海洋光学 x 圣诞特辑

每年的12月24日晚，

圣诞老人，驯鹿及五彩斑斓的灯光必不可少，

今天，我们一起来探索一下

圣诞节中的光谱奥秘。

帮助驯鹿生存的紫外光

驯鹿和紫外光

Reindeer and UV Vision

驯鹿生活在欧洲、亚洲及北美的北部地区，最喜欢的食物为地衣。绝大多数动物能与驯鹿共存，但有一些狼喜欢狩猎驯鹿作为自己的食物。那么驯鹿如何在这样的环境中生存，寻找稀缺食物、避免掠食者的呢？

其实，驯鹿可以看到光谱紫外区域的一些更“深入”的信息。

图1. 地衣及毛皮样品图

我们从驯鹿经常光顾的北部地区的几种动物身上采集了毛皮样本，包括两种狼和一些对驯鹿非掠食性的动物。同时，还采集了一些地衣样本进行分析。

图2. 反射测量图

使用Ocean HDX-XR光谱仪、WS-1标准反射板、DH-2000-BAL氘钨灯光源和QR400反射探头（如图），获得了毛皮和地衣样品的宽带反射光谱，以观察对能够在较短UV波长下区分样本的动物来说它们是什么样子。

图3. 各种野生动物毛皮和地衣的反射吸收谱

为更好放大宽带光谱的差异，反射测量在OceanView吸光度模式下进行，并通过标准正态变换处理数据，以归一化响应。

我们观察到，驯鹿的掠夺者和食物比其食物和驯鹿的非掠食性动物具有更强的紫外光谱响应，这将使驯鹿在白雪皑皑中看得更清楚（图3）。

圣诞灯的光谱特性

白炽灯和LED

Incandescent lamp & LED

圣诞假日期间，周围充满了五颜六色的灯光，满满的喜庆、欢乐的气氛。随现代照明行业的发展，LED凭借其功耗低、效率高和颜色丰富的优点已成为照明的主流。

那么LED和白炽灯相比，其光谱特性如何？

图4. 海洋光学辐射测量原理图

使用Ocean-FX-VIS-NIR光谱仪、FOIS-1积分球、600μmVis-NIR光纤和OceanView软件测试了20串彩色白炽灯和LED灯（如图4）。同时使用HL-3P为辐射通量校准光源，以绝 对光谱辐射通量（μW/nm）从每串中获取每种颜色的三个灯泡的光谱数据。

图5. 白炽灯，在>700nm处产生热量

图5为白炽灯在短波近红外区域(>700 nm)具有最 高强度的宽带光谱。这些光超出了人眼视觉感知的范围并产生热量，导致灯泡升温。

据美国能源部数据，白炽灯泡发出的能量中有90%是热量。同时，我们注意到白炽灯泡的光谱图看起来像高通滤光片的光谱。这种光谱分布来自于滤光片玻璃护罩，玻璃护罩使白炽灯呈现出不同的美丽颜色。

图6. LED灯几乎没有光谱输出>700 nm

图6为LED灯带在短波NIR区域700nm具有窄带发射峰。它产生的热量很少，比白炽灯更节能。与白炽灯泡在绝对光谱辐射通量的功率相比，LED产生的强度要高得多。出现这种强度差异是因为LED灯泡直接从灯泡产生颜色，而不是使用滤光片从发光灯丝中选择所需的波长。