固体发光讲义附录2-发光的几个重要特性的测量方法

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1、固体发光讲义著者：许少鸿附录2附录2发光的几个重要特性的测量方法F－2－1发射光谱的测量在实际应用中，发光光谱表徵发光的颜色。这在照明，显象中显然有头等重要意义。在这种情况下，常常用色座标来表示光色。知道了光谱分布，就可以根据仪器的常数和CIE（国际照明委员会）标准观察者的色度数据（有表可查）计算出色座标。如前所述，发射光谱通常是指发光的能量按波长（或频率）的分布。但在学术上有时也用光子数按波长（或频率）的分布来表示。能量（严格讲是功率）或光子数（每秒光子数）都是相对的。因为绝对数和发光体的具体尺寸及测量时的条件有

2、关。光谱的测量设备，从原理上讲，需要一个单色仪（图2.1），将发光的波长分解开，以便分别测量各个波长的能量。单色仪出口处用光电倍增管接收，通过放大或直接经过检流计读出光电流数值，它就代表发光的能量。由于单色仪对不同波长的光有不同的透过率，光电管对不同波长的灵敏度也不一样，因此发光的能量分布和光电流的分布并不是正比关系。解决这个问题的一个常用办法是先用单色仪-光电倍增管这个系统测量一个已知光谱能量分布的光源（通常是用标准灯），通过这已知的分布，就可以得到测光系统的光谱灵敏曲线。由此校正欲测的发光能量分布。设E(λ)是

3、欲测的光谱，i(λ)是相应的光图附-2.1发射光谱测量系统示意图电流，E0(λ)是标准灯的光谱，i0(λ)是对应的光电流，则E(λ)/E0(λ)=i(λ)/i0(λ)(2.2)E(λ)=i(λ)/[i0(λ)/E0(λ)]=i(λ)/S(λ)，S(λ)=i0(λ)/E0(λ)(2.3)S(λ)即测量系统的灵敏曲线，它可以被认为是单位光能量所产生的光电流大小。标准灯通0常都用白炽灯，它的能量分布用色温来代表。一个2800K色温的标准灯，它的能量分布就0是2800K黑体辐射在可见光区域的能量分布，所以可以从Planck

4、公式8πhc1E()λ=05hcλeλkT−1-27-16-1算出。这里T是绝对温度，h=6.6x10ergsec是Planck常数，k=1.38x10ergdeg是Boltzmann常数。给了色温T，就可以从上式求出每一波长所对应的能量。计算时只要相对能量值就行了。这里提到色温，这就意味着与颜色有关，因而必须和可见光有关。可见光的波长在4000hc/λkT0到7000埃之间，这就是说e这项在T=2800K附近时比1大很多，因此Planck公式可−5−hc/λkT以简化为E()λ=8πhcλe，计算起来比较简单。但

5、是更方便的是从现成的表查0E()λ的值。色温则可通过计量单位校出（通常一个60W的白炽灯，色温粗略地就是0116固体发光讲义著者：许少鸿附录202800K）。图2.2中给出的测量安排是示意的。有时发光体可以处在可控温度的样品室中；透镜统也不是单透镜的；单色仪的入射光和出射光不必是互相垂直的；如此等等。在光谱测量中要特别注意这几个问题：①光电倍增管的光电流和光能量是否成正比，这是测量原理的基础。在通常情况下，只要光能量不很大（从而光电流也不很大），它们二者的关系是线性的。②如果发光是偏振的（粉末材料不会有这个问题），

6、则应考虑到单色仪对两个偏振互相垂直的光的透过率是否相同。③现在通用的单色仪是用的光栅，光栅由于质量关系，可能出现所谓“鬼线”，即在某些波长出现所测光谱中不存在的谱线；还可能出现“半频”线，即实际没有的、在二倍波长处的谱线。④当测量到光电器件已经很不灵敏的波段时，例如测红区或近红外区时，要更加注意单色仪的杂散光的影响。因为这时极微弱的杂光所产生的光电流有可能和红区产生的光电流有同样大小。⑤如果用来测量的是棱镜单色仪（有些实验室还会有这种仪器），则在应用所测到的光谱时（例如计算色坐标时），必须考虑到仪器的色散，作适当的

7、处理。F－2－2吸收光谱的测量测量吸收光谱是测量吸收系数α(ν)随频率（或波长）的变化。已知1I0α()ν=ln(2.4)lI这里I0和I分别是入射光强和透射光强，l是样品的厚度。测量吸收光谱需要一个在欲测的波段范围都有光发射的光源，通常用的是氙灯，因为它的光谱分布范围很广。经过单色仪分光后的光，通过欲测的样品，用光电（倍增）管测量其减弱的倍数，即可计算在此波长的吸收系数。由于吸收光谱也是许多非发光的材料的重要特性，应用广泛，因此已有专用的各种型号的测量设备，叫做分光光度计(Spectrophotometer)。只

8、要是透明的材料，经过适当的表面加工，就可以用来作测量样品。(a)117固体发光讲义著者：许少鸿附录2(b)图附-2.2(a)分光光度计光路示意图.(b)两束光产生的合成光电流.市售的分光光度计，通常有两束光，一束光通过样品，而另一束通过用作比较的参照样品（图2.2中的参照体）。以溶液为例，一个是待测溶液，另一个则是没有溶质只有溶剂的液体。这样不但可以不考虑其