和行业标准汇总 太阳能电池 GB2297-89 太阳能光伏能源系统术语; GB2296-2001 太阳能电池型号命名方法; GB12632-90 单晶硅太阳能电池总规范; GB6497-1986 地面用太阳能电池标定的一般规定; GB6495-86 地面用太阳能电池电性能测试方法; IEEE 1262-1995 光伏组件的测试认证规范; GB/T 14007-92 陆地用太阳能电池组件总规范; GB/T 14009-92 太阳能电池组件参数测量方法; GB 9535 陆地用太阳能电池组件环境试验方法; GB/T 14008-92 海上用太阳能电池组件总规范; GB11011-89 非晶硅太阳能电池性能测试的一般规定; GB/T6495.1-1996 光伏器件第1部分:光伏电流-电压特性的测量; GB/T6495.2-1996 光伏器件第2部分:标准太阳能电池的要求; GB/T6495.3-1996 光伏器件第3部分:地面用光伏器件的测量原理及标准光谱辐照度数据; GB/T6495.4-1996 晶体硅光伏器件的I-V实测特性的温度和辐照度修正方法 SJ/T11127-1997 光伏(PV)发电系统过电压保护—导则 GB/T9535-1998 地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型 GB/T18210-2000 晶体硅光伏(PV)方阵I-V特性的现场测量 GB/T18479-2001 地面用光伏(PV)发电系统概述和导则 GB/T19064-2003 家用太阳能光伏电源系统技术条件和试验方法 配套产品 光伏系统专用控制器和逆变器的地方标准 DB62/T 517-1997 家用太阳能光伏电源――甘肃省地方标准; DB63/245-1996 TDZ系列太阳能光伏户用直流电源――青海省地方标准。 与光伏系统相关的蓄电池国家标准 GB 13337.1-91 《固定型防酸式铅酸蓄电池技术条件》; GB 5008.1-85 《起动用铅酸蓄电池技术要求和试验方法》; GB 9368-88 《镉镍碱性蓄电池》; YD/T 799-1996 《通信用阀控式密封铅酸蓄电池技术要求和检验方法》; GB/T14162-93 《产品质量监督计数抽样程序及抽样表》; JIC8707-1992 《阴极吸收式密封固定型铅蓄电池标准》; 沪G/G1107-90 《免维护全密封铅酸蓄电池》; SJ/T 10417-93 《6V、12V小型密封铅蓄电池》;

国家标准太阳能资源方法

国家标准《太阳能资源评估方法》 编制说明 一、工作简况 1、任务来源 本标准题目为《太阳能资源评估方法》,项目编号20150587-T-416。 本标准由中国气象局公共气象服务中心、中国气象局风能太阳能资源中心联合编写。 本标准由全国气候与气候变化标准化技术委员会风能太阳能气候资源分技术委员会(SAC/TC540/SC2)归口。 2、编制目的 我国的太阳能资源十分丰富,大规模开发利用太阳能资源对于我国调整能源结构、改善环境质量、应对气候变化等均具有重要意义。 近年来我国太阳能开发利用开速发展,科学地评估太阳能资源是国家制定太阳能发展规划的基础,也是太阳能工程建设的基本前提。 随着太阳能资源数据的应用越来越深入,数据的来源和处理方法也越来越多元化,太阳能资源评估中,除涉及的气象部门实测的和基于日照百分率计算的太阳辐射数据之外,还有大量的太阳能电站现场短期实测数据,以及根据卫星反演或数值模拟等方法得到的长序列格点化数据,这些数据也可用于太阳能资源评估。在国内外太阳能资源评估相关的文献和实践中,上述数据的处理和使用方法并未形成规范

