1.3 Spektren verschiedener Lichtquellen

Ein Spektrum beschreibt allgemein die Veränderung einer bestimmten physikalischen Größe als Funktion der Wellenlänge. Der Begriff „Spektrum” ohne jegliche Spezifikation bezieht sich auf die Quantifizierung der monochromatischen Intensität als Funktion der Wellenlänge. Der Begriff des Spektrums wird auch für andere (physikalische) Größen verwendet, in diesem Fall wird jedoch immer ein gewisses Präfix hinzugefügt. Als Beispiel wird die Stärke einer biologischen Reaktion auf Licht verschiedener Wellenlängen (zum Beispiel Erythema, vgl. „Der Wellenlängenbereich von optischer Strahlung“) auch als spektrale Empfindlichkeit bezeichnet. Folgende Abbildung zeigt beispielhaft die Spektren einer Glühlampe, von natürlichem Sonnenlicht und von zwei verschiedenen Gasentladungslampen.

Abb. 1: Emissionsspektren von natürlichem Sonnenlicht und dem Himmel, von künstlichem Licht einer Glühlampe
bei verschiedenen Temperaturen, von einer Quecksilberdampflampe sowie von einer Halogenmetalldampflampe

Quelle (Stand 2002): in Anlehnung an http://www.salsburg.com/lightcolor/lightcolor.html

Wenn die spektrale Intensitätsverteilung verschiedener Lichtquellen untersucht wird, können vier maßgebliche Arten unterschieden werden. Diese sind im Einzelnen:

• monochromatische Strahlung

• nahezu monochromatische Strahlung

• kontinuierliche Spektren

• Bandspektren

Typische Quellen monochromatischer Strahlung sind Laser und das Ausgangssignal von Monochromatoren mit schmalen Bandbreiten. Typische Quellen nahezu monochromatischer Strahlung sind Leuchtdioden (engl. light emitting diodes, LEDs) und bandpassgefilterte Quellen.

Wenn eine Mischlichtquelle einen relativ breiten Wellenlängenbereich lückenlos abdeckt, so hat diese Strahlung ein kontinuierliches Spektrum. Typische Beispiele kontinuierlicher Strahlungsspektren sind direktes sowie diffuses Sonnenlicht und das von Glühlampen emittierte Licht. Andererseits existieren in Bandspektren Lücken, die individuelle Strahlungsbereiche voneinander trennen. Wenn ein Spektrum mehrere Spektrallinien mit monochromatischem Verhalten besitzt, so wird dieses als Linienspektrum bezeichnet. Typische Beispiele hierfür sind Gasentladungslampen wie z. B. Helium- oder Xenonlampen und Metalldampflampen (wie etwa Quecksilberdampflampen). Mischdampfentladungslampen werden verwendet, um eine gleichmäßigere Spektralverteilung zu erreichen (vgl. Abb. 1).

Geräte zur Messung solcher spektralen Leistungsverteilungen in radiometrischen Größen sind so genannte Spektralradiometer. Hierbei ist es wichtig, je nach spektraler Verteilung, die optimale optische Bandbreite oder sogar Bandbreitenkorrekturen gemäß CIE 214 anzuwenden.