《发光的定义及特点》PPT课件

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1、第二章发光的定义及特点一、光的本质波粒二相性波动性电学及磁学分量组成的互成90º简谐运动波长和频率两个参量干涉、衍射现象粒子性早在1900年普朗克就提出光的存在是以很多小部分光能量为单位组成的——光子光子能量为光电导、光电发射、发光及光化学等效应都是粒子性的体现二、光的发射热辐射任何高于0K的物体都会向外辐射能量连续光谱（光强随波长的变化关系）随着温度的升高，辐射的总功率增大，辐射的光谱分布向短波方向移动平衡辐射效率低（白炽灯10%，主要为红外辐射）发光发光不需要将发光材料加热到高温（如日光灯、显像管

2、等常温下就可产生光发射）原因：电子在不同高能态上的分布偏离热平衡分布从这些高能态的跃迁而来的光就会比相应温度下同样波长的发射强很多需要以某种方式把能量交给物体使电子升到一定高能态——激发过程只是在少数中心进行，不会影响物体的温度可以更有效地把外界提供的能量转化成我们所需要的可见光发光的优点：可以更有效地把外界提供的能量转化成我们所需要的可见光白炽灯效率20lm/W，偏黄，日光灯的效率80~100lm/W三、发光的定义发光就是物体不经过热阶段而将其内部以某种方式吸收的能量直接以光能的形式释放出来的非平衡

3、辐射过程四、发光的特点冷光发光体和周围环境的温度几乎是相同的，并不需要加温只有个别中心得到能量，周围大量的中心仍处于未被激发的状态衰减（余辉）从外界吸收能量到放出光来，花费一定时间。发出的光既有反映这个物质特点的光谱，又有一定的衰减规律与反射光、散射光、契连科夫辐射等区分五、发光的分类以某种方式将能量交给物体使电子提升到一定高能态的过程称为激发一般按激发能来源划分机械发光——机械能（ZnS:Mn在振动时发光）物理发光——物理能（进一步划分）化学发光——化学能（荧光棒）生物发光——生物化学能（萤火虫）物

4、理发光光致发光激发能为电磁辐射，如日光灯中的荧光粉发光，激发光主要为254nm紫外线阴极射线发光（CathodoLuminescence,CL）激发能为电子束的动能，如CRT、FED等高能粒子发光（x射线、高能粒子激发）电致发光（ElectroLuminescence,EL）激发能为电场能常见荧光粉器件的发光类型5.1化学发光利用化学反应产生的化学能来转换成光能，如燃烧、导弹羽烟A+B=P*+Q5.2生物发光与生命过程有关的—类化学发光（或称为生物化学发光）动物界的25个门中有13个门28个纲中都有发

5、光动物植物界中只有细菌和高等真菌才有生物发光常见的生物发光都有很高的效率（0.88±0.12）5.3物理发光1）气体放电发光——只适合气态物质气体中的带电粒子（电子和离子）就会在电场的作用下加速带电粒子气体中的原子或分子碰撞电离产生新的电子和离子使原本不导电的气体变得导电了气体放电总伴随着光的发射气体放电过程中，有的原子、分子或离子在碰撞过程中会被激发到高能态，从而会发出光来激发还可以通过异类原子（或分子）间的共振能量传递间接地实现气体放电的应用霓虹灯日光灯PDP气体激光器激光泵浦紫外杀菌灯投影光源…

6、2）固体发光A）有机材料B）无机材料晶体半导体发光二极管、激光器粉末荧光粉薄膜电致发光单晶薄膜发光粉混入介质形成的薄膜直接制成的薄膜六、材料发光所经历的主要过程激发发光必须首先从外界获取能量将体内的原子、分子或离子从基态激发到高能态辐射跃迁高能态（激发态）是一种不稳定的状态，粒子迟早会从激发态跃迁回基态，释放出吸收的能量如果能量是以光子的形式释放出来的就称之为辐射跃迁并非所有被发光材料吸收的激发能都能转化为光辐射输出从高能态到基态的跃迁并非只有发光这一种方式无辐射跃迁从激发态跃迁到基态的过程若不产生光

7、子辐射输出辐射跃迁的竞争过程，会降低材料的发光效率量子效率：激发能量的传输He-Ne气体放电发光荧光粉的发光1、卤粉的光谱2、加入红粉后的光谱3、加入的红粉光谱Sb3+Mn2+小结发光所经历的主要物理过程激发过程：发光材料从外界吸收能量，将发光中心从基态激发到激发态辐射跃迁过程：发光中心从激发态跃迁回基态，多余的能量以光子的形式释放出来无辐射跃迁过程：发光中心从激发态跃迁回基态，多余的能量一声子的形式释放到晶格中，导致材料温度的升高能量传输过程：输入的激发能在基质与发光中心间、发光中心与发光中心间进行

8、传递七、表征发光的主要性能指标1、激发光谱（发光材料特定波长的发光强度与激发光波长的关系。）确定对发光有贡献的激发光波长范围的激发光谱2.发射光谱在一定激发源的激发下，发光材料的发光能量或发光强度按波长的分布光谱的线型：Gauss函数表示线谱宽带谱线谱+宽带谱3.发光效率发光效率反映了材料吸收激发能量后转变为光能的比例能量效率（功率效率）发光辐射能量与吸收能量之比量子效率辐射出的量子数与吸收的量子数之比流明效率发射的光通量与吸收的能量之比4.发光的增长与