性文件,不利于对我国的太阳能资源形成客观、准确的认识。为适应太阳能资源开发利用的需要,规范我国太阳能资源评估工作,特制订本标准。 太阳能开发方式多种多样,每种方式利用的太阳辐射能量有差异,例如按照一定角度放置的平板式光伏组件利用的是倾斜面上接收到的总辐射,而光热发电则利用的是法向直接辐射,而不同辐射数据的来源、计算和处理方法均存在较大差异,很难在一项标准中给出符合所有利用方式的太阳能资源评估方法。因此,本标准以水平面总辐射为主要指标,对到达地球表面的太阳能资源进行评价,这样也使得不同地区的太阳能资源具有可比性。下一步,我们还将在此基础上,逐步制定针对光伏发电、光热发电以及其他利用方式的太阳能资源评估方法相关标准。 3、主要工作过程 (1)2015年8月中国气象局下发了气象标准研制通知《中国气象局政策法规司关于下达2015年~2016年气象标准制修订计划的通知(气法函[2015]36号)》,成立编写小组,明确了目标任务。 (2)2015年9月正式立项,项目编号为20150587-T-416,项目名称为《太阳能资源评估方法》。 (3)2016年7月,形成工作组讨论稿。 (4)2016年7月至2017年12月,充分研究现场短期实测数据、卫星反演及数值模拟等方法得到的长序列格点化数据在太阳能资源

太阳能规范标准

所有检测设备完全采用国际电工委员会IEC标准进行各种校准和检测。采用标准部分摘录如下: GB/T 12637-90--太阳模拟器通用规范 GB/T 6495.1-1996--光伏电流-电压特性的测量(IEC60904-1) GB/T 6495.2-1996--标准太阳电池的要求(IEC60904-2) GB/T 6495.4-1996 --晶体硅光伏器件的I-V实测特性的温度和辐照度修正方法(IEC60891) GB 11012-89 ---太阳电池电性能测试设备检验方法 附:光伏工业国家标准和行业标准 太阳能电池 GB2297-89 太阳能光伏能源系统术语; GB2296-2001 太阳能电池型号命名方法; GB12632-90 单晶硅太阳能电池总规范; GB6497-1986 地面用太阳能电池标定的一般规定; GB6495-86 地面用太阳能电池电性能测试方法; IEEE 1262-1995 光伏组件的测试认证规范; GB/T 14007-92 陆地用太阳能电池组件总规范; GB/T 14009-92 太阳能电池组件参数测量方法; GB 9535 陆地用太阳能电池组件环境试验方法; GB/T 14008-92 海上用太阳能电池组件总规范; GB11011-89 非晶硅太阳能电池性能测试的一般规定; GB/T6495.1-1996 光伏器件第1部分:光伏电流-电压特性的测量; GB/T6495.2-1996 光伏器件第2部分:标准太阳能电池的要求; GB/T6495.3-1996 光伏器件第3部分:地面用光伏器件的测量原理及标准光谱辐照度数据; GB/T6495.4-1996 晶体硅光伏器件的I-V实测特性的温度和辐照度修正方法 SJ/T11127-1997 光伏(PV)发电系统过电压保护—导则 GB/T9535-1998 地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型 所有检测设备完全采用国际电工委员会IEC标准进行各种校准和检测。采用标准部分摘录如下: GB/T 12637-90--太阳模拟器通用规范 GB/T 6495.1-1996--光伏电流-电压特性的测量(IEC60904-1) GB/T 6495.2-1996--标准太阳电池的要求(IEC60904-2) GB/T 6495.4-1996 --晶体硅光伏器件的I-V实测特性的温度和辐照度修正方法(IEC60891) GB 11012-89 ---太阳电池电性能测试设备检验方法 附:光伏工业国家标准和行业标准 太阳能电池 GB2297-89 太阳能光伏能源系统术语; GB2296-2001 太阳能电池型号命名方法; GB12632-90 单晶硅太阳能电池总规范; GB6497-1986 地面用太阳能电池标定的一般规定; GB6495-86 地面用太阳能电池电性能测试方法; IEEE 1262-1995 光伏组件的测试认证规范; GB/T 14007-92 陆地用太阳能电池组件总规范; GB/T 14009-92 太阳能电池组件参数测量方法; GB 9535 陆地用太阳能电池组件环境试验方法; GB/T 14008-92 海上用太阳能电池组件总规范; GB11011-89 非晶硅太阳能电池性能测试的一般规定; GB/T6495.1-1996 光伏器件第1部分:光伏电流-电压特性的测量; GB/T6495.2-1996 光伏器件第2部分:标准太阳能电池的要求; GB/T6495.3-1996 光伏器件第3部分:地面用光伏器件的测量原理及标准光谱辐照度数据; GB/T6495.4-1996 晶体硅光伏器件的I-V实测特性的温度和辐照度修正方法 SJ/T11127-1997 光伏(PV)发电系统过电压保护—导则 GB/T9535-1998 地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型

