光催化实验中，光源往往是最大的误差来源。同一份催化剂，换台灯、挪两厘米、或者多了一片滤光片，反应速率就可能差几倍。而论文里常常只写"300 W 氙灯"，这个信息量远远不够复现实验。
本文讲清楚光源怎么选、光强怎么标定。
| 光源 | 光谱特点 | 优点 | 局限 | 适用 |
|---|---|---|---|---|
| 氙灯（Xe） | 连续谱，紫外到可见近红外都有，接近太阳光 | 光谱宽，配 AM1.5 后可模拟太阳 | 需高压启动、发热大、寿命有限 | 模拟太阳光、全光谱光催化 |
| 汞灯（Hg） | 线状谱，有较强的特定波长发射线 | 紫外强度高 | 谱线不连续，含剧毒汞 | 需要强紫外的降解实验 |
| LED | 窄带，可在特定中心波长定制 | 单色性好、发热小、寿命长、便于脉冲调制 | 单颗功率有限、谱宽窄 | 波长依赖性研究、表观量子效率 |
简单来说：要"模拟太阳"就用氙灯，要"固定波长"就用 LED，汞灯在特定降解类实验里还有应用，但由于环保和处理问题，正在被逐步替代。
"300 W"指的是灯泡的电功率，真正到达反应液面的可能只是其中很小一部分。中间损失包括：
所以，报告光源时必须报告"在样品位置测到的辐照度"（常用单位 mW/cm²），而不是灯泡功率。
| 方法 | 原理 | 优点 | 局限 |
|---|---|---|---|
| 光功率计/辐照计 | 探头接收光能转换为读数 | 直接、快速、可重复 | 探头需在特定波长范围内校准，响应波段有限 |
| 化学露光计法（也称化学光量计法，如草酸铁钾 ferrioxalate 体系） | 用已知量子产率的标准化学体系，由反应量反推光子数 | 测得的是"实际参与反应的"光，结果物理意义明确 | 操作复杂、需严格避光操作 |
| 光谱辐射计 | 测量按波长分布的光谱辐照度 | 信息最全，可做光谱积分 | 设备昂贵 |
必须在样品实际所在的位置测量。放在灯口、放在反应器外壁、放在液面，三个位置读数完全不同。正确做法是把探头放到反应器的实际样品位置上。
对于点光源近似，辐照度随距离的平方衰减，即把距离加倍，单位面积接收的光强大致降到四分之一。这意味着：
| 相对距离 | 相对辐照度（参考） |
|---|---|
| 1 倍 | 1.00 |
| 1.5 倍 | ≈0.44 |
| 2 倍 | 0.25 |
| 类型 | 作用 | 典型用途 |
|---|---|---|
| 截止滤光片（长波通） | 滤掉短于某波长的光 | 模拟可见光（>420 nm 切断紫外） |
| 带通滤光片 | 只允许某波段通过 | 单色光实验、波长依赖性 |
| AM1.5 滤光片 | 把氙灯谱修正到标准太阳光谱 | 光伏、光解水标准测试 |
| 中性密度滤光片 | 均匀衰减各波长 | 做光强梯度实验 |
| 隔热/水滤 | 滤除红外部分 | 避免样品被加热 |
聚焦或不均匀的光束会在样品上形成"中间亮边缘暗"的分布，实际被照射的面积与几何面积对不上。
| 变量 | 控制方法 |
|---|---|
| 灯的输出稳定性 | 预热至稳定后再开始；长时间实验中间核查光强 |
| 灯老化 | 记录累计使用时长，定期标定；衰减到一定程度更换 |
| 反应液温度 | 用恒温水浴/循环水控制，区分光效应与热效应 |
| 氧气/气氛 | 明确是否通气，通什么气，流量多少 |
| 搅拌 | 保证传质不成为限速步骤，并保持一致 |
建议至少包括：光源类型与功率、是否有滤光片及其型号、样品处的辐照度（mW/cm²，注明测量波长范围或折算方式）、照射距离、照射面积。有条件的话给出光谱分布。
除了催化剂本身，光强差异是最常见的原因。光催化速率在低光强区通常与光强近似成正比，高光强区则可能出现饱和。建议实测到达样品的光强后再做横向比较。
取决于实验目的。如果研究"某特定波长下的行为"或测量子效率，LED 反而是更好的选择；如果要模拟太阳光下的整体表现，氙灯配 AM1.5 仍然是标准做法。
