7.2.2.1 发光信号剂的辐射特性
发光信号剂燃烧所发出的有色火焰是由气体或蒸气的辐射所致。当原子或分子的辐射谱线或谱带位于光谱的某一部分上时，即产生相应的颜色。在本生灯的火焰中加入钠盐时，火焰呈黄色，加入锂和锶盐则呈红色，加入钡和铊盐时呈绿色，加入铜和铟盐时呈蓝色。
发光信号弹的有色火焰的光谱通常为线状或带状光谱，有时也存在线状和带状的混合光谱。
发光信号剂的火焰光谱是由热激发、电冲击激发（由电子冲击原子或分子使其激发）和光激发（光能被原子或分子吸收而处于激发态）而产生的。随着发光信号剂火焰中辐射体性质的不同，光谱分布也不同。黄光信号剂火焰中碱金属钠盐分解生成Na原子，在蒸气状态下受激发而产生589 nm和590 nm谱线，形成线状光谱。含有Sr、Ba、Cu盐的发光信号剂燃烧时，在火焰中生成的SrO、SrCl、BaO、BaCl、CuCl等辐射体，在蒸气状态下受激发而产生带状光谱。它们分别产生出红（620～750 nm）、绿（490～565 nm）、蓝（440～490 nm）色火焰。
发光信号剂与照明剂发光性质的区别在于它们发光的辐射体不同。照明剂的火焰发光主要基于固体或液体微粒的温度辐射的原理，而发光信号剂的火焰发光是由于气体或蒸气状态的原子或分子的发光辐射原理。
燃烧温度直接影响着发光信号的辐射特性。并不是在任何情况下都希望发光信号剂燃烧有很高的火焰温度，只当借助于原子或离子辐射而获得有色火焰时，其火焰温度才以较高为宜。但也不宜过高，过高将使火焰中存在大量白光，冲淡了有色火焰的色彩。分子辐射的有色发光信号剂火焰温度绝对不能很高，一旦火焰温度超过分子辐射体的离解温度，该分子极易离解而得不到原有的火焰颜色。碱金属氯化物和氧化物分子在1 000℃下极易离解成原子。
分子辐射体对温度升高的热稳定性顺序如下：
其中，RF为金属氟化物；RO为金属氧化物；RS为金属硫化物。
通常发光信号剂中含有Mg、Al或Mg4Al3金属可燃剂，这是为了使有色火焰具有一定的发光强度。但它的含量不宜太多，太多则产生大量的白色火焰，易冲淡火焰颜色。另外，太多时因金属可燃剂燃烧易产生高温，会对靠分子辐射的信号剂的发光辐射带来不良影响。
7.2.2.2 发光信号剂火焰的比色特性
理想的发光信号剂的火焰辐射应该完全落在某一光谱波段上，此种火焰辐射可称得上是单色辐射。单色辐射火焰颜色的比色纯度即色饱和度应是100%。但实际上这种理想的发光信号剂是不存在的。
实际中的发光信号剂火焰是连续的光谱，它是由许多不同波长的辐射光混合而成的。因此，发光信号剂的有色火焰不可能呈现单色辐射。又鉴于其火焰总有一部分辐射分布在光谱的其他波段上，尽管该部分幅度强度较弱，但在一定程度上总要降低火焰的比色特性。所以发光信号剂火焰的色饱和度很难达到90%以上。
发光信号剂火焰色彩是由不同波长的辐射光混合而成的混合色彩，其混合色彩规则如下。
（1）互补色互相混合后呈白光。两种单色光相混合而呈白光时，这两种单色光即称互补色。例如，黄光和蓝光为互补色，因而黄光剂火焰与蓝光剂火焰相混合后呈白色火焰。互补色位于色圈直径上的相对称的位置上。
（2）非互补色互相混合后呈色光。位于色圈直径的一边的两单色光混合时，其颜色介于原有颜色之间，这样两种单色光称为非互补色。例如，蓝光和橙光相混合时，呈淡红色或紫色，红光和黄光相混合呈橙色等。各色光相互混合后所形成的新光的色彩见表7.19。
表7.19 色光互混后所生成的新光的色彩
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（3）由数种色光相混合可组成相当于某一单色辐射相同颜色的光，但其光谱仍为数种光的谱线或谱带。例如，由波长590 nm和630 nm的光相混合时，可组成相当于波长为610 nm的单色光的色彩，后者虽为复合光，但其光谱仍为590 nm和630 nm的谱线。即色光混合后可生成新色光，但不影响光谱。
根据发光信号剂火焰的比色特性和光色互混后能生成新色光的原理，采用不同的使火焰着色的物质和按不同比例配制药剂，可以制造出许多不同色彩的发光信号剂制品。但必须指出，只有那些色饱和度高的发光信号剂的火焰才能呈现出不同的鲜明色彩。
7.2.2.3 发光信号剂的发光强度确定
发光信号剂的火焰，除了需要适当的色彩和比色纯度外，还必须具有较好的能见度（即在一定距离能观察到所发出的信号），因而必须具有一定的发光强度。
发光信号剂的发光强度按下式计算：
式中，I——发光强度，cd；
e——人眼对色光的最低极限照度，lx；
τ——大气透射系数；
r——信号至观察点的距离，km。
光被大气吸收是随大气的状态而变化的。大气的透射系数见表7.20。人眼对色光的最低极限照度值见表7.21。在距离10 km处观察所需信号的最小发光强度见表7.22。
表7.20 大气的透射系数
表7.21 白天和夜间最低的极限照度
表7.22 背景与信号所需的发光强度
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