太阳能测试标准

1、太阳电池:由太阳光的光量子与材料相互作用而产生电势,从而把光的能量转换成电能,此种进行能量转化的光电元件称为太阳电池(Solar Cell),也可称之为光伏电池。 2、伏安特性曲线:受光照的太阳能电池,在一定温度和辐照度以及不同外电路的负载下,流入负载的电流I和电池端电压V的关系曲线。 3、开路电压:在一定的温度和辐照度的条件下,太阳能电池的正负极不接负载,处于开路状态,此时太阳能电池正负极之间的电压就是开路电压。 4、短路电流:在一定的温度和辐照度的条件下,将太阳能电池的正负极短路,此时测得的电流就是短路电流。 5、最大功率:太阳电池正常工作或测试条件下的最大输出功率,通常用Pm表示。 6、最大功率点:在太阳电池的伏安特性曲线上对应最大功率的点,又称最佳工作点。 7、最佳工作电压:太阳电池的伏安特性曲线上最大功率点对应的电压,通常用Vm表示。 8、最佳工作电流:太阳电池的伏安特性曲线上最大功率点对应的电流,通常用Im表示。 9、最佳工作负载:太阳电池的伏安特性曲线上最大功率点对应的负载,通常用Rm表示。 10、转换效率:太阳能电池的最大输出功率与照射到电池上的太阳能功率的比值,通常用η表示。 11、填充因子:太阳电池的最大功率与开路电压和短路电流乘积之比,通常用FF表示。 12、短路电流温度系数:在规定的测试条件下,被测太阳电池温度每变化1℃,太阳电池短路电流的变化值,通常用α表示。 13、开路电压温度系数:在规定的测试条件下,被测太阳电池温度每变化1℃,太阳电池开路电压的变化值,通常用β表示。 14、光谱响应:光谱响应表示不同波长的光子产生电子-空穴对的能力。定量地说,太阳电池的光谱响应就是当某一波长的光照射在电池表面上时,每一光子平均所能收集到的载流子数。 15、辐射光谱:太阳辐射经色散分光后按波长大小排列的图案。太阳光谱包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等几个波谱范围。 16、辐射通量:在规定的时间内,投射在地球某一单位面积上太阳辐射能的量值,通常用kW.h/m2表示。 17、辐射强度(辐照强度):通常成为光强,在单位时间内,垂直投射在地球某一单位面积上的太阳辐射能量,通常用W/m2或kW/m2表示。 18、太阳能电池组件:具有封装及内部连接的、能单独提供直流电输出的、不可分割的最小太阳能电池组合装置。将太阳能转化为电能,或送往蓄电池中存储起来,或推动负载工作。 19、标称工作温度NOCT:在标准参考环境(SRE),敞开式支架安装情况下,太阳电池的平均平衡结温。 20、太阳能电池标准测试条件STC:太阳能辐照强度1000W/m2 ,电池温度25℃,大气

太阳光谱介绍

太阳光谱介绍 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】

太阳光谱介绍 (描述分类AM0, 太阳表面温度接近6000K,因此其放射光谱几乎等同于该温度下的黑体辐射,并且光谱照射是并无方向性的,地球与太阳相距约一亿5千万公里远,而能到达地球表面的光子,几乎只有正向入射至地球表面的光谱所贡献,到达地球大气圈表面的光谱辐射能量定义为太阳常数(solar constant),其数值大约 kW/m2,因此大气圈外的太阳光谱定义为AM0,其中大气质量(air mass)用来估量因为大气层吸收后,所导致影响太阳光谱表现与总体能量值,而这些能量值亦是地球表面应用的太阳电池组件所能运用的。图二说明大气质量的计算方法,大气质量数值常是使用Air Mass =1/cos θ来计算的,其中θ=0所代表的是太阳光线从头顶上方直射下来,而由上述的计算市中可知,地球表面用以衡量太阳光谱的大气质量值是大于等于1,目前被惯以使用的太阳光谱,即是太阳光入射角偏离头顶度,当太阳光照射到地球表面时,由于大气层与地表景物的散射与折射的因素,会多增加百分之二十的太阳光入射量,抵达地表上所使用的太阳电池表面,其中这些能量称之为扩散部份(diffusion component),因此针对地表上的太阳光谱能量有 (global)与(direct)之分,其中即是有包含扩散部分的太阳光能量,而则没有。图三所表示的即是大气圈外(AM0)与地表上太阳光能量光谱。?

图二、大气质量的计算方法示意图 图三、大气圈外(AM0)与地表上太阳光能量光谱 太空用的太阳电池组件电性量测所使用的标准光谱是以AM0,而地面上应用的太阳电池组件电性量测所使用的标准光谱,依其应用性之不同,可采用或是,其中光谱的总照度为m2,而光谱的总照度为m2,在量测计算应用上方便,常会将此二值做归一化(normalize)至1000 W/m2。 太阳光源仿真器 太阳电池组件的电性量测,是可分别于户外(outdoor)或是室内(indoor)来进行的,而太阳电池组件会有容易受到温度、照度影响与地利位置等因素的影响,所以在户外进行量测所得到的数据不易有再现性与可比较

太阳能光伏组件参照标准

太阳能光伏组件的国家标准 [标准号] GB/T 9535-1998 [标准名称] 地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型 [标准号] GB/T 17683.1-1999《在地面不同接收条件下的太阳光谱辐照度标准》[标准名称] 太阳能在地面不同接收条件下的太阳光谱辐照度标准 1 GB/T2296-2001 太阳电池型号命名方法无相关国际标准。 2 GB/T2297-1989 太阳光伏能源系统术语 目前IEC61863 正在修订过程中,其ED2.0与ED1.0差别很大,GB的内容与ED1.0基本一致。 5 GB/T6495.1-199 6 光伏器件第1部分:光伏电流-电压特性的测量 等同采用IEC 60904-1(1987) 6 GB/T6495.2-1996 光伏器件第2部分:标准太阳电池的要求 等同采用IEC 60904-2(1989) 7 GB/T6495.3-1996 光伏器件第3部分:地面用光伏器件的测量原理以及标准光谱辐照度数据,等同采用IEC 60904-3(1989)。 8 GB/T6495.4-1996 晶体硅光伏器件的I-V实测特性的度和辐照度修 正方法,等同采用IEC 60891(1987)。 9 GB/T6495.5-1997 光伏器件第5部分:用开路电压法确定光伏(PV)器件的等效电池温度(ECT)等同采用IEC 60904-5(1993)。 12 GB/T9535-1998 地面用晶体硅光伏组件--设计鉴定和定型 该标准等效采用IEC 61215(1993) 13 GB/T6495.8-2002 太阳电池光谱响应测试方法 17 GB/T12632-1990 单晶硅太阳电池总规范 18 GB/T12637-1990 太阳模拟器通用规范 20 GB/T18210-2000 晶体硅光伏(PV)方阵--I-V特性的现场测量,等同采用IEC 61829(1995)。 21 GB/T18479-2001 地面用光伏(PV)发电系统--概述及导则 等同采用IEC 61277(1995)。 23 SJ/T9550.30-1993 地面用晶体硅太阳电池组件质量分等标准 28 SJ/T10459-1993 太阳电池温度系数测试方法

标准太阳能电池测试条件

IVT SOLAR 为太阳能及光伏行业提供完整的测试方案 https://www.doczj.com/doc/4e14581723.html,

本次讲座希望和大家分享:1. Procedure to measure cell Efficiency, ? 测量电池片转换效率的流程 为什么要做光谱失配因子的修正? 如何做修正? 在什么条件下可以不要做? 2. Facts affect cell’s efficiency measurement 影响测量精度的因素 设备与设备之间;生产厂和模组厂(客户)之间; 不同工艺的标准电池片和电池片之间; 温度对测量精度的影响; 探针的排列对测量精度的影响; 3. 能否自己制作二级参考电池片 从德国标准电池片复制内部使用电池片 4. Standard Test Condition / 标准测试条件 5. Class AAA Solar simulator/ 3A 级太阳能模拟器

Standard Test Condition (STC) / 标准测试条件 标准测试条件由以下三个条件组成标准测试条件由以下三个条件组成::?Solar spectral irradiance distribution: 太阳光谱分布:AM1.5G (Air Mass 1.5 Global )?Irradiance level / 光强 1,000 W/m2 ?Cell Temperature: / 电池片P-N 结的温度:25°C.

Direct+circumsolar W*m-2*nm-1 150017502000225025002750 Wavelength nm ;所以在考虑光谱匹配时,只需要考虑

太阳辐射光谱和太阳常数

太阳辐射光谱和太阳常数 (1)辐射光谱:太阳是个炽热的大火球,它的表面温度可达6000°K,它以辐射的方式不断地把巨大的能量传送到地球上来,哺育着万物的生长。 太阳辐射的波长范围,大约在0.15-4微米之间。在这段波长范围内,又可分为三个主要区域,即波长较短的紫外光区、波长较长的红外光区和介于二者之间的可见光区。太阳辐射的能量主要分布在可见光区和红外区,前者占太阳辐射总量的50%,后者占43%。紫外区只占能量的7%。在波长0.48微米的地方,太阳辐射的能力达到最高值,数值约为3.0卡/cm2.分以上。 (2)太阳辐射强度和太阳常数:太阳辐射强度就是太阳在垂直照射情况下在单位时间(一分钟、一天、一个月或者一年)内,一平方厘米的面积上所得到的辐射能量。如果在特定的情况下测量太阳辐射强度,就叫做太阳常数。也就是说,必须是在日地平均距离的条件下,在地球大气上界,垂直于太阳光线的1平方厘米的面积上,在1分钟内所接受的太阳辐射能量,就称为太阳常数。它是用来表达太阳辐射能量的一个物理量。 这里需要解释几个概念: ①日地平均距离:太阳和地球的距离在天文学上称做“天文单位”,这是一个很重要的数字,很多天文数字都是以它为基础的。测量日地距离的方法有好几种,一种是利用金星凌日(即太阳、金星一地球刚好在一条直线上);另一种方法是利用小行星测量日地距离。历史上就

是用前一种方法测出地球到太阳的距离的,也是这样算出日地平均距离的,即从地球上发出一束雷达波,打到金星上面,再从金星上反射回来。利用这种方法测出的日地平均距离为149,597,870公里,大约为15,000万公里。 ②在大气上界:就是说不考虑大气对太阳辐射的影响,即在没有大气的情况下。太阳常数的数值,由于观测年代不同,以及观测方法和推算方法的不同,在不同的书籍和资料中,其数值常不一致,变动幅度在1.90-2.90卡厘米/2.分之间。1957年国际地球物理年决定采用1.98卡/厘米2.分。近年来,在宇航事业取得新资料的情况下,经过大量观测和分析,测得新的太阳常数为1.95卡/厘米2.分。据研究,太阳常数也有周期性的变化,这可能与太阳黑子的活动周期有关。因此,在长期气象预报过程中,常把太阳常数和太阳黑子的周期变化联系起来,分析气候长期变化的趋势,为国民经济计划服务。 ③到达大气上界的太阳辐射:太阳常数在一定程度上代表了垂直到达大气上界的太阳辐射强度,但太阳常数到达水平面上的太阳辐射强度之间,存在着下面的数学关系式: I=I0.sinh 式中,h为太阳高度角,I0为太阳常数,I为投射到大气上界水平面上的太阳辐射强度。 上式表明:大气上界水平面上的太阳辐射强度,随太阳高度角的增大而增强。当太阳高度角为90°时,太阳辐射强度就等于太阳常数。因此,太阳常数就是到达水平面上的太阳辐射强度的最大值。 到达大气上界的太阳辐射,就是太阳常数。但 是因为到达大气上界的太阳辐射与日地距离的平方 成反比,因此,在远日点和在近日点的太阳辐射强 度与太阳常数就有一定差异。在近日点垂直于大气 上界的太阳辐射强度比太阳常数大 3.4%;而在远 日点则比太阳常数小3.5%。 根据上述太阳辐射强度和太阳常数的关系公式, 到达大气上界的太阳辐射与太阳高度角的正弦成正 比。太阳高度角随纬度和时间而变化。因此,在不同纬度上不同时间的太阳辐射强度都不同。由于南、北回归线之间地区的太阳高度角较大,而北回归线以北和南回归线以南地区的太阳

太阳光谱对植物生长的影响

太阳光谱对植物生长的影响 光是植物重要的一个生态因子,影响着植物的生长发育,刺激和支配植物组织和器官的分化,在某种程度上决定着植物器官的外部形态和内部结构,有形态建成的作用。 太阳辐射是许多不同波长的光波所组成,太阳辐射能随波长的分布我们称为太阳光谱。到达地面上的太阳辐射包括紫外线、可见光和红外线三个部分。在太阳光谱中,对于植物生活起最重要的是可见光部分(波长0.4~0.76μm),但紫外线(波长0.01~0.4μm)和红外线(波长0.76~1000μm)也有一定的意义。科学试验证明,不同波长的光对植物生长有不同的影响。可见光中的蓝紫光与青光对植物生长及幼芽的形成有很大作用,这类光能一直植物的伸长而使其形成矮而粗的形态;同时蓝紫光也是支配细胞分化最重要的光线;蓝紫光还能影响植物的向光性。紫外线是使植物体内某些生长激素的形成受到抑制,从而也就抑制了茎的伸长;紫外线也能引起向光性的敏感,并和可见光中的蓝、紫和青光一样,促进花青素的形成。可见光中的红光和不可见光中的红外线,都能促进种子或者孢子的萌发和茎的伸长。红光还可以促进二氧化碳的分解和叶绿素的形成。 光谱对植物的光合作用的影响 对植物影响较甚的光线,主要是三大类。紫外线、可见光和红外线。下面我们就来具体分析下这三大类光线。 第1波段的辐射光:是含有大量能量的紫外线,但部份的紫外线都被臭氧层所吸收。所以我们较关心的是与农膜有密切相关的部份:紫外线-b(波长280—320nm)及紫外线-a(波长320—380nm),这二种波段的紫外线有其不同的作用如:对植物的花产生着色的作用. 第2波段的辐射光:是可见光(波长400—700nm),相当于蓝光、绿光、黄光及红光,又称为PAR,即光合作用活跃区。是植物用来进行光合作用的最重要可见光部份。蓝光与红光是在PAR光谱带中最重要的部份,因为植物中的核黄素能有效的吸收此一部份的光线,而绿光则不容易被吸收。 第3波段的辐射光:是红外线,又可分为近红外线和远红外线。 近红外线(波长780—3,000nm)的光基本上对植物是没有用的,它只会产生热能。

太阳光谱

太阳光谱的探索 阳光经过三棱镜会展开成一条彩色的光谱,那么,除了太阳光,其他光,如蜡烛光、固体发光和气体发光,经过三棱镜又会出现什么呢?1752年苏格兰人梅耳维尔开始对这个课题进行了开拓性的研究。当时他年仅26岁,是格拉斯哥神学院的学生。他是这样介绍自己的实验的:“在我的眼和酒精火焰之间放置一块开有一个圆孔的胶纸板,以便缩小和限定我的目标。然后,我用一块棱镜来检查这些不同光的构成……。” 他发现炽热的固体和液体都会发射出所有波长的光,在光屏上得到一条虹霓色彩的连续光谱。然而,炽热的气体产生的光谱并不是一条由紫逐渐变到红的连续谱带。而是由一些分开的斑点构成,每一斑点有它所在位置的那一部分光谱的颜色,而且各斑之间有暗的间色。后来,当人们普遍地利用狭缝来让光通过时,就看到了气体的发射光谱是一组明线。事实上,这些明线是狭缝的彩色像。这样的光谱存在,表明来自气体的光只是几种确定颜色的光,或几种狭窄波长范围的光的混合。 梅耳维尔还注意到,把不同的物质放进火焰时,明斑的颜色和位置是不同的。他说:“当硇砂、明矾或钾碱放进酒精火焰中,发射出了各种光线,但不是相同的数量,黄光比同时产生的其他一切光要明亮得多……,大大地超过其他颜色的明亮的黄光必定是一种具有确定的可折射度的光,并且从它到邻近的较弱的颜色的光的过渡不是逐渐的,而是直接的。”从这些话中不难看出他已经敏锐地注意到了那条“明亮的黄光”,并把它和“确定的可折射度的光”联系在一起了。在这个基础上他只要向前跨一步,就可能摸到了光谱分析的“大门口”。然而他的研究生涯只有1年,27岁的梅耳维尔就过早地离开了人世,真是一件令人遗撼的事。除了梅耳维尔,在那个时代里几乎无人再去注意那些隐匿在光谱中的明线,他们只是会观察火焰的颜色来判别物质的成分。当时有位德国化学家马格拉夫就很精于此道。他认为两种物质在燃烧的时候会发出同样颜色的光,是因为它们具有相同的成分。例如苏打和岩盐在燃烧时都会发出黄光,因为它们有一种相同的成分——钠;而锅灰碱和硝石在燃烧时都发出紫光,因为它们具有一种称为“钾”的相同的成分。 1802年伦敦有位医生叫沃拉斯顿,他用三棱镜观察太阳光谱的时候,发现了一个被牛顿忽略的事实:在从紫到红的太阳的连续光谱中出现了7条清晰的暗线,它们不规则地间隔分开着。他很兴奋,立即拿了棱镜去问一位好朋友,物理学家索默维尔报告自己的新发现,同时还想听听他的建议。一进门他就迫不及待地说:“这几天我认真观察了太阳的光谱,”“难道你发现太阳的脸色不正常了吗?”索默维尔一语双关地回答。“你猜对了。我的确发现太阳光谱中的7条黑线。”说着他取出随身携带的玻璃棱镜向索默维尔演示这个事实。可是索默维尔根本没仔细去看,因为他不相信一个才玩了几天棱镜的医生就会有什么新发现。他立即用物理术语提出了一连串质疑,把沃拉斯顿弄得很尴尬,最后沃拉斯顿只得自己收场说,也许是玻璃上有缺陷,所以在光谱中留下了黑线。就这样,索默维尔的自以为是,把一个送上门来的重大发现给断送了。 12年后,德国光学家夫琅和费在太阳光谱中又发现了这些黑线,并认真地研究它们。与沃尔斯顿不同,夫琅和费是光学方面的行家,他从小就和玻璃打交道,11岁时跟了一位光学技师做学徒。他对光学仪器的制作和原理有浓厚的兴趣。有一次他所居住的房屋突然倒塌,里面的人都被压死了,只有他幸存了下来。有位先生很同情这个受了伤的孩子,送了他18元金币,好学的夫琅和费用这些钱全部买了光学仪器和书籍,所以他在磨制玻璃镜和光学理论计算两方面他都有很深的造诣。他参与生产了没有脉纹的火石玻璃和大块的冕牌玻璃,还创立了计算各种透镜曲率半径的方法。1814年,夫琅和费想寻找一种单色光源来检验放大镜的质量。可是,什么样的火焰才能提供只有一种光线的光呢?为了这个目的,夫琅

相关主题
相关文档 最新文档